CN111341878A - 一种晶硅太阳能电池片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅太阳能电池片的制备方法，具体技术方案步骤依次为：原始硅片预清洗、制绒及酸清洗；高温磷扩散；湿法刻蚀；热氧化处理；背面镀膜处理；正面PECVD镀膜处理；激光开槽；背电极、背电场和正电极丝网印刷及烧结，完成电池片制备。本发明的有益效果是有效地提升了晶硅太阳能电池片的开路电压、短路电流，光电转换效率提高1%以上。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池片制造领域，具体地涉及一种晶硅太阳能电池片的制备方法。
背景技术
目前，高效多晶硅太阳能电池是光伏行业领域的研究热点之一。目前太阳能电池片制作常规工艺流程为：常规片、预清洗、制绒、磷扩散、湿法刻蚀、背面PECVD镀膜、背电极、背电场和正电极丝网印刷及烧结。硅表面复合速率较高，严重制约多晶硅太阳能电池的光电转换效率。通过晶硅表面的钝化技术可以降低晶硅表面的复合速率，从而提高晶硅太阳能电池的光电转换效率。传统的表面钝化技术使用PECVD法在硅表面沉积一层氮化硅薄膜，但热氧化法生长的二氧化硅薄膜与衬底硅的晶格系数更加匹配，钝化效果更加好。经过大量有关晶硅太阳能电池表面钝化技术的研究结果表明，半导体表面存在大量悬挂键、断键等不饱和键，容易在禁带形成复合中心能级，加大载流子在表面复合消失速率，严重影响少子寿命，从而降低电池的光电转换效率。而表面钝化能很好地去除这些复合中心，降低硅的表面态密度，从而降低载流子的表面复合速率。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶硅太阳能电池片的制备方法，达到更好地控制SiO2层的厚度，使硅片表面起到多层减反射膜的效果，增强电池片对光的吸收，提高短路电流；降低光生载流子复合，提高少子寿命，进而提高开路电压的目的；使电池片短路电流提升300～600mA、开路电压提升10～20mV、光电转换效率提升1%以上。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种晶硅太阳能电池片的制备方法。本发明的具体技术方案步骤为：
（1）原始硅片预清洗、制绒及酸清洗；
（2）高温磷扩散；
（3）湿法刻蚀；
（4）热氧化处理；
（5）背面镀膜处理；
（6）正面PECVD镀膜处理；
（7）激光开槽；
（8）背电极、背电场和正电极丝网印刷及烧结，完成电池片制备。
进一步地，
步骤（1）中，所述硅片制绒减重小于等于0.05g，反射率控制在13%～18%；
步骤（2）中，所述磷扩散后方阻控制在70～120 ohm/squ；
步骤（3）中，所述湿法刻蚀后减重控制在0.1～0.2g，方阻提升在8～15欧姆；
步骤（4）中，所述热氧化处理具体为：初始温度为700～750℃，经过500～700s恒温恒压至680～720℃，恒温恒压（800-1200mbar）氧化800～1500s，氧气流量为300～400sccm，氮气流量为8000～12000sccm。然后经过400～600s的冷却，降温至550～650℃，氮气流量为8000～12000sccm；热氧化后方阻较热氧化前方阻提升5～12欧姆，硅片亲水性强，距离硅片表面2cm处，滴一滴水滴，水滴扩散直径＞15cm；
步骤（5）中，所述背面镀膜处理工艺具体为：通入流量为4～6slm 的N2O，70～90% 的三甲胺液体，经过100～200s，通入流量为4～6slm的N2O，流量为100～200sccm的 SiN4，流量为0.2～1slm的 NH3, 经过200～300s处理，通入流量为600～900sccm的SiN4，流量为3～5slm的NH3，经过200～300s，再通入流量为600～900sccm的SiN4，流量为6～8slm的NH3，经过500～600s；膜厚控制在90～200nm，折射率控制在2.0～2.15之间；
步骤（6）中，所述正面PECVD镀膜膜厚控制在75～95nm之间，折射率控制在2.0～2.15之间；
步骤（7）中，所述激光开槽，槽深控制在100～200nm之间，槽宽控制在20～60um之间。
本发明的有益效果是有效地提升了晶硅太阳能电池片的开路电压、短路电流，光电转换效率提高1%以上。
附图说明
图1本发明提供的一种晶硅太阳能电池片的制备方法的工艺流程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细说明。
实施例1
一种晶硅太阳能电池片的制备方法，包括以下步骤：
（1）原始硅片经过预清洗、制绒及酸清洗，硅片制绒后减重控制在0.03g，反射率控制在15％。
（2）高温磷扩散：方阻控制在90±5ohm/squ之间。
（3）湿法刻蚀：减重为0.15g，方阻提升8.5±1.5欧姆。
（4）热氧化处理：初始温度720℃，经过600s恒温恒压至700℃，恒温恒压（1000mbar）氧化时间为1000s，氧气流量为320sccm，氮气流量为10000sccm。然后经过450s的冷却，降温至630℃，氮气流量为10000sccm。氧化后方阻较氧化前提升6.5±1.5欧姆，水滴扩散直径为16cm。
（5）背面镀膜：通入流量为5slm的N2O，80% 三甲胺液体，经过150s，通入流量为5slm的 N2O，流量为150sccm的SiN4，NH3流量为0.5slm, 经过250s，通入流量为750sccm的SiN4，流量为4slm的NH3，经过250s，再通入流量为750sccm的SiN4，流量为7slm的NH3，经过550s；膜厚控制在105±5nm，折射率控制在2.06±0.02。
（6）正面PECVD镀膜：膜厚控制在82±4nm，折射率控制在2.06±0.02。
（7）激光开槽：槽深控制在150±10nm，槽宽控制在40±5um；
（8）背电极、背电场和正电极丝网印刷及烧结，完成电池片制备。
表1：常规工艺方案与发明实施例1的电性能参数对比表
| 工艺 | Uoc(V) | Isc(A) | Rs(ohm) | Rsh(ohm) | FF(%) | 转换效率(%) |
| 常规工艺 | 0.6387 | 9.105 | 0.00139 | 465.72 | 80.96 | 19.16% |
| 实施例1 | 0.6515 | 9.5828 | 0.00163 | 397.25 | 80.37 | 20.27% |
由上表可知，实施例1采用本发明制备的电池片与常规工艺制得的电池片，在各项电性能参数上均更有优势，光电转换效率提高了1.11％，其中开路电压提升了12.8mV，短路电流提升了478mA。
实施例2
一种晶硅太阳能电池片的制备方法，包括以下步骤：
（1）原始硅片预清洗、制绒及酸清洗，硅片制绒后减重控制在0.04g，反射率控制在17％。
（2）高温磷扩散：方阻控制在100±5ohm/squ之间。
（3）湿法刻蚀：减重为0.12g，方阻提升9±1欧姆。
（4）热氧化处理：初始温度750℃，经过700s恒温恒压至680℃，恒温恒压（1000mbar）氧化1300s，氧气流量为380sccm，氮气流量为10000sccm；然后经过550s的冷却，降温至550℃，氮气流量为10000sccm。氧化后方阻较氧化前提升10±2欧姆，水滴扩散直径19cm。
（5）背面镀膜：通入流量为6slm的N2O， 75% 三甲胺液体，经过180s，通入流量为6slm的N2O，流量为180sccm的SiN4，流量为0.8slm的NH3, 经过220s，通入流量为800sccm的SiN4，流量为5slm的NH3，经过280s，再通入流量为800sccm 的SiN4，流量为8slm NH3，经过580s；膜厚控制在110±5nm，折射率控制在2.02～2.05之间。
（6）正面PECVD镀膜：膜厚控制在90±5nm之间，折射率控制在2.08～2.15之间。
（7）激光开槽：槽深控制在180±10nm之间，槽宽控制在35±5um之间。
（8）背电极、背电场和正电极丝网印刷及烧结，完成电池片制备。
表2：常规工艺方案与发明实施例2的热氧化工艺方案的效率对比
| 工艺 | Uoc(V) | Isc(A) | Rs(ohm) | Rsh(ohm) | FF(%) | 转换效率(%) |
| 常规工艺 | 0.6378 | 9.1843 | 0.00153 | 669.09 | 80.98 | 19.20% |
| 实施例2 | 0.6534 | 9.5256 | 0.00154 | 347.29 | 80.74 | 20.29% |
由上表可知，实施例2的电池与常规工艺制得的电池片，在各项电性能上均有显著提高，光电转换效率提高了1.09％，其中开路电压提升了15.5mV，短路电流提升了341mA。
Claims (8)
1.一种晶硅太阳能电池片的制备方法，其特征在于按照以下具体技术方案实施步骤依次为：
（1）原始硅片预清洗、制绒及酸清洗；
（2）高温磷扩散；
（3）湿法刻蚀；
（4）热氧化处理；
（5）背面镀膜处理；
（6）正面PECVD镀膜处理；
（7）激光开槽；
（8）背电极、背电场和正电极丝网印刷及烧结，完成电池片制备。
2.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，所述硅片制绒减重小于等于0.05g，反射率控制在13%～18%。
3.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，所述磷扩散后方阻控制在70～120 ohm/squ。
4.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）中，所述湿法刻蚀后减重控制在0.1～0.2g，方阻提升在8～15欧姆。
5.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，所述热氧化处理具体为：初始温度为700～750℃，经过500～700s恒温恒压至680～720℃，恒温恒压（800-1200mbar）氧化800～1500s，氧气流量为300～400sccm，氮气流量为8000～12000sccm；然后经过400～600s的冷却，降温至550～650℃，氮气流量为8000～12000sccm；热氧化后方阻较热氧化前方阻提升5～12欧姆，硅片亲水性强，距离硅片表面2cm处，滴一滴水滴，水滴扩散直径＞15cm。
6.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述的步骤（5）中，所述背面镀膜处理工艺具体为：通入流量为4～6slm 的N2O，70～90% 的三甲胺液体，经过100～200s，通入流量为4～6slm的N2O，流量为100～200sccm的 SiN4，流量为0.2～1slm的 NH3, 经过200～300s处理，通入流量为600～900sccm的SiN4，流量为3～5slm的NH3，经过200～300s，再通入流量为600～900sccm的SiN4，流量为6～8slm的NH3，经过500～600s；膜厚控制在90～200nm，折射率控制在2.0～2.15之间。
7.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述的步骤（6）中，所述正面PECVD镀膜膜厚控制在75～95nm之间，折射率控制在2.0～2.15之间。
8.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述的步骤（7）中，所述激光开槽，槽深控制在100～200nm之间，槽宽控制在20～60um之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20200626 |