CN111883611A - 一种具有良好印刷性能的p型单晶硅片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，包括选取P型单晶硅片，对硅片进行碱制绒；将硅片进行磷扩散，在硅片表面形成N型层；硅片经过激光器，正面开槽；去除硅片边缘PN结；形成氧化保护膜；沉积硅片背面氧化铝钝化层；在硅片的背面镀氮化硅反射膜；沉淀硅片的正面镀氮化硅反射膜；硅片通过背面激光开槽；背面电极印刷、铝背场印刷、正面主栅印刷、正面副栅印刷和高温快速烧结。该制备方法能够提高印刷的流畅性。
Description
技术领域
本发明涉及硅片的制备方法，具体是指一种具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法。
背景技术
能源是现代社会发展的基石，随着全球经济社会的不断发展，能源消费也持续增长，随着时间的变迁，化石能源越来越来稀缺，在化石能源紧张的背景下，大规模的开发和发明可再生资源已成为未来能源的重要战略，太阳能是最洁净的清洁能源，可再生能源。太阳能作为一种高效，无污染的可再生资源，目前已逐渐被各行各业所利用，缓解能源紧缺，提高能源利用率起到很大的作用，太阳能发电是是利用太阳能光伏电池的光生伏达原理把太阳能直接转化为电能的发电形式。太阳能光伏发电系统一般由太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、直流-交流逆变器和交流配电设备等组成。太阳能电池板是太阳能光伏发电系统中的核心部分，其利用半导体的光伏效应把光能直接转化为电能，送往蓄电池中存储起来。如果太阳能发电系统与交流电网并联运行(光伏并网发电)则太阳能光伏发电系统可以省去蓄电池的部分，太阳能控制器和直流-交流逆变器合二为一，发电系统的投资最省，成本下降，同时还可以减少蓄电池对环境造成的影响。所以太阳能并网发电系统分是今后光伏发电的主要形式
太阳能电池是太阳能发电的核心部分，将希望的电极图形转印到丝网网版或漏孔网版上，网版上开孔的区域对应希望得到的太阳电池的电极图形；再将具有一定流动性的金属浆料涂覆到网版上；然后利用刮刀对网版和金属浆料施加一定的压力，并贴合着网版表面从网版的一段移动到另一端，在刮刀的挤压下，金属浆料将透过网版的开孔区域，转印到正面激光开槽的太阳能电池上；最后，将印刷好金属浆料的太阳能电池置于高温中进行烧结。印刷过程的好坏直接影响到电池的电性能及优良性。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，能够提高印刷的流畅性。
本发明的上述目的采用如下技术方案来实现的：一种具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：选取P型单晶硅片，对硅片进行碱制绒，使得P型单晶硅片衬底的正背表面形成金字塔状的减反射绒面，减反射绒面在全波段300-1200nm内的反射率在9％-15％之间；
步骤二：将硅片进行磷扩散，在硅片表面形成N型层；
步骤三：硅片经过激光器，正面开槽；
步骤四：去除硅片边缘PN结；
步骤五：形成氧化保护膜；
步骤六：沉积硅片背面氧化铝钝化层；在硅片的背面镀氮化硅反射膜；
步骤七：沉淀硅片的正面镀氮化硅反射膜；
步骤八：硅片通过背面激光开槽；
步骤九、背面电极印刷：在硅片的背面印刷金属背电极，所采用的金属为银；
步骤十、铝背场印刷：在硅片的背面印刷铝背场；
步骤十一、正面主栅印刷，所采用的金属为银；
步骤十二、正面副栅印刷，所采用的金属为银；
步骤十三、高温快速烧结：将印刷完的硅片置于烧结炉中烧结。
本发明中，所述步骤一中，制绒剂为体积比为2％的KOH水溶液，温度为80℃，制绒时间为300s；或者制绒剂为体积比为2％-3％的KOH、体积比为0.5％-0.7％的制绒添加剂、其余为水的混合溶液。
本发明中，所述步骤二中，将硅片置于850℃的炉管中进行磷扩散，扩散时间为70min，在硅片表面形成N型层。
本发明中，所述步骤四中，采用等离子刻蚀法去除硅片边缘PN结。
本发明中，所述步骤五中，经过退火炉形成氧化保护膜，退火温度为650-750℃，时间为800-1000s，氧气的流量为100sccm，压力为150Pa。
本发明中，所述步骤六中，采用化学气相沉积法沉积硅片背面氧化铝钝化层，背面氧化铝钝化层的膜厚为5nm，背面氮化硅反射膜的膜厚为80nm。
本发明中，所述步骤七中，采用化学气相沉积法沉淀硅片的正面镀氮化硅反射膜；正面氮化硅反射膜的膜厚为72nm。
本发明中，所述步骤十一中，主栅使用主栅蜈蚣角增大的网版印刷，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为220度的烘干炉，烘干银栅线和银电极。
本发明中，所述步骤十二中，副栅使用副栅蜈蚣角增大的网版印刷，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为280度的烘干炉，烘干银栅线和银电极
本发明中，所述步骤十三中，烧结温度为：700-800℃，烧结时间为50-70秒。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的有益效果：
本发明的制备方法，通过改善主副栅蜈蚣角的搭接设计，提高了印刷的流畅性，提升了电池片的有效A级率，效率基本持平；
本发明的制备方法，通过改善主副栅蜈蚣角的搭接设计，提升了产品的合格率，减少客户不良反馈，增加了收益；
本发明的制备方法，无需额外的购入新设备，只需要在原来网版图纸上修改设计，能有效的提高产品A级率，能满足不同尺度的硅片需求，适合大规模的工业化生产。
具体实施方式
实施例一
一种具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：选取电阻率为0.5-1.5Ω仩cm的P型单晶硅片，对硅片进行碱制绒，制绒剂为体积比为2％的KOH水溶液，温度为80℃，制绒时间为300s，使得P型单晶硅片衬底的正背表面形成金字塔状的减反射绒面，减反射绒面在全波段300-1200nm内的反射率在9％-15％之间；
对于同一片硅片，由于测试位置的不同，电阻率都存在不同，因此硅片的电阻率为范围值，不是固定值。
步骤一中的制绒剂中也可以采用添加制绒添加剂的混合溶液，此时，制绒剂为体积比为2％-3％的KOH、体积比为0.5％-0.7％的制绒添加剂、其余为水的混合溶液，制绒添加剂直接在市面上购买即可。
其中，步骤一为硅片的制绒工艺方法，采用化学制绒和物理制绒叠加，形成纳米绒面；
步骤二：将硅片置于850℃的炉管中进行磷扩散，扩散时间为70min，在硅片表面形成N型层，扩散结深0.2um，扩散方阻150Ω±5Ω；
步骤三：硅片经过激光器，正面开槽，雕刻速度为30000mm/s，形成重掺区域，衬底方为85±5Ω，用于激光处理的激光能量大小为25瓦特，激光频率为225千赫兹。
步骤四：采用等离子刻蚀法去除硅片边缘PN结，刻蚀后硅片减重0.21g，反射率30％左右；
步骤五：经过退火炉形成氧化保护膜，退火温度为700℃，时间为900s，氧气的流量为100sccm，压力为150Pa；
步骤六：采用PECVD法(PECVD为化学气相沉积法)沉积硅片背面氧化铝钝化层；背面氧化铝钝化层的膜厚为5nm，在硅片的背面镀氮化硅反射膜；背面氮化硅反射膜的膜厚为80nm；
步骤七：采用PECVD法沉淀硅片的正面镀氮化硅反射膜；正面氮化硅反射膜的膜厚为72nm；
步骤八：硅片通过背面激光开槽；
步骤九、背面电极印刷：在硅片的背面采用丝网印刷方法印刷金属背电极，所采用的金属为银，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为280度左右的烘干炉，烘干银电极；
步骤十、铝背场印刷：在硅片的背面采用丝网印刷方法印刷铝背场，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为330度左右的烘干炉，烘干铝背场；
步骤十一、正面主栅印刷：主栅使用主栅蜈蚣角增大的网版印刷，所采用的金属为银；印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为220度的烘干炉，烘干银栅线和银电极；
步骤十二、正面副栅印刷：副栅使用副栅蜈蚣角增大的网版印刷，所采用的金属为银；印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为280度的烘干炉，烘干银栅线和银电极；
本实施例的步骤十一和步骤十二所采用的印刷网版，是蜈蚣角增大的网版，相比现有的印刷网版，本实施例所采用的印刷网版增大的具体参数如下：
主栅蜈蚣角起始宽度由0.08um增大至0.08-0.15um；
主栅蜈蚣角整体长度由0.375um增加至0.3755-0.5um；
主副栅搭接处主栅宽度由0.038um增加至0.038-0.06um；
主副栅搭接长度由0.15um增加至0.15-0.3um；
主副栅搭接处副栅宽度由0.06um增加至0.06-0.09um；
副栅蜈蚣角整体长度由0.3um增加至0.3-0.6um；
步骤十三、高温快速烧结：将印刷完的硅片置于烧结炉中烧结，烧结温度为750℃，烧结时间为60秒；
最后，将烧结完成的电池片通过测试机进行测试分选。
实施例二
一种具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：选取电阻率为0.5-1.5Ω仩cm的P型单晶硅片，对硅片进行碱制绒，制绒剂为体积比为2％的KOH水溶液，温度为80℃，制绒时间为300s，使得P型单晶硅片衬底的正背表面形成金字塔状的减反射绒面，减反射绒面在全波段300-1200nm内的反射率在9％-15％之间；
对于同一片硅片，由于测试位置的不同，电阻率都存在不同，因此硅片的电阻率为范围值，不是固定值。
步骤一中的制绒剂中也可以采用添加制绒添加剂的混合溶液，此时，制绒剂为体积比为2％-3％的KOH、体积比为0.5％-0.7％的制绒添加剂、其余为水的混合溶液，制绒添加剂直接在市面上购买即可。
其中，步骤一为硅片的制绒工艺方法，采用化学制绒和物理制绒叠加，形成纳米绒面；
步骤二：将硅片置于850℃的炉管中进行磷扩散，扩散时间为70min，在硅片表面形成N型层，扩散结深0.2um，扩散方阻150Ω±5Ω；
步骤三：硅片经过激光器，正面开槽，雕刻速度为30000mm/s，形成重掺区域，衬底方为85±5Ω，用于激光处理的激光能量大小为25瓦特，激光频率为225千赫兹。
步骤四：采用等离子刻蚀法去除硅片边缘PN结，刻蚀后硅片减重0.21g，反射率30％左右；
步骤五：经过退火炉形成氧化保护膜，退火温度为650℃，时间为1000s，氧气的流量为100sccm，压力为150Pa；
步骤六：采用PECVD法(PECVD为化学气相沉积法)沉积硅片背面氧化铝钝化层；背面氧化铝钝化层的膜厚为5nm，在硅片的背面镀氮化硅反射膜；背面氮化硅反射膜的膜厚为80nm；
步骤七：采用PECVD法沉淀硅片的正面镀氮化硅反射膜；正面氮化硅反射膜的膜厚为72nm；
步骤八：硅片通过背面激光开槽；
步骤九、背面电极印刷：在硅片的背面采用丝网印刷方法印刷金属背电极，所采用的金属为银，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为280度左右的烘干炉，烘干银电极；
步骤十、铝背场印刷：在硅片的背面采用丝网印刷方法印刷铝背场，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为330度左右的烘干炉，烘干铝背场；
步骤十一、正面主栅印刷：主栅使用主栅蜈蚣角增大的网版印刷，所采用的金属为银；印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为220度的烘干炉，烘干银栅线和银电极；
步骤十二、正面副栅印刷：副栅使用副栅蜈蚣角增大的网版印刷，所采用的金属为银；印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为280度的烘干炉，烘干银栅线和银电极；
步骤十三、高温快速烧结：将印刷完的硅片置于烧结炉中烧结，烧结温度为700℃，烧结时间为70秒；
最后，将烧结完成的电池片通过测试机进行测试分选。
实施例三
一种具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：选取电阻率为0.5-1.5Ω仩cm的P型单晶硅片，对硅片进行碱制绒，制绒剂为体积比为2％的KOH水溶液，温度为80℃，制绒时间为300s，使得P型单晶硅片衬底的正背表面形成金字塔状的减反射绒面，减反射绒面在全波段300-1200nm内的反射率在9％-15％之间；
对于同一片硅片，由于测试位置的不同，电阻率都存在不同，因此硅片的电阻率为范围值，不是固定值。
步骤一中的制绒剂中也可以采用添加制绒添加剂的混合溶液，此时，制绒剂为体积比为2％-3％的KOH、体积比为0.5％-0.7％的制绒添加剂、其余为水的混合溶液，制绒添加剂直接在市面上购买即可。
其中，步骤一为硅片的制绒工艺方法，采用化学制绒和物理制绒叠加，形成纳米绒面；
步骤二：将硅片置于850℃的炉管中进行磷扩散，扩散时间为70min，在硅片表面形成N型层，扩散结深0.2um，扩散方阻150Ω±5Ω；
步骤三：硅片经过激光器，正面开槽，雕刻速度为30000mm/s，形成重掺区域，衬底方为85±5Ω，用于激光处理的激光能量大小为25瓦特，激光频率为225千赫兹。
步骤四：采用等离子刻蚀法去除硅片边缘PN结，刻蚀后硅片减重0.21g，反射率30％左右；
步骤五：经过退火炉形成氧化保护膜，退火温度为750℃，时间为800s，氧气的流量为100sccm，压力为150Pa；
步骤六：采用PECVD法(PECVD为化学气相沉积法)沉积硅片背面氧化铝钝化层；背面氧化铝钝化层的膜厚为5nm，在硅片的背面镀氮化硅反射膜；背面氮化硅反射膜的膜厚为80nm；
步骤七：采用PECVD法沉淀硅片的正面镀氮化硅反射膜；正面氮化硅反射膜的膜厚为72nm；
步骤八：硅片通过背面激光开槽；
步骤九、背面电极印刷：在硅片的背面采用丝网印刷方法印刷金属背电极，所采用的金属为银，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为280度左右的烘干炉，烘干银电极；
步骤十、铝背场印刷：在硅片的背面采用丝网印刷方法印刷铝背场，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为330度左右的烘干炉，烘干铝背场；
步骤十一、正面主栅印刷：主栅使用主栅蜈蚣角增大的网版印刷，所采用的金属为银；印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为220度的烘干炉，烘干银栅线和银电极；
步骤十二、正面副栅印刷：副栅使用副栅蜈蚣角增大的网版印刷，所采用的金属为银；印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为280度的烘干炉，烘干银栅线和银电极；
步骤十三、高温快速烧结：将印刷完的硅片置于烧结炉中烧结，烧结温度为800℃，烧结时间为50秒；
最后，将烧结完成的电池片通过测试机进行测试分选。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：选取P型单晶硅片，对硅片进行碱制绒，使得P型单晶硅片衬底的正背表面形成金字塔状的减反射绒面，减反射绒面在全波段300-1200nm内的反射率在9％-15％之间；
步骤二：将硅片进行磷扩散，在硅片表面形成N型层；
步骤三：硅片经过激光器，正面开槽；
步骤四：去除硅片边缘PN结；
步骤五：形成氧化保护膜；
步骤六：沉积硅片背面氧化铝钝化层；在硅片的背面镀氮化硅反射膜；
步骤七：沉淀硅片的正面镀氮化硅反射膜；
步骤八：硅片通过背面激光开槽；
步骤九、背面电极印刷：在硅片的背面印刷金属背电极，所采用的金属为银；
步骤十、铝背场印刷：在硅片的背面印刷铝背场；
步骤十一、正面主栅印刷，所采用的金属为银；
步骤十二、正面副栅印刷，所采用的金属为银；
步骤十三、高温快速烧结：将印刷完的硅片置于烧结炉中烧结。
2.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，制绒剂为体积比为2％的KOH水溶液，温度为80℃，制绒时间为300s；或者制绒剂为体积比为2％-3％的KOH、体积比为0.5％-0.7％的制绒添加剂、其余为水的混合溶液。
3.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，将硅片置于850℃的炉管中进行磷扩散，扩散时间为70min，在硅片表面形成N型层。
4.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，采用等离子刻蚀法去除硅片边缘PN结。
5.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，经过退火炉形成氧化保护膜，退火温度为650-750℃，时间为800-1000s，氧气的流量为100sccm，压力为150Pa。
6.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，采用化学气相沉积法沉积硅片背面氧化铝钝化层，背面氧化铝钝化层的膜厚为5nm，背面氮化硅反射膜的膜厚为80nm。
7.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤七中，采用化学气相沉积法沉淀硅片的正面镀氮化硅反射膜；正面氮化硅反射膜的膜厚为72nm。
8.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤十一中，主栅使用主栅蜈蚣角增大的网版印刷，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为220度的烘干炉，烘干银栅线和银电极。
9.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤十二中，副栅使用副栅蜈蚣角增大的网版印刷，印刷速度为450mm/s，压力为60N，网版间距为2.1mm，通过温度为280度的烘干炉，烘干银栅线和银电极。
10.根据权利要求1所述的具有良好印刷性能的P型单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述步骤十三中，烧结温度为：700-800℃，烧结时间为50-70秒。
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|---|---|---|---|---|
| CN112864273A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-28 | 环晟光伏(江苏)有限公司 | 一种修复电镀正面开槽后pn结的方法 |
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| CN206364023U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-07-28 | 浙江鸿禧能源股份有限公司 | 一种ibc电池的栅线结构 |
| CN108565299A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-21 | 通威太阳能（合肥）有限公司 | 一种太阳能电池正面图形分步印刷工艺及其图形结构 |
| CN209592050U (zh) * | 2019-05-22 | 2019-11-05 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 一种具有钝化层结构的太阳电池 |
-
2020
- 2020-06-09 CN CN202010516401.8A patent/CN111883611A/zh active Pending
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