CN112531074A - 背面钝化太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了背面钝化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜和正面沉积SiNx减反射钝化膜；在预处理硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜；将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡，取出清洗并干燥；利用碱液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除，再用清洗剂进行清洗并烘干；对特定硅片进行丝网印刷和烧结。本技术方案提出的一种背面钝化太阳能电池的制备方法，有利于确保太阳能电池的背面钝化效果。进而提出的一种背面钝化太阳能电池，其光电转换效率和抗弯强度均能得到有效提升，且正面抗PID效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种背面钝化太阳能电池及其制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。
传统晶硅太阳能电池基本上只采用正面钝化技术，在硅片正面采用PECVD的方式沉积一层氮化硅，降低少子在前表面的复合速率，可以大幅度提升昌硅电池的开路电压和乱跑电流，从而提升晶硅太阳能光电转换效率。
随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究背钝化太阳能电池技术。目前，主流的做法有以下两种：
第一，在硅片背面沉积Al2O3或SiO2，然后再沉积一层SiN，最后再在背面激光开槽，并去掉小部分区域的背面钝化层。背面激光开槽工艺的引入，有效地解决了背面金属接触问题，但同时也带来了新的问题：量产测试时发现相较于常规单晶电池片，经过背激光开槽的电池片普遍存在机械载荷较差的情况，直接导致组件端存在可靠性失效风险，同时背面激光开槽时，激光能量在穿透整个背面SiN的同时穿透了部分AL2O3，导致片子部分钝化层失效，同时加上激光后的区域存在位错、缺陷、悬挂键以及复合中心，将直接影响到片子转换效率的提升。
第二，在硅片背面采用丝网印刷或喷墨方式印刷烧穿性银铝浆。虽然该工艺能有效避免因背面激光开槽对片子造成损伤，但此工艺在避免激光开槽损失的同时也引入了新的问题：一方面，背面主栅线成分由原来银变更为银铝，而铝的电阻率远远高于银，这样一来整体栅线电阻势必上升，会造成串阻偏大继而影响到填充因子和转换效率；另一方面，背面副栅线成分由原来铝变更为银铝，银铝副栅线的表面钝化效果不如单纯铝栅线，开路电压会受到影响，同时对于硅片来说银属于深能级杂质，应尽量避免引入，而银铝副栅线的形成带来了更多的银杂质，势必影响到少子寿命，直接会影响到短路电流。
因此，鉴于现有技术的不足，亟需开发一种既可以提升电池片转换效率，又可以增强电池片机械载荷的工艺来制备背面钝化太阳能电池。
发明内容
本发明的目的在于提出一种背面钝化太阳能电池的制备方法，其有效地保留了太阳能电池的背面AL2O3钝化层，有利于避免位错、缺陷、悬挂键以及复合中心的引入，确保太阳能电池的背面钝化效果，以克服现有技术中的不足之处。
本发明的另一个目的在于提出一种背面钝化太阳能电池，其光电转换效率和抗弯强度均能得到有效提升，且正面抗PID效果良好，有利于降低组件端可靠性失效的风险。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
背面钝化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜和正面沉积SiNx减反射钝化膜，形成预处理硅片；
在预处理硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡后，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；
利用碱液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除后，再用清洗剂进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
优选的，包括以下步骤：
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜和正面沉积SiNx减反射钝化膜，形成预处理硅片；
在预处理硅片的正面沉积SiCN膜，形成具有SiCN膜的硅片；
在具有SiCN膜的硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡后，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；
利用碱液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除后，再用清洗剂进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
优选的，所述SiCN膜的厚度为10～40nm。
优选的，所述防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为150～180℃，固化时间为10～20min。
优选的，所述HF溶液的浓度为5～20％，所述具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片的浸泡时间为20～60min。
优选的，所述碱液为KOH溶液或NaOH溶液，所述清洗剂为HCL溶液。
优选的，所述退火步骤的温度为500～800℃。
优选的，所述Al2O3/SiNx钝化膜的厚度为70～90nm。
优选的，所述SiNx减反射钝化膜的厚度为65～100nm，折射率为1.8～2.5。
背面钝化太阳能电池，使用上述的背面钝化太阳能电池的制备方法制备而成。
本发明的有益效果：
1、本技术方案的太阳能电池背面通过HF溶液与SiNx膜的反应，在未使用激光的情况下得到了无物理损伤的背面开槽图案，使得背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜最大程度地得到保留，有利于提高太阳能电池的背膜钝化效果，从而有利于短路电流和开路电压的提升；同时HF溶液与SiNx膜的腐蚀反应不会对硅片造成损伤，使得组件的机械载荷得到保证；
2、进一步地，本技术方案的太阳能电池背面通过HF溶液与SiNx膜的反应，有利于确保制绒过程中硅片表面产生的绒面不会受损，使得硅片背面接触电阻得到明显提升，填充因子也在现有基础上得到提升，可有效地提升太阳能电池的光电转换效率；
3、在HF溶液与SiNx膜反应之前，本技术方案采用喷墨印刷工艺在硅片背面印刷防蚀刻油墨得到特定图形并烘干，由于防蚀刻油墨耐酸不耐碱，因此可以在后续处理过程中保护被防蚀刻油墨披覆膜覆盖的SiNx；
4、进一步地，在HF溶液与SiNx膜反应之前，本技术方案还通过在硅片正面引入一层SiCN膜，能有效地防止HF溶液腐蚀预处理硅片中形成的PN结，从而有利于确保太阳能电池的光电转换效率的提升；
5、更进一步地，现有技术中一般只在硅片的正面仅仅镀上一层SiNx膜，因此其在组件封装后的抗氧化、水汽性能较弱，组件PID测试失效风险较大；而本技术方案则是在原来SiNx膜基础上再引入了一层SiCN膜，由于SiCN膜的致密性优于SiNx膜，相应地在组件封装后的抗氧化、水汽能力将得到加强，组件抗PID性能将大大提升。
具体实施方式
传统晶硅太阳能电池基本上只采用正面钝化技术，在硅片正面采用PECVD的方式沉积一层氮化硅，降低少子在前表面的复合速率，可以大幅度提升昌硅电池的开路电压和乱跑电流，从而提升晶硅太阳能光电转换效率。但随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究背钝化太阳能电池技术。目前，主流的做法有采用激光开槽的太阳能电池的制备方法和采用印刷烧穿性银铝浆的太阳能电池的制备方法，但这两种主流的背面钝化太阳能电池的制备方法都会给电池片引入额外的问题，如光电转换效率下降、抗弯强度降低等。
因此，为了解决上述问题，本技术方案提出了一种背面钝化太阳能电池的制备方法：
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜和正面沉积SiNx减反射钝化膜，形成预处理硅片；
在预处理硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡后，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；
利用碱液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除后，再用清洗剂进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
本技术方案提出了一种背面钝化太阳能电池的制备方法，包括硅片预处理、背面印刷、腐蚀、清洗和丝网印刷和烧结步骤。具体地，在太阳能电池制造过程中，本技术方案先通过喷墨印刷烘干得到特定图形的防蚀刻油墨披覆膜，再用HF溶液清洗和去除防蚀刻油墨披覆膜图形以外的SiNx，最后用碱液和清洗剂去除防蚀刻油墨披覆膜的工艺来制备背面钝化太阳能电池。
影响太阳能电池的光电转换效率包括三个因素：开路电压(Voc)、短路电流(Isc)和填充因子(FF)，与常规背面钝化太阳能电池的制备技术相比，本技术方案中背面钝化太阳能电池的制备方法具有以下优越性：
1、本技术方案的太阳能电池背面通过HF溶液与SiNx膜的反应，在未使用激光的情况下得到了无物理损伤的背面开槽图案，使得背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜最大程度地得到保留，有利于提高太阳能电池的背膜钝化效果，从而有利于短路电流和开路电压的提升；同时HF溶液与SiNx膜的腐蚀反应不会对硅片造成损伤，使得组件的机械载荷得到保证；
2、进一步地，本技术方案的太阳能电池背面通过HF溶液与SiNx膜的反应，有利于确保制绒过程中硅片表面产生的绒面不会受损，使得硅片背面接触电阻得到明显提升，填充因子也在现有基础上得到提升，可有效地提升太阳能电池的光电转换效率；
3、在HF溶液与SiNx膜反应之前，本技术方案采用喷墨印刷工艺在硅片背面印刷防蚀刻油墨得到特定图形并烘干，由于防蚀刻油墨耐酸不耐碱，因此可以在后续处理过程中保护被防蚀刻油墨披覆膜覆盖的SiNx；需要说明的是，本技术方案中的预设图案指的是太阳能电池背面的开槽图案。
优选的，步骤A中，所述制绒步骤具体为：将硅片放在KOH质量比为1.5～3％、温度为75～85℃的制绒槽中进行制绒，所述硅片为P型硅；其中，制绒时间为300～500s，硅片减重为0.2～0.6g，反射率为8～15％。
优选的，硅片预处理步骤中，所述扩散步骤具体为：使用低压扩散技术在硅片正面进行扩散，形成N型发射极；其中，扩散后的硅片方阻为
优选的，硅片预处理步骤中，所述刻蚀步骤具体为：使用HF和HNO3的混合溶液去除硅片背面和侧面的磷硅玻璃层和N型硅，使用HF溶液去除硅片正面的磷硅玻璃层；其中，所述混合溶液中，按照质量比，HF和HNO3的混合比例为1：(1.5～3)，所述HF溶液的浓度为3～10％，且硅片减重为0.2～0.35g，反射率为30～50％。
优选的，丝网印刷和烧结步骤具体为：使用背银浆料和铝浆料在硅片背面形成银背电极和铝背电场，使用正银浆料在硅片正面形成银正电极，其中，背面钝化太阳能电池的烧结温度为300～900℃。
更进一步说明，在本技术方案的另一个实施例中，所述背面钝化太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜和正面沉积SiNx减反射钝化膜，形成预处理硅片；
在预处理硅片的正面沉积SiCN膜，形成具有SiCN膜的硅片；
在具有SiCN膜的硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；
利用碱液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除，再用清洗剂进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
进一步地，本技术方案提出了一种背面钝化太阳能电池的制备方法，包括硅片预处理、正面沉积SiCN膜、背面印刷、腐蚀、清洗和丝网印刷和烧结步骤。具体地，在太阳能电池制造过程中，本技术方案先在硅片正面沉积SiCN膜，再通过喷墨印刷烘干得到特定图形的防蚀刻油墨披覆膜，再用HF溶液清洗和去除防蚀刻油墨披覆膜图形以外的SiNx，最后用碱液和清洗剂去除防蚀刻油墨披覆膜的工艺来制备背面钝化太阳能电池。
在HF溶液与SiNx膜反应之前，本技术方案通过在硅片正面引入一层SiCN膜，能有效地防止HF溶液腐蚀预处理硅片中形成的PN结，从而有利于确保太阳能电池的光电转换效率的提升；
更进一步地，现有技术中一般只在硅片的正面仅仅镀上一层SiNx膜，因此其在组件封装后的抗氧化、水汽性能较弱，组件PID测试失效风险较大；而本技术方案则是在原来硅片正面的SiNx膜基础上再引入了一层SiCN膜，由于SiCN膜的致密性优于SiNx膜，相应地在组件封装后的抗氧化、水汽能力将得到加强，组件抗PID性能将大大提升。
需要说明的是，本技术方案中的正面沉积SiCN膜步骤可以采用PECVD设备进行沉积。PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)指的是等离子体增强化学气相沉积。PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
更进一步说明，正面沉积SiCN膜步骤中，所述SiCN膜的厚度为10～40nm。
在本技术方案的一个实施例中，SiCN膜的厚度为10～40nm。由于SiCN膜除了可以防止HF溶液腐蚀预处理硅片中形成的PN结，还有助于提升组件的抗PID性能，若沉积的SiCN膜过薄，硅片正面耐HF性能会变弱，预处理硅片中形成的PN结PN结可能会被HF溶液腐蚀，从而导致太阳能电池的开路电压和填充因子会降低，同时不利于组件抗PID性能的提升；若沉积的SiCN膜沉积过厚，硅片正面的反射率将明显上升，进入电池片内的光子急剧减少，从而导致太阳能电池的短路电流会出现明显下降，影响太阳能电池整体的光电转换效率。
更进一步说明，背面印刷步骤中，所述防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为150～180℃，固化时间为10～20min。
在本技术方案的一个实施例中，将防蚀刻油墨披覆膜的固化温度限定为150～180℃，固化时间限定为10～20min，有利于确保防蚀刻油墨披覆膜的固化，从而有效提升防蚀刻油墨披覆膜对SiNx的保护效果。
更进一步说明，腐蚀步骤中，所述HF溶液的浓度为5～20％，所述具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片的浸泡时间为20～60min。
由于HF溶液与SiNx膜反应速率较快，可保证背面SiNx完全得到去除，同时化学品成本较低，故可采用HF溶液清洗工艺去除硅片背面不被防蚀刻油墨披覆膜覆盖的SiNx。
具体地，本技术方案还将腐蚀步骤中的HF溶液的浓度限定为5～20％，浸泡时间限定为20～60min。这是由于当HF溶液浓度低于5％和/或浸泡时间少于20min时，背面SiNx膜未得到完全去除，在丝网印刷和烧结步骤中，背面铝浆区域、银浆区域无法与硅形成欧姆接触，接触电阻会异常大，填充因子将出现明显下降；当HF溶液浓度高于20％和/或浸泡时间多于60min时，腐蚀效果超过正面SiCN膜的耐酸极限，HF溶液会穿过正面SiCN膜进而腐蚀PN结，使得电池片的开路电压和填充因子受损。
更进一步说明，清洗步骤中，所述碱液为KOH溶液或NaOH溶液，所述清洗剂为HCL溶液。
利用HCL溶液作为清洗剂清洗去除防蚀刻油墨披覆膜后的特定硅片，可以同时有效地将用于去除防蚀刻油墨披覆膜的碱液进行清洗和去除，有助于提升清洗剂的清洗效果。
更进一步说明，硅片预处理步骤中，所述退火步骤的温度为500～800℃。
更进一步说明，硅片预处理步骤中，所述Al2O3/SiNx钝化膜的厚度为70～90nm。
更进一步说明，硅片预处理步骤中，所述SiNx减反射钝化膜的厚度为65～100nm，折射率为1.8～2.5。
背面钝化太阳能电池，使用上述的背面钝化太阳能电池的制备方法制备而成。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1-一种背面钝化太阳能电池的制备方法
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积钝化膜和正面沉积减反射钝化膜，形成预处理硅片；其中，退火温度为650℃，钝化膜为Al2O3/SiNx复合膜，其厚度为80nm，减反射钝化膜为SiNx膜，其厚度为80nm，折射率为2；
在预处理硅片的正面沉积SiCN膜，形成具有SiCN膜的硅片；其中，SiCN膜的厚度为25nm；
在具有SiCN膜的硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；其中，防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为165℃，固化时间为15min；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡后，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；其中，HF溶液的浓度为10％，具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片的浸泡时间为40min；
利用KOH溶液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除后，再用HCL溶液进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
对比例1-一种采用激光开槽的太阳能电池的制备方法
1、制绒：在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
2、扩散：在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
3、正面激光：制备选择发射极，用激光对硅片表面进行重掺杂；
4、刻蚀：使用HF和HNO3的混合溶液进行背面抛光，并使用HF溶液去除硅片正面及背面扩散过程中形成的磷硅玻璃；
5、退火：重新激活硅片表面死层中的磷原子，修复悬挂键，形成二氧化硅层；
6、背面钝化膜：在硅片背面沉积厚度为80nm的Al2O3/SiNx膜；
7、正面钝化膜：在硅片正面沉积厚度为25nm的SiNx减反射钝化膜；
8、背面激光：通过激光开槽形成背接触图形；
9、丝网印刷：对硅片进行丝网印刷和烧结，得到太阳能电池。
对比例2-一种采用印刷烧穿性银铝浆的太阳能电池的制备方法
1、在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
2、在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
3、去除扩散过程中形成的磷硅玻璃；
4、在硅片背面沉积厚度为80nm的Al2O3/SiNx膜；
5、在所述硅片正面沉积厚度为25nm的SiNx减反射钝化膜；
6、在所述硅片背面印刷背电极浆料，烘干；
7、在所述硅片背面采用丝网印刷方式印刷腐蚀铝浆，烘干；
8、对硅片进行丝网印刷和烧结，得到太阳能电池。
按照上述实施例和对比例的制备方法制备太阳能电池，并对测量每个获得的太阳能电池的电池性能，并采用四点电池弯曲应力测试机测量每个获得的太阳能电池的抗弯强度，其结果如下表1：
表1不同太阳能电池的对比性能测试结果
从表1可以看出，本技术方案背面钝化太阳能电池的制备方法虽然步骤简单，但其抗弯强度与对比例2的抗弯强度相当，且优于对比例1的抗弯强度；同时，虽然实施例1的硅片正面由于叠加SiCN膜导致表面反射率上升，短路电流偏低，但其开路电压和填充因子具有明显优势，光电转换效率明显优于对比例1和2；对比例1的开路电压和填充因子略低与激光开槽带来表面损伤有直接关系，而对比例2开路电压和填充因子偏低则与烧穿性银铝浆的导入使用有关，银铝浆的体电阻率偏高，因此导致RS偏大，填充因子偏低，同时作为深能级杂质的银引入量增加，背表面及基底复合均会增加，开压受到直接影响。
实施例组2-一种背面钝化太阳能电池的制备方法
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积钝化膜和正面沉积减反射钝化膜，形成预处理硅片；其中，退火温度为650℃，钝化膜为Al2O3/SiNx复合膜，其厚度为80nm，减反射钝化膜为SiNx膜，其厚度为80nm，折射率为2；
在预处理硅片的正面沉积SiCN膜，形成具有SiCN膜的硅片；其中，SiCN膜的厚度如以下实施例所示；
在具有SiCN膜的硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；其中，防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为165℃，固化时间为15min；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡后，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；其中，HF溶液的浓度为10％，具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片的浸泡时间为40min；
利用KOH溶液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除后，再用HCL溶液进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
实施例2-1：SiCN膜的厚度为5nm；
实施例2-2：SiCN膜的厚度为10nm；
实施例2-3：SiCN膜的厚度为40nm；
实施例2-4：SiCN膜的厚度为50nm；
按照上述实施例的制备方法制备太阳能电池，并对测量每个获得的太阳能电池的电池性能，并采用四点电池弯曲应力测试机测量每个获得的太阳能电池的抗弯强度，其结果如下表2：
表2实施例组2中不同太阳能电池的对比性能测试结果
从实施例组2的实验结果可以看出，随着SiCN膜厚度的增加，抗弯强度未有明显变化趋势，但四个实施例短路电流随着SiCN膜厚增加呈现逐渐下降趋势；如实施例2-1所示，当SiCN膜过薄时，耐HF性能下降，表面SiN膜、PN结会遭HF腐蚀，导致开路电压和填充因子偏低，光电转换效率偏低0.25％；如实施例2-4所示，当SiCN膜过厚时，硅片表面反射率急剧增加，导致进入到硅片内的光子减少，短路电流下降明显，光电转换效率亦偏低。
实施例组3-一种背面钝化太阳能电池的制备方法
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积钝化膜和正面沉积减反射钝化膜，形成预处理硅片；其中，退火温度为650℃，钝化膜为Al2O3/SiNx复合膜，其厚度为80nm，减反射钝化膜为SiNx膜，其厚度为80nm，折射率为2；
在预处理硅片的正面沉积SiCN膜，形成具有SiCN膜的硅片；其中，SiCN膜的厚度为25nm；
在具有SiCN膜的硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；其中，防蚀刻油墨披覆膜的固化温度和固化时间如以下实施例所示；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡后，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；其中，HF溶液的浓度为10％，具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片的浸泡时间为40min；
利用KOH溶液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除后，再用HCL溶液进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
实施例3-1：防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为130℃，固化时间为15min；
实施例3-2：防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为150℃，固化时间为15min；
实施例3-3：防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为180℃，固化时间为15min；
实施例3-4：防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为200℃，固化时间为15min；
实施例3-5：防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为165℃，固化时间为5min；
实施例3-6：防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为165℃，固化时间为10min；
实施例3-7：防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为165℃，固化时间为20min；
实施例3-8：防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为165℃，固化时间为30min；
按照上述实施例的制备方法制备太阳能电池，并对测量每个获得的太阳能电池的电池性能，并采用四点电池弯曲应力测试机测量每个获得的太阳能电池的抗弯强度，其结果如下表3：
表3实施例组3中不同太阳能电池的对比性能测试结果
从实施例组3的实验结果可以看出，如实施例3-1、3-5所示，当油墨固化温度偏低或固化时间过短时，HF溶液能透过油墨腐蚀背面钝化膜，影响背面钝化效果，开路电压、短路电流和填充因子均受到影响，导致光电转换效率偏低；如实施例3-4、3-8所示，当油墨固化温度偏高或固化时间过长时，在碱洗时，油墨未能被全部清洗去除而残留在硅片背面，影响背面钝化效果，尤其是在高温烧结时油墨中杂质会对电池片造成污染，造成开路电压、短路电流和填充因子偏低，光电转换效率亦会降低。
实施例组4-一种背面钝化太阳能电池的制备方法
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积钝化膜和正面沉积减反射钝化膜，形成预处理硅片；其中，退火温度为650℃，钝化膜为Al2O3/SiNx复合膜，其厚度为80nm，减反射钝化膜为SiNx膜，其厚度为80nm，折射率为2；
在预处理硅片的正面沉积SiCN膜，形成具有SiCN膜的硅片；其中，SiCN膜的厚度为25nm；
在具有SiCN膜的硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；其中，防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为165℃，固化时间为15min；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡后，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；其中，HF溶液的浓度和具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片的浸泡时间如以下实施例所示；
利用KOH溶液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除后，再用HCL溶液进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
F、对步骤E中的特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
实施例4-1：HF溶液的浓度为2％，浸泡时间为40min；
实施例4-2：HF溶液的浓度为5％，浸泡时间为40min；
实施例4-3：HF溶液的浓度为20％，浸泡时间为40min；
实施例4-4：HF溶液的浓度为30％，浸泡时间为40min；
实施例4-5：HF溶液的浓度为10％，浸泡时间为5min；
实施例4-6：HF溶液的浓度为10％，浸泡时间为20min；
实施例4-7：HF溶液的浓度为10％，浸泡时间为60min；
实施例4-8：HF溶液的浓度为10％，浸泡时间为80min；
按照上述实施例的制备方法制备太阳能电池，并对测量每个获得的太阳能电池的电池性能，并采用四点电池弯曲应力测试机测量每个获得的太阳能电池的抗弯强度，其结果如下表4：
表4实施例组4中不同太阳能电池的对比性能测试结果
从实施例组4的实验结果可以看出，如实施例4-1、4-5所示，当HF溶液浓度过低或浸泡时间过短时，由于电极接触区域的SiNx膜未完全除去，影响到金属与硅片欧姆接触，导致串阻偏大，填充因子偏低，效率严重偏低；如实施例4-4、4-8所示，当HF溶液浓度过高或浸泡时间过长时，硅片正面进行制绒和扩散后形成PN结及SiCN膜均遭受一定腐蚀，影响到正面钝化效果，导致开路电压和填充因子受损，效率偏低。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜和正面沉积SiNx减反射钝化膜，形成预处理硅片；
在预处理硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；
利用碱液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除，再用清洗剂进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
依次对硅片进行制绒、扩散、刻蚀、退火、背面沉积Al2O3/SiNx钝化膜和正面沉积SiNx减反射钝化膜，形成预处理硅片；
在预处理硅片的正面沉积SiCN膜，形成具有SiCN膜的硅片；
在具有SiCN膜的硅片的背面进行喷墨印刷，固化后得到具有预设图案的防蚀刻油墨披覆膜，形成具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片；
将具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片放入HF溶液进行浸泡，取出清洗并干燥，得到具有预设腐蚀图案的硅片；
利用碱液对具有预设腐蚀图案的硅片背面的防蚀刻油墨披覆膜进行去除，再用清洗剂进行清洗并烘干，得到特定硅片；
对特定硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面钝化太阳能电池。
3.根据权利要求2所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述SiCN膜的厚度为10～40nm。
4.根据权利要求1所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述防蚀刻油墨披覆膜的固化温度为150～180℃，固化时间为10～20min。
5.根据权利要求1所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述HF溶液的浓度为5～20％，所述具有防蚀刻油墨披覆膜的硅片的浸泡时间为20～60min。
6.根据权利要求1所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述碱液为KOH溶液或NaOH溶液，所述清洗剂为HCL溶液。
7.根据权利要求1所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述退火步骤的温度为500～800℃。
8.根据权利要求1所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述Al2O3/SiNx钝化膜的厚度为70～90nm。
9.根据权利要求1所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述SiNx减反射钝化膜的厚度为65～100nm，折射率为1.8～2.5。
10.背面钝化太阳能电池，其特征在于：使用权利要求1～9任意一项所述的背面钝化太阳能电池的制备方法制备而成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210319 |