CN112993079A - 光伏电池片的制备方法及光伏电池片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光伏电池片的制备方法及光伏电池片，所述制备方法包括：将硅片的两个面分别制造成绒面：第一绒面、第二绒面；对第一绒面依次镀氧化铝膜、氮化硅膜，以形成自内向外依次分布的第一氧化铝膜、第一氮化硅膜；清洗镀膜所产生的绕镀面，得到第一镀膜面；扩散并在第一镀膜面制造背面PN结；干法刻蚀，去除第一镀膜面边缘的背面PN结；去除第一镀膜面的PSG；在第二绒面上镀第二氮化硅膜，以形成第二镀膜面；对第一镀膜面进行激光处理、丝网印刷、烧结处理，最终相应制备出背面电极、正面电极。由此，使得硅片的背面绒面得到了保护，从而提高制备出的光伏电池片的背面的发电效率，节约制造成本，还减少原本刻蚀过程中对环境的影响。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，尤其是涉及一种光伏电池片的制备方法及光伏电池片。
背景技术
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。
太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。传统设计上将太阳直接照射到电池片上的光推动电子运动，从而发电，这种设计发电效率和太阳光照射到电池片上的吸收效率有关。
传统设计中将电池片背面设计成平面，由于背面能吸收反射到电池片背面的太阳光，使用较平的电池片背面对太阳光的吸收性较低，会使电池片在发电过程中效率相对较低；同时需要使用刻蚀以制造背面的平面，刻蚀分为酸刻蚀和碱刻蚀，酸刻蚀需要使用大量硝酸，不仅会增加制造以及废水处理成本，还会对环境造成较大影响；碱刻蚀需要在PSG外增加氧化层，且还会用到槽式设备和链式刻蚀机台，不但会增加制造的成本，而且刻蚀完成后的废水对环境有很大的影响。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种光伏电池片及制备方法，旨在解决光伏电池片背面发电效率较低的问题。
本发明提供了一种光伏电池片的制备方法，包括：将硅片的两个面分别制造成绒面：第一绒面、第二绒面；对第一绒面依次镀氧化铝膜、氮化硅膜，以形成自内向外依次分布的第一氧化铝膜、第一氮化硅膜；清洗镀膜所产生的绕镀面，得到第一镀膜面；扩散并在第一镀膜面制造背面PN结；干法刻蚀，去除第一镀膜面边缘的背面PN结；去除第一镀膜面的PSG；在第二绒面上镀第二氮化硅膜，以形成第二镀膜面；对第一镀膜面进行激光处理、对第一镀膜面和第二镀膜面进行丝网印刷、烧结处理，最终相应制备出背面电极、正面电极。
这样，使用本发明提供的光伏电池片的制备方法，在第一绒面外会有氮化硅膜保护绒面，在后续工艺中由于有氮化硅膜的保护，第一绒面在制备完成后得以保存，由于绒面比抛光面有更高的发电效率，因此所制出的光伏电池片发电效率得到了提高。
在一些实施例中，在步骤S1中，将硅片通过KOH或者NaOH溶液体系制备出正金字塔的第一绒面和第二绒面，所述溶液体系满足如下条件：溶液酸碱度为2％-3％，溶液温度为80±2℃，反应时长350s-600s，添加剂为TS52，绒面的反射率为10％-12％。
在一些实施例中，在步骤S2中，氧化铝膜的厚度为8nm-10nm，第一氮化硅膜的初始厚度为110nm-140nm，第一氮化硅膜为至少一层。
在一些实施例中，在步骤S3中，将所述绕镀面与清洗药液接触，所述镀膜面不与药液接触，清洗液为HF溶液，浓度为wt6％-12％。
在一些实施例中，在步骤S4中，去除绕镀面的硅片清洗、烘干后进入扩散管中进行扩散以在第一镀膜面制备PN结，方阻控制到135±10Ω。
在一些实施例中，在步骤S5中，扩散完毕的硅片进入SE图形制备，然后干法刻蚀，去除第一镀膜面的边缘的PN结；
在一些实施例中，在步骤S6中，刻蚀清洗以去除第一镀膜面的PSG，硅片在刻蚀清洗机中采用“浸没式”清洗通过HF溶液，溶液浓度为6％-12％。
在一些实施例中，在步骤S7中，第二氮化硅膜的膜厚为80±5nm，折射率为2.05±0.05。
本发明还提供了一种采用上述的制备方法制造出的光伏电池片，包括：
硅片、第一镀膜面、第二镀膜面、正面电极、背面电极。
硅片具有第一绒面和第二绒面，第二镀膜面贴附在第二绒面上，第二镀膜面包括第二氮化硅膜；第一镀膜面包括贴附在第一绒面上的氧化铝膜和贴附在氧化铝膜上的第一氮化硅膜；正面电极设置在第二镀膜面上背面电极设置在第一镀膜面上，背面电极包括背面PN结，背面PN结至少部分伸入第一镀膜面内。
在一些实施例中，第一镀膜面的形状与第一绒面的形状相一致，第一镀膜面的氧化铝膜的厚度为10±5nm，所述第一氮化硅膜的厚度为115±10nm，折射率为2.12±0.02。
通过本发明的实践了解到，本发明提供的一种光伏电池片的制备方法，提供了一种光伏电池片的制备方法及光伏电池片，通过在硅片制好绒面的第一绒面上镀上氧化铝和氮化硅来保护第一绒面，使得光伏电池片的背面的绒面在之后的工序中得到保留，由于绒面比平面有更高的发电效率，故可以提高光伏电池片背面的发电效率。
附图说明
本发明的上述附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明提供的光伏电池片的制备方法的流程图；
图2是本发明提供的制备方法制备出的光伏电池片的剖面图。
附图标记：1、正面电极；2、第一氮化硅膜；3、第二绒面；4、硅片；5、第一绒面；6、氧化铝膜；7、背面电极；8、第二氮化硅膜。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
本发明提供了一种光伏电池片的制备方法包括：将硅片的两个面分别制造成绒面：第一绒面、第二绒面；对第一绒面依次镀氧化铝膜、氮化硅膜，以形成自内向外依次分布的第一氧化铝膜、第一氮化硅膜；清洗镀膜所产生的绕镀面，得到第一镀膜面；扩散并在第一镀膜面制造背面PN结；干法刻蚀，去除第一镀膜面边缘的背面PN结；去除第一镀膜面的PSG；在第二绒面上镀第二氮化硅膜，以形成第二镀膜面；对第一镀膜面进行激光处理、对第一镀膜面和第二镀膜面丝网印刷、烧结处理，最终相应制备出背面电极、正面电极。
这样，使用本发明提供的光伏电池片的制备方法，通过先在硅片的第一绒面镀氧化铝膜、第一氮化硅膜，以使在后续去除PSG工序中由于有第一氮化硅膜的保护，第一绒面能够不受损坏，并最终在第一绒面所在侧印刷背面电极，由于绒面比抛光面有更高的发电效率，因此所制出的光伏电池片的背面发电效率以及整体发电效率得到了提高。
下面参考图1和图2对本发明的一些具体实施例的光伏电池片及其制备方法进行详细说明：
第一实施例
如图1所示，光伏电池片的制备方法，包括以下工序步骤：
S1,将硅片4的两个面分别制造成绒面：第一绒面5、第二绒面。
需要说明的是，第一绒面5最终用于形成电池片背部电极的硅片4的一个表面；第二绒面最终用于形成电池片正面电极1的硅片4的另一个表面。
具体地，将硅片4通过KOH(氢氧化钾)或者NaOH(氢氧化钠)溶液体系制备出正金字塔的第一绒面5和第二绒面，溶液体系满足如下条件：溶液酸碱度为2％-3％，溶液温度为80±2℃，反应时长350s-600s，添加剂为TS52，第一绒面5和第二绒面的光反射率为10％-12％。
这样，使用碱性环境中添加添加剂制出硅片4的第一绒面5和第二绒面，能够缩短相对反应时间，且消耗较少的碱性溶液，且碱性溶液可在之后的制备中反复使用；同时形成的绒面反射率适中，既能满足光伏发电的工作又避免了加工要求过高造成的制造过程太繁杂。
S2,对第一绒面5依次镀氧化铝膜6、氮化硅膜，以形成自内向外依次分布的第一氧化铝膜63、第一氮化硅膜2。
需要说明的是，从本步骤开始，可以将两块硅片4的第二绒面(最终形成电池片正面)紧靠在一起进行后续S3-S6的工序，这样做不仅可以保护第二绒面不受之后的工序反应，不会在对第一绒面5(最终形成电池片背面)进行处理时，在第二绒面形成多余的镀面层，而且两块硅片4能够同时制备好，节省时间、资源。
具体地，氧化铝膜67的厚度为8nm-10nm，第一氮化硅膜2的初始厚度为110nm-140nm，第一氮化硅膜2为至少一层。这样，在步骤S2中，将硅片4的背面镀上氧化铝膜67后再镀上第一氮化硅膜2形成第一镀膜面，同时，在硅片4的侧面会有部分氧化铝和氮化硅形成的绕镀面。
因此，在第一绒面5外有相对较薄的氧化铝膜67和较厚的第一氮化硅膜2，氮化硅与后续反应相对较慢，故能保护第一绒面5不受之后的工序影响。
S3,清洗镀膜所产生的绕镀面，得到第一绒面上的第一镀膜面。
需要说明的是，第一镀膜面处于第一绒面5的外侧，清洗的绕镀面指的是硅片4的除第一绒面5与第二绒面之外的部分，也就是硅片4的侧面部分，由于硅片4在后续加工中使用将两块硅片4的第二绒面相对加工的方式，使得在两块硅片4的侧沿会因为镀膜产生环绕在第一绒面5、第二绒面外侧的绕镀面，由于绕镀面会影响之后制备PN结的效率和效果，所以在硅片4侧面的绕镀面需要去除。
具体地，将绕镀面与清洗药液接触，第一镀膜面不与药液接触，清洗液为HF溶液(氢氟酸)，浓度为wt6％-12％(wt为质量分数/质量百分比)。需要说明的是，去除绕镀面使用绕镀面快速通过清洗药液的方式，在去除绕镀面的同时不会对第一镀膜面造成影响；同时HF溶液可在制备过程中反复使用。
这样，由于HF溶液会与氧化铝、氮化硅反应，故在刻蚀氧化铝膜6和第一氮化硅膜2的绕镀面时使用绕镀面快速通过HF溶液的方式，保证只有绕镀面与药液接触反应并消除，而制好的第一镀膜面不会受到HF溶液的影响而造成损失。
S4,扩散并在第一镀膜面制造背面PN结。
具体地，扩散只会在没有膜层的地方进行，例如，第二绒面3和侧面。由于在加工过程中使用两块硅片4，并将两块硅片4的第二绒面3相对紧靠在一起，使得第二绒面3的边缘拥有极少数绕镀，大部分绕镀处于硅片4的侧面。去除绕镀面之后的硅片4没有膜层，使得PN结通过侧面进入。去除绕镀面的硅片4清洗、烘干后进入扩散管中进行扩散以在第一镀膜面7制备PN结，方阻控制到135±10Ω。
这样，由于绕镀面已经被清洗干净，硅片4在扩散管中能快速且均衡的生成PN结，且生成的PN结会由于扩散的均匀而使得硅片4在制出电池片时质量好，发电效率高。
S5,干法刻蚀，去除第一镀膜面边缘的背面PN结。
具体地，扩散完毕的硅片4进入SE进行图形制备，然后干法刻蚀，去除第一镀膜面7的边缘的PN结。
需要说明的是，在干法刻蚀前可使用SE工序进行图形制备，将硅片4内按照电极印刷的图形进行激光能量的注入，使得在之后背面电极7的印刷中能更为简便的进行印刷。
因此，在制备PN结时，由于PN结会在硅片4的表层扩散，故在第一镀膜面边缘处会有多余的PN结堆积。使用干法刻蚀去除PN结，不但可以较好地去除第一镀膜面的边缘的PN结，而且还不会损伤第一镀膜面。
S6,去除第二绒面的PSG(Phospho Silicate Glass，)。PSG是磷硅玻璃的意思，在太阳能电池片的扩散工艺后，硅片4表面会形成一层PSG，必须去除。
具体地，刻蚀清洗以去除第一镀膜面7的PSG，硅片4在刻蚀清洗机中采用“浸没式”清洗通过HF溶液，溶液浓度为6％-12％。
这样，由于在制PN结时会生成PSG，PSG会影响硅片4所制成的光伏电池片的发电效率，且因为是使用扩散工艺制备PN结，会在硅片4上的各个表面上形成PSG，所以需要采用“浸没式”工艺，将硅片4完全浸没到药液里去除PSG。还要去除绕镀到第一镀膜面上的PSG，由于镀膜面第一氮化硅膜2的厚度较厚，在去除PSG后仍然有约80nm-90nm厚，而PSG已被完全清除，故可采用“浸没式”清洗PSG。
S7,在第二绒面上镀第二氮化硅膜，以形成第二镀膜面。
具体地，镀膜面第二氮化硅膜的膜厚为80±5nm，折射率为2.05±0.05。
因此，由于第二绒面上镀有第二氮化硅膜，而之后的工序不再有PSG生成，故镀膜面第二氮化硅膜比工序开始时的镀膜面第一氮化硅膜2厚度薄，与清除PSG后的氮化硅膜2厚度相同。
S8,对第一镀膜面进行激光处理、对第一镀膜面和第二镀膜面丝网印刷、烧结处理，最终相应制备出背面电极7、正面电极1。
这样，后续工艺制程无需改动，由于在制备光伏电池片的时候保护了光伏电池片背面的绒面，使得所制备出的太阳电池背面转化效率较有背抛光的单晶电池背面效率提高1-2％；
第二实施例
本发明还提供了一种采用上述的制备方法制造出的光伏电池片，如图2所示，光伏电池片包括：硅片4、第一镀膜面、第二镀膜面、正面电极1、背面电极7。硅片4具有第一绒面5和第二绒面，第二镀膜面贴附在第二绒面上，第二镀膜面包括氮化硅膜2；第一镀膜面包括贴附在第一绒面5上的氧化铝膜6和贴附在氧化铝膜6上的氮化硅膜2；正面电极1设置在第二镀膜面上背面电极7设置在第一镀膜面上，背面电极7包括背面PN结，背面PN结至少部分伸入第一镀膜面内。
在一些实施例中，第一镀膜面的形状与第一绒面5的形状相一致，第一镀膜面的氧化铝膜6的厚度为10±5nm，第一镀膜面的氮化硅膜2的厚度为115±10nm，折射率为2.12±0.02。
根据本发明制备出的光伏电池片发电效率与现有技术光伏电池片的发电效率进行对比；
| 分组 | 正面效率 | 背面效率 | 双面率 |
| 改善前 | 21.40％ | 16.1％ | 75.3％ |
| 改善后 | 21.36％ | 17.2％ | 82.5％ |
由此，由于硅片上的背面的绒面在刻蚀之前就被氮化硅膜保护，使得在制备光伏电池片完成后，光伏电池片背面是绒面结构而不是抛光结构，从而使得光伏电池片背面的发电效率得到1％～2％的提升；同时由于制备光伏电池片过程中，HF溶液在制备过程中反复使用，消耗较少，因此减少了废水的处理设备的增加，有效的降低了制造光伏电池片的成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种光伏电池片的制备方法，其特征在于，包括：
将硅片的两个面分别制造成绒面：第一绒面、第二绒面；
对第一绒面依次镀氧化铝膜、氮化硅膜，以形成自内向外依次分布的氧化铝膜、第一氮化硅膜；
清洗镀膜所产生的绕镀面，得到第一绒面上的第一镀膜面；
扩散并制造PN结；
干法刻蚀，去除第一镀膜面边缘的PN结；
去除第二绒面的PSG；
在第二绒面上镀第二氮化硅膜，以形成第二镀膜面；
对第一镀膜面进行激光处理，对第一镀膜面和第二镀膜面进行丝网印刷，烧结处理，最终相应制备出背面电极、正面电极。
2.根据权利要求1所述的光伏电池片的制备方法，其特征在于，
将硅片通过KOH或者NaOH溶液体系制备出正金字塔的第一绒面和第二绒面，所述溶液体系满足如下条件：溶液酸碱度为2％-3％，溶液温度为80±2℃，反应时长350s-600s，添加剂为TS52，绒面的反射率为10％-12％。
3.根据权利要求1所述的光伏电池片的制备方法，其特征在于，
氧化铝膜的厚度为8nm-10nm，第一氮化硅膜的初始厚度为110nm-140nm，第一氮化硅膜为至少一层。
4.根据权利要求1所述的光伏电池片的制备方法，其特征在于，
将所述绕镀面与清洗药液接触，所述镀膜面不与药液接触，清洗液为HF溶液，浓度为wt6％-wt12％。
5.根据权利要求1所述的光伏电池片的制备方法，其特征在于，
去除绕镀面的硅片清洗、烘干后进入扩散管中进行扩散以在第一镀膜面制备PN结，方阻控制到135±10Ω。
6.根据权利要求1所述的光伏电池片的制备方法，其特征在于，
扩散完毕的硅片进入SE图形制备，然后干法刻蚀，去除第一镀膜面的边缘的PN结。
7.根据权利要求1所述的光伏电池片的制备方法，其特征在于，
刻蚀清洗以去除第一镀膜面的PSG，硅片在刻蚀清洗机中采用“浸没式”清洗通过HF溶液，溶液浓度为6％-12％。
8.根据权利要求1所述的光伏电池片的制备方法，其特征在于，
第二氮化硅膜的膜厚为80±5nm，折射率为2.05±0.05。
9.一种采用上述1-8中任一项的制备方法制造出的光伏电池片，其特征在于，包括：
硅片，所述硅片具有第一绒面和第二绒面；
贴附在所述第二绒面上的第二镀膜面，所述第二镀膜面包括第二氮化硅膜；
第一镀膜面，所述第一镀膜面包括贴附在所述第一绒面上的氧化铝膜和贴附在所述氧化铝膜上的第一氮化硅膜；
正面电极，所述正面电极设置在所述第二镀膜面上；以及
背面电极，所述背面电极设置在所述第一镀膜面上，所述背面电极包括背面PN结，所述背面PN结至少部分伸入所述第一镀膜面内。
10.根据权利要求9所述的光伏电池片，其特征在于，所述第一镀膜面的形状与所述第一绒面的形状相一致，所述氧化铝膜的厚度为10±5nm，所述第一氮化硅膜的厚度为115±10nm，折射率为2.12±0.02。
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