CN113921647A - 一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，所述方法包括如下步骤：将类单晶硅片进行机械损伤层处理，去除表面的油污、金属颗粒杂质；处理过的硅片进行表面制绒；将硅片进行高温退火处理；将处理后的硅片进行再清洗，用溶剂去除表面反应层和吸附的杂质；处理后的硅片进行非晶硅镀膜；在非晶硅薄膜层的正反面分别生成透明导电膜层；在硅片两面的透明导电膜层上形成栅线电极，完成异质结电池片的制作。本发明中将类单晶硅片进行高温处理，有利于将类单晶中晶粒位错进行重整，减少晶格缺陷，高温退火后的硅片进行本征非晶硅钝化，少子寿命最高可以提升10倍以上，可以延用传统异质结方式进行制备，降低了生产的硅片成本，提升竞争力。

Description

一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法。
背景技术
近年来，太阳能作为取之不尽，用之不竭的清洁能源，越来越受各国的青睐。太阳能电池的研发与制作，主要围绕着降本增效方向展开，提高太阳能电池的转换效率是发展太阳能事业的根本，降低太阳能电池的制作成本是壮大太阳能事业的基础，是满足大规模生产的先决条件。
硅片是生产硅基太阳能电池片所用的载体，一般分为单晶硅片、类单晶硅片和多晶硅片。采用低成本的硅片材料是降低太阳能电池制造成本的有效方式之一。在高效异质结太阳能电池制作中，采用类单晶太阳能硅片来取代传统单晶硅片，有利降低生产生产，提高企业竞争力。
类单晶是近年来新开发的定向铸造技术，其利用置于坩埚底部的仔晶进行定向生长，铸造出类似于单晶的硅锭。相对于传统的单晶硅片，类单晶硅具有制造成本低，铸锭硅片尺寸灵活，电阻率分布窄，氧含量低等优势。
然而类单晶硅片，由于铸造工艺的特点，在同一硅片表面上既存在单晶区域也存在多晶区域，因此硅片内部一般存在着位错、小角度晶界、缺陷密度大等缺点，这给太阳能电池的钝化带来了一定的难度，按照常规异质结太阳能电池的制备方法，则不利于表面钝化，不利于少子寿命的提升，以致影响最终电池的转换效率。
因此，为了解决上述存在的技术问题，需要寻找一种适合类单晶硅片有效钝化方式，来减少硅片体内和表面的缺陷密度，减少载流子的复合，提升钝化水平和载流子的传输水平，使得类单晶硅片能按照传统的高效电池片制作流程进行，获得高效的电池转换效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，其能够解决现有技术中，类单晶硅片内部缺陷大，表面复合严重，少子寿命低，按照常规工艺流程制作，电池性能低等缺点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，所述方法包括如下步骤：
将类单晶硅片进行机械损伤层处理，去除表面的油污、金属颗粒杂质；
处理过的硅片进行表面制绒，降低表面光反射；
将硅片进行高温退火处理；
处理后的硅片进行再清洗，用溶剂去除表面反应层和吸附的杂质；
将处理后的硅片进行非晶硅镀膜；
在非晶硅薄膜层的正反面分别生成透明导电膜层；
在硅片两面的透明导电膜层上形成栅线电极，完成异质结电池片的制作。
进一步的，所述类单晶硅片为N型硅片或P型硅片。
进一步的，所述硅片进行表面制绒采用酸液或碱液制绒，绒面为正金字塔或倒金字塔，金字塔尺寸1-10nm。
进一步的，所述高温退火处理在LPCVD炉或RTP炉中进行，炉管的压力为100pa-10000pa，在退火过程中通入O2、H2、NH3、H2O等含O，H的化合物，温度范围为600℃-1000℃，气体流量为50sccm-5000sccm，退火时间控制在10min-180min。
进一步的，所述将处理后的硅片进行再清洗，用溶剂去除表面反应层和吸附的杂质，所用溶剂可以用酸性溶剂也可以碱性溶剂，具体按硅片表面反应物的类型而定。
进一步的，所述硅片进行非晶硅镀膜采用PECVD、Hot wire CVD、LPCVD等CVD设备中的一种。
进一步的，所述透明导电膜层为ITO、AZO中的一种。
进一步的，所述栅线电极的形成采用印刷银浆或电镀铜方式。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明中将类单晶硅片进行高温处理，有利于将类单晶中晶粒位错进行重整，减少晶格缺陷，在炉中高温退火中，通入含O、H化合物，将体硅中的碳、硫以及金属等杂质元素逐步地往外迁移，达到吸杂的作用，有利于降低硅片体内和表面的缺陷密度，减少载流子的体内复合，提高整体的钝化水平。
2、将高温退火后的硅片进行本征非晶硅钝化，少子寿命最高可以提升10倍以上，高温退火后的类单晶硅片，可以延用传统异质结方式进行制备，有利于生产方式的推广与设备的适用，同时降低了生产的硅片成本，提升竞争力。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为常规单晶硅异质结太阳能电池的制备流程图；
图2为本发明一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
参考图2，一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将类单晶硅片进行机械损伤层处理，去除表面的油污、金属颗粒杂质；所述类单晶硅片为N型硅片，化学溶液为碱性溶液，为KOH或NaOH中的一种，所述碱性溶液质量百分比为3％-10％，去离子质量百分比为90％-97％，硅片在碱性溶液处理时间为1-5分钟，处理温度为70℃-90℃，硅片腐蚀深度为5-20um；
S2、处理过的硅片进行表面制绒，降低表面光反射；制绒所用的碱性溶液为KOH或NaOH中的一种，质量百分比为0.5％-3％，硅片在碱性溶液中制绒时间为15-40分钟，处理温度为75℃-85℃；
S3、将硅片进行高温退火处理；在退火过程中通入氧气，所述高温氧化温度范围为600℃-1000℃，氧气流量为500sccm-5000sccm，炉管的压力为100pa-10000pa，氧化层的厚度控制在
Figure BDA0002575182020000051
之间，时间控制在10min-120min之间；
S4、处理后的硅片进行再清洗，用溶剂去除表面反应层和吸附的杂质；再清洗溶液为HF酸，HF酸质量百分比为1％-8％，去离子水质量百分比为92％-99％，硅片在HF酸溶液中的处理时间为1-6分钟，处理温度为20℃-30℃；
S5、将处理后的硅片进行非晶硅镀膜；在硅片的正反两面分别镀上非晶硅I N层和非晶硅I P层，从而形成有效PN结及背电场，所述本征非晶层I层厚度为1-10nm，N型和P型非晶硅层厚度为3-15nm；
S6、在非晶硅薄膜层的正反面分别生成透明导电膜层；透明导电层的透过率控制在90％-99％之间，方块电阻为10-100欧姆/方块，膜厚为50-120nm；
S7、在硅片两面的透明导电膜层上形成栅线电极，完成异质结电池片的制作。
本发明中将类单晶硅片进行高温处理，有利于将类单晶中晶粒位错进行重整，减少晶格缺陷，在炉中高温退火中，通入含O、H化合物，将体硅中的碳、硫以及金属等杂质元素逐步地往外迁移，达到吸杂的作用，有利于降低硅片体内和表面的缺陷密度，减少载流子的体内复合，提高整体的钝化水平；将高温退火后的硅片进行本征非晶硅钝化，少子寿命最高可以提升10倍以上，高温退火后的类单晶硅片，可以延用传统异质结方式进行制备，有利于生产方式的推广与设备的适用，同时降低了生产的硅片成本，提升竞争力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
将类单晶硅片进行机械损伤层处理，去除表面的油污、金属颗粒杂质；
处理过的硅片进行表面制绒，降低表面光反射；
将硅片进行高温退火处理；
处理后的硅片进行再清洗，用溶剂去除表面反应层和吸附的杂质；
将处理后的硅片进行非晶硅镀膜；
在非晶硅薄膜层的正反面分别生成透明导电膜层；
在硅片两面的透明导电膜层上形成栅线电极，完成异质结电池片的制作。
2.根据权利要求1所述一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，其特征在于：所述硅片进行表面制绒采用酸液或碱液制绒，绒面为正金字塔或倒金字塔，金字塔尺寸1-10nm。
3.根据权利要求1所述一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，其特征在于：所述高温退火处理在LPCVD炉或RTP炉中进行，炉管的压力为100pa-10000pa，在退火过程中通入O2、H2、NH3、H2O等含O，H的化合物，温度范围为600℃-1000℃，气体流量为50sccm-5000sccm，退火时间控制在10min-180min。
4.根据权利要求1所述一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，其特征在于：所述将处理后的硅片进行再清洗，用溶剂去除表面反应层和吸附的杂质。
5.根据权利要求1所述一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，其特征在于：所述硅片进行非晶硅镀膜采用PECVD、Hot wire CVD、LPCVD等CVD设备中的一种。
6.根据权利要求1所述一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，其特征在于：所述透明导电膜层为ITO、AZO中的一种。
7.根据权利要求1所述一种类单晶硅异质结太阳能电池片的制作方法，其特征在于：所述栅线电极的形成采用印刷银浆或电镀铜方式。
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