CN115938928A - 异质结电池cvd后的缺陷片的返工工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，包括如下步骤：将所述缺陷片置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗以去除至少部分非晶硅层，所述氧化剂为臭氧和/或双氧水和/或次氯酸和/或浓硫酸；将酸洗后的所述缺陷片置于碱液中进行碱洗以去除剩余的非晶硅层并得到表面平整的硅片，所述碱液中的碱为氢氧化钾或氢氧化钠或四甲基氢氧化氨；能够完全去除非晶硅层，特别是P型非晶硅层，且能够获得表面平整的硅片，有利于后续制绒后在硅片表面形成均匀的绒面，有利于提高后续镀膜的均匀性，进而提高电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法。
背景技术
目前，大规模开发利用太阳能光伏发电的核心在于提升太阳能电池的光电转换效率和降低太阳能电池的生产成本。带有本征层的硅基异质结太阳能电池在保证高转化效率的同时，硅片厚度可减薄至100μm，有效减少了硅料耗量，另，在硅基异质结太阳能电池制备过程中，可以用200℃以下的低温非晶硅沉积技术来取代传统晶硅电池生产工艺中的高温过程，因而有望成为单晶硅电池的廉价替代物，在实现低价高效太阳电池方面具有非常重要的应用前景。
相较于PERC太阳能电池，硅基异质结太阳能电池需要采用质量较高的硅片衬底也是成本偏高的重要因素之一，目前，硅基异质结太阳能电池中硅片的成本占比接近40％，硅片成本的控制也是有效降低成本的途径之一。在硅片方面，硅基异质结太阳能电池采用薄片来降低成本，同时将生产过程中的缺陷片进行返工也可以进一步降低硅片带来的成本损失。
在硅基异质结太阳能电池制程中，特别是CVD工序，对硅片表面的洁净度及钝化效果要求较高，易因设备或人为等因素产生缺陷片。目前，行业内常用的CVD后缺陷片返工工艺方法为：直接通过二次制绒去除硅片表面的非晶硅薄膜。但是，二次制绒难以完全去除非晶硅层，且无法获得表面洁净均匀的硅片，再次镀膜时会污染镀膜腔体，导致后续CVD镀膜过程中腔体内交叉污染，易产生更多的缺陷片。
有鉴于此，有必要提供一种新的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，能够完全去除缺陷片中的非晶硅层，且能够获得表面平整的硅片，有利于后续制绒后在硅片表面形成均匀的绒面。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法；包括如下步骤：
将所述缺陷片置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗以去除至少部分非晶硅层，所述氧化剂为臭氧和/或双氧水和/或次氯酸和/或浓硫酸；
将酸洗后的所述缺陷片置于碱液中进行碱洗以去除剩余的非晶硅层并得到表面平整的硅片，所述碱液中的碱为氢氧化钾或氢氧化钠或四甲基氢氧化氨。
作为本发明进一步改进的技术方案，含氧化剂的HF酸洗液中所述氧化剂的浓度为30～50ppm。
作为本发明进一步改进的技术方案，以体积计，含氧化剂的HF酸洗液中所述HF的含量为2％～5％。
作为本发明进一步改进的技术方案，“将所述缺陷片置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗”的酸洗时间为180s～240s。
作为本发明进一步改进的技术方案，以体积计，所述碱液中的碱含量为15％。
作为本发明进一步改进的技术方案，“将酸洗后的所述缺陷片置于碱液中进行碱洗”的碱洗温度为75℃～85℃，碱洗时间为140s～260s。
作为本发明进一步改进的技术方案，在得到表面平整的硅片后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：将所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗；所述碱为氢氧化钾或者氢氧化钠或者氢氧化铵。
作为本发明进一步改进的技术方案，在“将所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗”后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：
对清洗后的硅片进行制绒处理，得到具有绒面的硅片。
作为本发明进一步改进的技术方案，在“得到具有绒面的硅片”后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：
将具有绒面的所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗；所述碱为氢氧化钾或者氢氧化钠或者氢氧化铵；
将经含碱与双氧水的混合液清洗后的硅片置于含盐酸和双氧水的混合液中进行酸洗；
将酸洗后的硅片置入HF酸洗液中再次酸洗；
烘干。
作为本发明进一步改进的技术方案，以体积计，含碱与双氧水的混合液中碱的含量为1.5％，双氧水的含量为8％。
作为本发明进一步改进的技术方案，“所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗”中的清洗温度为60℃～70℃，清洗时间为240s～360s。
本发明的有益效果是：本发明中的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法中，所述缺陷片在返工前先置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗，能够有效促进P型非晶硅层中非晶硅的去除，在酸洗后再置于碱液中进行碱洗(粗抛)，能够完全去除剩余的非晶硅层，且能够获得表面平整的硅片，有利于后续制绒后在硅片表面形成均匀的绒面，有利于提高后续镀膜的均匀性，进而提高电池效率。
附图说明
图1所示为本发明中的返工工艺方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述，请参照图1所示，为本发明的较佳实施方式。但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
请参图1所示，本发明提供一种异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，包括如下步骤：
将所述缺陷片置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗以去除至少部分非晶硅层，所述氧化剂为臭氧和/或双氧水和/或次氯酸和/或浓硫酸；
将酸洗后的所述缺陷片置于碱液中进行碱洗以去除剩余的非晶硅层并得到表面平整的硅片，所述碱液中的碱为氢氧化钾或氢氧化钠或四甲基氢氧化氨。
以下，以所述异质结电池CVD后的缺陷片中的非晶硅层包括本征非晶硅层、P型非晶硅层以及N型非晶硅层为例，进行具体阐述。当然，可以理解的是，本发明中的返工工艺方法也适用于非晶硅层仅包括本征非晶硅层，或者所述非晶硅层包括本征非晶硅层以及P型非晶硅层，或者所述非晶硅层包括本征非晶硅层以及N型非晶硅层的缺陷片的返工处理。
本发明中的所述缺陷片在返工前先置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗，能够有效促进P型非晶硅层中非晶硅的去除。在酸洗后再置于碱液中进行碱洗(粗抛)，能够完全去除剩余的非晶硅层，且能够获得表面平整的硅片，有利于后续制绒后在硅片表面形成均匀的绒面，有利于提高后续镀膜的均匀性，进而提高电池效率。
具体地，在所述缺陷片置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗的过程中，所述氧化剂先将非晶硅层表面的硅氧化为氧化硅，氧化硅再与HF反应生成SiF4气体以及水，能够有效促进P型非晶硅层中非晶硅的去除，从而，防止返工后的硅片中残留P型非晶硅层中的硼，污染镀膜腔体。
同时，所述氧化剂选用臭氧和/或双氧水和/或次氯酸和/或浓硫酸，且含氧化剂的HF酸洗液中所述氧化剂的浓度为30～50ppm，即，氧化剂含量较小，使氧化反应比较温和，能够控制反应进程，从而不会去除过多的硅片。经试验，本返工工艺方法处理后得到的硅片相较于处理前的硅片的每侧的减薄量可控制在7μm以内，能够适应薄片化的趋势。
具体地，上述的硅片的每侧的减薄量是指硅片的正面的减薄量以及背面的减薄量。
可以理解的是，上述的控制反应进程可通过控制酸洗时间实现。
进一步地，所述酸洗时间为180s～240s。经试验，在经酸洗180s～240s后，能够完全去除P型非晶硅层，从而，防止返工后的硅片中残留P型非晶硅层中的硼，污染镀膜腔体。
于一具体实施方式中，所述氧化剂为臭氧和/或双氧水，成本较低，且无污染。
进一步地，以体积计，含氧化剂的HF酸洗液中所述HF的含量为2％～5％。
进一步地，以体积计，所述碱液中的碱含量为15％。
进一步地，“将酸洗后的所述缺陷片置于碱液中进行碱洗”的碱洗温度为75℃～85℃，碱洗时间为140s～260s。能够完全去除剩余的非晶硅层，且能够获得表面平整的硅片，有利于后续制绒后在硅片表面形成均匀的绒面，有利于提高后续镀膜的均匀性，进而提高电池效率。
进一步地，在粗抛得到表面平整的硅片后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：将所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗；所述碱为氢氧化钾或者氢氧化钠或者氢氧化铵。
通过将硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗，能够去除硅片表面的残留物，获得表面洁净的硅片，防止硅片表面残留污染镀膜腔体。
具体地，以体积计，含碱与双氧水的混合液中碱的含量为1.5％，双氧水的含量为8％。
具体地，“所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗”中的清洗温度为60℃～70℃，清洗时间为240s～360s。以去除硅片表面的残留物，获得表面洁净的硅片。
进一步地，在“将所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗”后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：
对清洗后的硅片进行制绒处理，得到具有绒面的硅片。
具体地，“对清洗后的硅片进行制绒处理”具体为：将清洗后的硅片置于制绒液中，于75℃～85℃的温度下处理350s～480s，以在硅片的表面形成金字塔绒面，陷光并减少表面反射。
具体地，所述制绒液中含有3％的氢氧化钾或者氢氧化钠。
进一步地，在“得到具有绒面的硅片”后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：
将具有绒面的所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗；所述碱为氢氧化钾或者氢氧化钠或者氢氧化铵；
将经含碱与双氧水的混合液清洗后的硅片置于含盐酸和双氧水的混合液中进行酸洗；
将酸洗后的硅片置入HF酸洗液中再次酸洗；
烘干。
具体地，通过将具有绒面的所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗，能够去除硅片表面的有机残留物以及颗粒污染。
具体地，以体积计，含碱与双氧水的混合液中碱的含量为1.5％，双氧水的含量为8％。
具体地，“将具有绒面的所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗”中的清洗温度为60℃～70℃，清洗时间为240s～360s。
进一步地，将经含碱与双氧水的混合液清洗后的硅片置于含盐酸和双氧水的混合液中进行酸洗，能够去除硅片表面残留的金属离子，防止硅片表面残留的金属离子污染镀膜腔体。
具体地，以体积计，含盐酸和双氧水的混合液中盐酸的含量为1.5％，双氧水的含量为8％。
且，“将经含碱与双氧水的混合液清洗后的硅片置于含盐酸和双氧水的混合液中进行酸洗”中的酸洗温度为60℃～70℃，酸洗时间为240s～360s。
将酸洗后的硅片置入HF酸洗液中再次酸洗，以去除硅片表面氧化层，使硅片表面呈疏水状态，得到洁净的绒面。
具体地，以体积计，HF酸洗液中HF的含量为2％～5％，且将酸洗后的硅片置入HF酸洗液中于室温下再次酸洗120s～240s。
进一步地，步骤烘干具体为：将再次酸洗后的所述硅片于70℃～90℃的温度下干燥至少700s。
经烘干后的所述硅片可直接用于异质结电池的制备。
具体地，异质结电池的制备包括如下步骤：
利用PECVD工艺，在经烘干后的所述硅片的正面以及背面沉积本征非晶硅层，再在两个所述本征非晶硅层的表面分别沉积P型非晶硅层、N型非晶硅层；
利用PVD/RPD工艺，在P型非晶硅层以及N型非晶硅层的表面沉积TCO导电膜；
利用丝网印刷工艺在所述TCO导电膜的表面形成金属电极。
综上所述，本发明中的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法中，所述缺陷片在返工前先置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗，能够有效促进P型非晶硅层中非晶硅的去除，在酸洗后再置于碱液中进行碱洗(粗抛)，能够完全去除剩余的非晶硅层，且能够获得表面平整的硅片，有利于后续制绒后在硅片表面形成均匀的绒面，有利于提高后续镀膜的均匀性，进而提高电池效率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法；其特征在于：所述返工工艺方法包括如下步骤：
将所述缺陷片置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗以去除至少部分非晶硅层，所述氧化剂为臭氧和/或双氧水和/或次氯酸和/或浓硫酸；
将酸洗后的所述缺陷片置于碱液中进行碱洗以去除剩余的非晶硅层并得到表面平整的硅片，所述碱液中的碱为氢氧化钾或氢氧化钠或四甲基氢氧化氨。
2.如权利要求1所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：含氧化剂的HF酸洗液中所述氧化剂的浓度为30～50ppm。
3.如权利要求1所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：以体积计，含氧化剂的HF酸洗液中所述HF的含量为2％～5％。
4.如权利要求1所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：“将所述缺陷片置于含氧化剂的HF酸洗液中进行酸洗”的酸洗时间为180s～240s。
5.如权利要求1所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：以体积计，所述碱液中的碱含量为15％。
6.如权利要求1所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：“将酸洗后的所述缺陷片置于碱液中进行碱洗”的碱洗温度为75℃～85℃，碱洗时间为140s～260s。
7.如权利要求1所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：在得到表面平整的硅片后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：将所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗；所述碱为氢氧化钾或者氢氧化钠或者氢氧化铵。
8.如权利要求7所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：在“将所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗”后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：
对清洗后的硅片进行制绒处理，得到具有绒面的硅片。
9.如权利要求8所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：在“得到具有绒面的硅片”后，所述返工工艺方法还包括如下步骤：
将具有绒面的所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗；所述碱为氢氧化钾或者氢氧化钠或者氢氧化铵；
将经含碱与双氧水的混合液清洗后的硅片置于含盐酸和双氧水的混合液中进行酸洗；
将酸洗后的硅片置入HF酸洗液中再次酸洗；
烘干。
10.如权利要求7或9所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：以体积计，含碱与双氧水的混合液中碱的含量为1.5％，双氧水的含量为8％。
11.如权利要求7或9所述的异质结电池CVD后的缺陷片的返工工艺方法，其特征在于：“所述硅片置于含碱与双氧水的混合液中进行清洗”中的清洗温度为60℃～70℃，清洗时间为240s～360s。
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