CN116053113A - 用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法及制备太阳能电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法及制备太阳能电池的方法，属于太阳能电池制备技术领域。一种用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，所述方法包括：对硅片进行前清洗；对前清洗后的硅片进行吸杂，以去除硅片内部的金属杂质；其中，所述前清洗包括：对硅片进行至少一次清洗；对至少一次清洗后的硅片进行干燥；对干燥后的硅片进行臭氧氧化处理，以使硅片的表面具有亲水性质的界面。本申请可以解决当前对于硅片的吸杂前清洗处理不利于提高吸杂工序涂布的均匀性的问题，通过更适宜的吸杂前清洗方式，提高吸杂工艺涂布的均匀性、沉积速率以及覆盖度，提升吸杂效果，更有效地改善硅片质量，降低方块电阻。
Description
技术领域
本申请属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法及制备太阳能电池的方法。
背景技术
HJT(silicon heterojunction)硅基异质结电池因其工艺制程简洁、较低的工艺温度、较高的光电转换效率、易薄片化、无PID等优点已成为目前主要的高效电池发展方向，已得到了大规模的发展。在太阳能电池比如HJT电池的制备过程中，为了改善硅片质量对电池效率的影响，制备更加高效的太阳能电池，需要在制绒清洗前增加吸杂设备，也即，需要先进行吸杂处理，而后再依次进行制绒清洗、非晶硅/微晶氧化硅薄膜等工序。经研究表明，通过对硅片经过吸杂处理与不经过吸杂处理的工艺相比，吸杂后的硅片最终制得的电池的转换效率可以提高约0.1％左右。
相关技术中，为了提高吸杂效果，在对硅片进行吸杂处理前，还需要对硅片进行清洗或预处理，吸杂前的清洗对于硅片表面的洁净度与吸杂中磷浆涂布的均匀性起到了关键的决定性作用。若吸杂前的清洗效果不好，则容易出现涂磷不均匀，进而容易导致硅片出现黑边、雾状发黑等异常现象，严重影响硅片的质量。目前所采用的吸杂前清洗工艺大多是采用常规的碱清洗或酸清洗等方式，经过碱清洗或酸清洗后再进行吸杂处理。然而，现有的吸杂前清洗方式容易使硅片形成一种疏水的表面，不利于吸杂设备中磷浆的均匀涂布，容易出现大批量的不良产品，影响了产品的良率。
发明内容
鉴于存在的上述问题，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法及制备太阳能电池的方法，主要用于缓解当前对于硅片的吸杂前清洗处理不利于提高吸杂工序涂布的均匀性的问题，通过更适宜的吸杂前清洗方式，可以提高吸杂效果，进而更有效地改善硅片质量。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
本申请实施例提供了一种用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，所述方法包括：
对硅片进行前清洗；
对前清洗后的硅片进行吸杂，以去除硅片内部的金属杂质；
其中，所述前清洗包括：
对硅片进行至少一次清洗；
对至少一次清洗后的硅片进行干燥；
对干燥后的硅片进行臭氧氧化处理，以使硅片的表面具有亲水性质的界面。
另外，根据本申请的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，还可以具有如下附加的技术特征：
在其中的一些实施方式中，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备进行处理，所述臭氧设备中设有紫外光源，以使O2在所述紫外光源的照射下转化为O3；和/或，
所述紫外光源的工作电压为5V-30V，功率为15W-500W，处理时间为50s-720s。
在其中的一些实施方式中，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备进行处理，所述臭氧设备中设有臭氧发生器和两个臭氧喷淋板，两个所述臭氧喷淋板通过管路连接所述臭氧发生器，所述硅片置于两个所述臭氧喷淋板之间；和/或，
输送至所述臭氧喷淋板的臭氧浓度为20ppm-500ppm，臭氧流量为2L/min-6L/min，处理时间为100s-800s。
在其中的一些实施方式中，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备和溶解设备进行处理，所述臭氧设备中设有气体组件和高压电路组件，所述气体组件连接所述高压电路组件，由所述高压电路组件产生高压电场，对所供给的气体中的氧气进行分解以产生臭氧；
所述臭氧设备连接所述溶解设备，以使所述臭氧设备供给的臭氧和所述溶解设备供给的水混合形成臭氧水，并利用所述臭氧水对所述硅片进行处理。
在其中的一些实施方式中，所述对硅片进行至少一次清洗包括：
第一次清洗：使用碱性溶液清洗硅片；
第二次清洗：使用纯水清洗第一次清洗后的硅片；
第三次清洗：使用酸性溶液清洗第二次清洗后的硅片；
第四次清洗：使用纯水清洗第三次清洗后的硅片。
在其中的一些实施方式中，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；和/或，
所述酸性溶液包括盐酸溶液和/或氢氟酸溶液。
在其中的一些实施方式中，所述对前清洗后的硅片进行吸杂为对硅片进行磷吸杂，所述磷吸杂包括：将前清洗后的硅片放入热处理炉中在保护性气氛下进行磷吸杂处理。
在其中的一些实施方式中，所述磷吸杂处理的步骤中，处理的温度范围为400℃-1000℃；和/或，
所述磷吸杂处理的步骤中，处理的时间范围为50s-20min。
在其中的一些实施方式中，所述干燥是采用加热的洁净空气将硅片表面进行烘干，所述干燥的温度范围为65℃-90℃。
本申请实施例还提供了一种制备太阳能电池的方法，包括：
利用如前所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法对硅片进行吸杂处理；
对吸杂后的硅片进行制绒；
对制绒后的硅片进行制绒后处理，以制成太阳能电池。
实施本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：
在本申请实施例中，所提供的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，包括对硅片进行前清洗，而后再对硅片进行吸杂处理，其中前清洗不仅包括对硅片的至少一次清洗和干燥处理，还包括对硅片进行臭氧氧化处理。由此，通过在吸杂前对硅片进行特殊的前清洗处理方式，尤其是利用臭氧氧化对硅片进行处理，可以改变硅片吸杂前的特性，经过臭氧的氧化后，可以使硅片表面呈现出一种亲水性质的界面，这样有利于提高后续吸杂工艺涂布的均匀性、沉积速率以及覆盖度，提升吸杂效果，进而有助于更好地改善硅片质量。从而，通过采用本发明的硅片吸杂方法，可以有效缓解现有的吸杂前清洗方式存在的不利于吸杂设备中磷浆的均匀涂散，容易出现大批量的不良硅片的问题，工艺简单易于实现，通过特定的前清洗方式能有效地提升吸杂效果，提升产品的良率，具有良好的应用前景。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
图1为本申请示例性的一些实施方式提供的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法的流程示意图；
图2为本申请示例性的一些实施方式提供的另一种用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法的流程示意图；
图3(a)为本发明实施例提供的硅片吸杂方法处理后的硅片表面示意图，图3(b)为对比试验提供的硅片吸杂方法处理后的硅片表面示意图；
图4为本发明实施例提供的硅片吸杂方法(UV实验)与上述对比试验的方法(基准)的转换效率Eta的对比图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，在一些实施例中，提供一种用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，该硅片吸杂方法可以应用于太阳能电池的制备领域中，用于提高吸杂效果，有效地改善硅片质量，降低方块电阻，进而有助于提高电池的光电转换效率。
具体的，该硅片吸杂方法包括：
对硅片进行前清洗，通过对硅片进行前清洗处理，可用于去除硅片表面杂质，提升吸杂前硅片表面的洁净度，并有利于吸杂工艺的操作，改善吸杂工艺中浆料涂布的均匀性、沉积速率等。
对前清洗后的硅片进行吸杂，通过对硅片进行吸杂处理，可用于去除硅片内部的金属杂质，有利于改善硅片的质量，提升电池的转换效率。
其中，前清洗包括：
对硅片进行至少一次清洗；例如，可以对硅片进行一次或多次的清洗，该清洗可以包括碱洗、酸洗和水洗中的一种或多种组合；较佳的，为保证清洗效果，有效去除硅片的表面杂质，对硅片进行两次或两次以上的清洗，该清洗包括碱洗、酸洗和水洗的组合。
对至少一次清洗后的硅片进行干燥；将清洗后的硅片进行干燥，以使液体从硅片表面蒸发，便于后续臭氧氧化处理工序的进行。
对干燥后的硅片进行臭氧氧化处理，以使硅片的表面具有亲水性质的界面，也即，通过对硅片进行臭氧氧化处理，可以改变硅片的表面特性，使硅片表面呈现出亲水性的表面。
从而，基于以上设置，采用本实施例提供的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法的技术方案，通过在吸杂前采用对硅片进行特殊的前清洗处理方式，尤其是利用臭氧氧化对硅片进行处理，可以改变硅片吸杂前的特性，经过臭氧的氧化后，可以使硅片表面呈现出一种亲水性质的界面，这样有利于提高后续吸杂工艺涂布的均匀性、沉积速率以及覆盖度，提升吸杂效果，进而有助于更好地改善硅片质量。
相较于传统的吸杂前清洗处理方式，本实施例的方法，在增加了臭氧氧化处理工序后，硅片在经过扩散吸杂后界面的方块电阻更小。例如，对于N型硅片，其方块电阻降低了约16.44Ω/sq，光电转换效率Eta提高至少0.05％。也就是，本发明实施例通过增加对硅片的臭氧氧化处理，可以有效提高吸杂中浆料如磷浆沉积的均匀性，有利于降低方块电阻，使聚集更多的金属杂质于硅片表面，利于硅片的提纯效果，进而有助于提高电池的光电转换效率。
同时，本发明实施例的硅片吸杂方法，工艺简单，易于实现，在吸杂前清洗处理中，利用臭氧氧化对硅片进行处理，无需增加额外的化学品药液(如双氧水等)，能够达到氧化硅片表面的效果，安全环保；此外，臭氧氧化处理设备结构简洁，维护方便快捷，造价成本低廉；从而有助于提升吸杂效果，提升产品的良率，提高太阳能电池的光电转换效率，具有良好的应用前景。
需要说明的是，本实施例的硅片吸杂方法，对于硅片的具体类型不作限制，比如，上述硅片可以为N型硅片，或者也可以为P型硅片。采用N型硅片作为衬底制备太阳能电池如N型异质结太阳能电池可以降低N型异质结太阳能电池的制作成本。为了简洁，下面主要以N型硅片为例，对本发明的硅片吸杂方法进行详细说明，然而，应当理解的是，采用P型硅片时具有相同或类似的原理，在此不再赘述。
可以理解，对硅片的吸杂处理中，较为常用的方法采用磷吸杂、铝吸杂等工艺来除去硅片内部的过渡金属等杂质。其中，磷吸杂利用杂质原子与硅原子的结构差异，将其扩散到硅片表面引起失配位错，因而形成应力吸杂中心；磷吸杂方法较为简单，工艺周期短。为了简洁，下面主要以吸杂为磷吸杂为例，对本发明的硅片吸杂方法进行详细说明，然而，可以理解的是，本发明实施例的方法应用于其他类型的吸杂处理工艺时具有相同或类似的原理，在此不再赘述。
如图2所示，在一些具体的实施方式中，所述硅片吸杂方法包括：
S100、第一次清洗(碱洗)：使用碱性溶液清洗硅片。如，可以将硅片放入清洗试剂中进行清洗，该清洗试剂为碱性溶液。
该硅片的吸杂方法中，可以先提供硅片，该硅片可以为切割后的硅片，再对硅片进行碱洗处理。由于硅片在切割时可能会产生损伤层，该损伤层的存在可能会对于后续吸杂效果产生阻碍作用，本实施例通过对硅片进行碱洗，也即通过使用碱性溶液清洗硅片，可以有效去除硅片表面在切割时存在的损伤层，或去除硅片表面的部分杂质，同时保证硅片表面的洁净度，防止后续高温吸杂时反向扩散造成硅片污染。
可选的，所述碱性溶液包括氢氧化钠(NaOH)溶液或氢氧化钾(KOH)溶液。例如，该碱性溶液可以为NaOH溶液，或者可以为KOH溶液。当然，在其他实施方式中，还可以采用其他能够与硅片的杂质进行反应的碱性溶液，在此不再一一列举。
需要指出的是，对于不同的硅片吸杂工艺/设备或者太阳能电池的生产工艺设备，碱洗的具体方式或操作条件可能会有所不同。例如，该硅片吸杂方法采用链式处理设备和槽式处理设备时，碱性溶液中的碱性物质的浓度等操作条件会有所差别。为了简洁，本实施例中下面主要以链式处理设备也即链式硅片吸杂方法(下同)为例对碱洗、酸洗等的具体操作条件进行详细说明。
在进行碱洗时，可以在碱洗设备中装入碱性溶液，将硅片置于碱性设备中进行清洗。可选的，碱洗的步骤中，硅片的减重为0.03g-0.15g，链式机怠速为1000-8000mm/min。
可选的，碱性溶液中，KOH溶液的质量浓度为5％-10％，进一步可以为6％-9％，例如可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％等；NaOH溶液的质量浓度为1％-15％，进一步可以为5％-10％，例如可以为1％、3％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％等。
可选的，碱洗的工艺温度范围为65℃-80℃。例如为65℃、70℃、75℃、78℃、79℃、80℃等。如此，使得碱洗硅片的效果更好，有利于提高前清洗效果，进而提高太阳能电池的品质。
可选的，碱洗的清洗时间范围为30s-20min。例如可以为30s、40s、1min、1.5min、2min、3min、5min、10min、20min等。如此，使得对硅片的碱洗较为充分，有利于提高前清洗效果，进而提高太阳能电池的品质。
S200、第二次清洗(水洗)：使用纯水清洗第一次清洗后的硅片。
由于在碱洗过程中，硅片的表面可能会残留部分碱性溶液，通过在碱洗之后进行第二次清洗即水洗，利用纯水清洗碱洗后的硅片，可以使碱性溶液溶解于水中，进而可以将硅片表面残留的碱液清洗干净，或者也可以通过水洗清洗硅片表面的其余部分杂质。
可选的，纯水可以为去离子水、蒸馏水、自来水等类型的水。本实施例中，纯水采用去离子水，当然，在其他实施方式中，还可以采用蒸馏水、自来水等其他类型的水。
该水洗可以采用多种方式进行清洗，例如可以采用淋洗的方式进行清洗，或者可以采用漂洗的方式进行清洗，或者还可以采用溢流结合鼓泡等的方式进行清洗。
可选的，本实施例中的水洗采用上下去离子水水刀喷淋方式进行清洗，其中，水刀的流速范围为50-500L/min，例如可以为50L/min、100L/min、150L/min、200L/min、300L/min、400L/min、500L/min等；水洗的工艺时间10s-60s，例如可以为10s、20s、30s、40s、60s等。如此，可以使得水洗硅片的效果更好、更充分，有利于提高前清洗效果，进而提高太阳能电池的品质。
S300、第三次清洗(酸洗)：使用酸性溶液清洗第二次清洗后的硅片。如，可以将硅片放入清洗试剂中进行清洗，该清洗试剂为酸性溶液。
该硅片的吸杂方法中，通过对硅片进行酸洗，也即通过使用酸性溶液清洗硅片，可以使金属离子能够溶解于酸性溶液中，可以有效去除硅片在切割过程中产生的金属及其杂质离子，保证硅片表面的洁净度；此外，在酸性溶液比如氢氟酸的作用下，可以去除硅片表面的氧化层。
在进行酸洗时，可以在酸洗设备中装入酸性溶液，将硅片置于酸洗设备中进行清洗。可选的，所述酸性溶液包括盐酸(HCl)溶液和/或氢氟酸(HF)溶液。例如，该酸性溶液可以为HCl溶液，或者可以为HF溶液，或者可以为HCl溶液和HF溶液组成的混合溶液。本实施例中，酸性溶液采用HCl溶液和HF溶液组成的混合溶液。当然，在其他实施方式中，还可以采用其他能够与硅片的杂质进行反应的酸性溶液，在此不再一一列举。
可选的，酸性溶液中，HCl溶液的质量浓度为1％-2.5％，例如可以为1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.5％等；HF溶液的质量浓度为1％-2％，例如可以为1％、1.2％、1.5％、1.6％、1.8％、2％等。
可选的，酸洗的工艺温度范围为20℃-30℃。例如为20℃、21℃、22℃、24℃、25℃、26℃、30℃等。如此，使得酸洗硅片的效果更好，有利于提高前清洗效果，进而提高太阳能电池的品质。
可选的，酸洗的清洗时间范围为20s-120s。例如可以为20s、30s、40s、50s、60s、80s、100s、120s等。如此，可以使得对硅片的酸洗较为充分，有利于提高前清洗效果，进而利于提高太阳能电池的品质。
S400、第四次清洗(水洗)：使用纯水清洗第三次清洗后的硅片。
由于在酸洗过程中，硅片的表面可能会残留部分酸性溶液，通过在酸洗之后进行第四次清洗即水洗，利用纯水清洗酸洗后的硅片，可以使酸性溶液溶解于水中，去除硅片表面残留的酸性溶液，或者也可以通过水洗清洗硅片表面的其余部分杂质，降低硅片表面的杂质含量。
该第四次清洗的水洗方式与上述第二次清洗的方式及具体操作条件可以相同或类似。示例性的，该第四次清洗中的水洗采用上下去离子水水刀喷淋方式进行清洗，其中，水刀的流速范围为50-500L/min，例如可以为50L/min、100L/min、150L/min、200L/min、300L/min、400L/min、500L/min等；水洗的工艺时间10s-60s，例如可以为10s、20s、30s、40s、60s等。如此，使得水洗硅片的效果更好、更充分，有利于提高前清洗效果，进而提高太阳能电池的品质。
需要说明的是，本申请各试剂或是清洗过程的温度和时间可以根据具体情况进行调控，温度越高清洗施加时间可以越短，可根据具体的清洗温度或其他工序需求设定清洗时间。且本申请实施例各数值范围均包括端点值。
由此，通过上述多次清洗步骤，可有效去除硅片如N型硅片表面的损伤层、金属杂质以及附着在其表面的其他杂质；还可以使得硅片的表面较为平整，便于后续对硅片进行制绒等操作。
S500、干燥：对步骤S400第四次清洗后的硅片进行干燥处理。通过干燥处理可以去除硅片表面的化学试剂。如，将水洗后的N型硅片放入烘箱进行干燥，以便进行后续工序。
可选的，所述干燥是采用加热的洁净空气将硅片表面进行烘干。如，可以使用热风刀进行上下吹扫，以将硅片表面的液体如水滴吹离硅片表面，将硅片烘干。
通过采用洁净空气干燥的方式，使洁净空气经过加热后，通过高温将液体从硅片表面蒸发，以形成干燥的硅片表面，这样便于后续工序的进行。
可选的，所述干燥的温度范围为65℃-90℃；例如可以为65℃、70℃、75℃、78℃、80℃、85℃、90℃等。干燥的时间范围为30s-20min，进一步可以为30s-120s；例如可以为30s、40s、1min、1.5min、2min、3min、5min、10min、20min等。
S600、臭氧氧化：对步骤S500干燥后的硅片进行臭氧氧化处理，以使硅片的表面具有亲水性质的界面。
根据本实施例，由于在上述酸洗过程中采用了HCl和HF溶液，硅片表面在HF溶液的作用下，容易形成一种疏水的界面，这不利于后续吸杂的涂布均匀性，会影响吸杂效果，容易出现一些不良的硅片。而本实施例通过对硅片进行臭氧氧化处理，可以改变硅片表面的特性，使硅片表面呈现出一种亲水的界面，进而有利于提高吸杂工艺涂布的均匀性、沉积速率以及覆盖度。
上述臭氧氧化处理的具体操作方式可以具有多种类型，例如可以采用紫外线照射式的方式进行臭氧氧化处理，或者可以采用电解式制造臭氧并结合喷淋式的方式进行臭氧氧化处理，或者还可以采用高压放电式产生臭氧等的方式进行臭氧氧化处理。
具体的，在一些实施例中，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备进行处理，所述臭氧设备中设有紫外光源，以使O2在所述紫外光源的照射下转化为O3。
可选的，采用紫外(UV)光源(如紫外灯)进行臭氧氧化处理时，操作条件包括：
紫外光源的工作电压为5V-60V，工作电压进一步可以为10V-30V；功率为15W-500W，功率进一步可以为20W-300W；处理时间为50s-720s，处理时间进一步可以为50s-200s。进一步，操作条件还可以包括：冷凝水温度为15-25℃，臭氧的浓度为30-200ppm，臭氧的浓度优选为50-500ppm。
采用紫外光源进行臭氧氧化处理时，可以使用特定波长的紫外线进行照射，以分解空气中的氧气分子，生成的原子氧与氧气聚合后生成臭氧，随后经过带有上下UV灯照射产生臭氧沉积在硅片表面，以使硅片表面形成亲水界面。
在另一些实施例中，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备进行处理，所述臭氧设备中设有臭氧发生器和两个臭氧喷淋板，两个所述臭氧喷淋板通过管路连接所述臭氧发生器，所述硅片置于两个所述臭氧喷淋板之间。
上述臭氧发生器为能够产生臭氧的装置，该臭氧发生器可以采用相关技术中已知的结构类型，臭氧发生器的具体结构类型及工作原理，可以参照现有技术，本实施例对此不作限定，在此不再详细描述。
可选的，该臭氧设备还可以包括抽风装置，抽风装置可以包括尾气破坏器与抽风风机，例如，可以利用化学触媒催化加快臭氧分解速度，使臭氧快速分解成氧气，该抽风装置的排放的指标可以为0-0.05ppm。
采用臭氧发生器进行臭氧氧化处理时，可以在一定的温度下，采用臭氧发生器分解空气中的氧气，以形成臭氧；并且该臭氧发生器产生的臭氧通过管路输送至臭氧喷淋板中，将硅片置于两个臭氧喷淋板中，以使臭氧发生器产生的臭氧通过臭氧喷淋板喷淋至硅片的表面，利用喷淋臭氧的方式对硅片进行臭氧氧化处理。可选的，两个臭氧喷淋板的板间距可以为5mm-25mm，这样可以保证氧化效果，减少气体消耗及防止气体泄漏。
可选的，采用臭氧发生器进行臭氧氧化处理时，操作条件包括：
输送至所述臭氧喷淋板的臭氧浓度为20ppm-500ppm，臭氧流量为2L/min-6L/min(slm)，处理时间为100s-800s。进一步，操作条件还可以包括：空气流量为20L/min-60L/min；并控制氧原子浓度范围为50ppm-800ppm氧气。
可选的，通过上述臭氧氧化处理，可以在硅片的表面形成2nm-10nm的氧化层。
在又一些实施例中，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备和溶解设备进行处理，所述臭氧设备中设有气体组件和高压电路组件，所述气体组件连接所述高压电路组件，由所述高压电路组件产生高压电场，对所供给的气体中的氧气进行分解以产生臭氧；臭氧设备连接溶解设备，以使臭氧设备供给的臭氧和溶解设备供给的水混合形成臭氧水，并利用臭氧水对硅片进行处理。
可选的，上述气体组件可以包括压缩空气机等部件，上述高压电路组件可以包括高压电场电源、控制电路等部件。需要指出的是，本实施例对于气体组件、高压电路组件的具体结构或类型不作限定，只要能够利用高压放电的方式产生臭氧即可，其具体结构及工作原理可以参照现有技术，在此不再详细描述。
上述臭氧氧化处理中，使用一定频率的高压电形成高压电晕电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧；而后，所产生的臭氧输送至溶解设备或气液混合系统中，可以通过溶解设备或气液混合系统进行水和臭氧的混合，以得到一定浓度的臭氧水。
可选的，将硅片置于槽体中，利用臭氧水进行臭氧氧化处理，如可以采用臭氧水循环的方式进行处理。示例性的，臭氧水溶液可以先经过分析仪，测量抽取过来的臭氧水液体浓度，然后再进入湿模块/混合器中，进行臭氧添加，然后再流回槽体中。
可选的，采用高压放电式产生臭氧进行臭氧氧化处理时，操作条件包括：
氧气压力与氮气压力设定为，在运行状态下氧气压力值范围为20Psi-35Psi，氮气压力值范围在35Psi-50Psi，且氮气压力高于氧气压力5Psi左右；压缩空气CDA压力值范围为0.2MPa-0.6MPa，DP<-40℃。进一步，操作条件还可以包括：湿模块/混合器，湿模块浮子流量为1-10L/min，pH值为2-3，槽体循环流量为10-60L/min，工艺温度为15-25℃；氮气流量设置在0-300sccm之间，氧气流量设置0-35slm，氮气流量比为0.75，臭氧提升时间为10-50min。
S700、吸杂：对步骤S600臭氧氧化后的硅片进行吸杂处理，以去除硅片内部的金属杂质。相对于传统的单晶硅片而言，N型硅片中不可避免的有一些杂质和缺陷，该杂质容易在在缺陷处偏聚或沉淀；而当发生杂质偏聚或是沉淀时，杂质开始具有活性，会成为少数载流子的复合中心，进而会降低少数载流子寿命。由于硅片的内部存在一定的缺陷，会导致制备的N型异质结太阳能电池的转换效率较低。从而，本实施例通过吸杂处理以去除N型硅片内部杂质，进而有助于保证N型异质结太阳能电池的转换效率。
可选的，吸杂为对硅片进行磷吸杂，所述磷吸杂包括：将前清洗后的硅片放入热处理炉(如扩散炉)中在保护性气氛(如氮气气氛或惰性气体气氛等)下进行磷吸杂处理。示例性的，可以将上述前清洗后的硅片置于匀胶机上，通过旋涂的方式在硅片表面涂覆一定厚度的磷源，而后再放入热处理炉如扩散炉中进行磷吸杂处理。
可选的，可采用三氯氧磷、三甲基磷、三乙基磷、五氧化二磷或二乙基氢化磷等作为磷源。例如，采用三氯氧磷作为磷源，其应用广泛且容易获取，能够提高生产效率并降低成本。
可选的，所述磷吸杂处理的步骤中，处理的温度范围为400℃-1000℃，进一步可以为700℃-800℃，例如可以为400℃、600℃、650℃、700℃、720℃、750℃、780℃、800℃、850℃、900℃、1000℃等。如此，通过在高温下进行磷扩散，实现对硅片的高温磷吸杂，使得吸杂效果较好，有利于提高太阳能电池的转换效率。
可选的，所述磷吸杂处理的步骤中，处理的时间范围为50s-20min，进一步，可以为50s-10min。例如可以为50s、1min、2min、3min、5min、6min、8min、10min、12min、15min、20min等。如此，通过限制处理或扩散的时间，使得高温磷吸杂的效果更好，有利于保证吸杂效果，提高太阳能电池的转换效率。
可选的，所述磷吸杂处理的步骤中，怠速为1000-8000mm/min。
如此，通过上述磷吸杂处理，利用磷浆在高温的条件下向硅片内部扩散的吸杂原理，在硅片上下表面形成一层重磷掺杂的磷硅玻璃层作为吸杂层将金属杂质(如Fe、Na、K等)束缚在预先设定好的区域，以降低它们在器件工作区的浓度，进而可以降低界面的掺杂浓度。可以理解，掺杂进硅片内部的磷原子越多，扩散深度越广，方块电阻越小，相对而言吸杂的效果就会越好。
为了验证本发明实施例提供的硅片吸杂方法的效果，本发明还进行了一些对比试验，其中，对比试验采用的是现有的操作方法，该现有的操作方法中未对硅片进行臭氧氧化处理，也即相较于上述硅片吸杂方法，该对比试验省略了步骤S600。
图3(a)显示了本发明实施例提供的硅片吸杂方法处理后的硅片表面示意图，图3(b)显示了对比试验提供的硅片吸杂方法处理后的硅片表面示意图。从图3(a)和图3(b)的对比可知，本发明实施例通过对硅片进行臭氧氧化处理，能使硅片表面呈现亲水性。进一步，不同的硅片表面形态经过表面涂磷效果有差异，亲水性的表面涂磷覆盖面积更多。从而，在经过臭氧氧化处理后的硅片，在经过扩散吸杂后界面的方块电阻更小(如下表所示)，可以提高太阳能电池的光电转换效率。
如下表所示，该表显示了本发明实施例提供的硅片吸杂方法与上述对比试验的方法处理后的硅片的方块电阻的对比。
图4显示了本发明实施例提供的硅片吸杂方法(UV实验)与上述对比试验的方法(基准)的转换效率Eta的对比图。本发明实施例提供的硅片吸杂方法与上述对比试验的方法相比，Voc及Rs方面与基准组差异并不明显，但整体效率可以增益0.05％，也即光电转换效率Eta提高了大约0.05％。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种制备太阳能电池的方法，该方法包括：
利用如前所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法对硅片进行吸杂处理；
对吸杂后的硅片进行制绒；通过对硅片进行制绒处理，以在其表面上形成绒面，可以降低反射，以提高其对光的利用率；
对制绒后的硅片进行制绒后处理，以制成太阳能电池。
本实施例在太阳能电池的制作中，在制绒前对硅片进行前清洗和吸杂工序处理，可以有效去除或吸收硅片内部的金属杂质，防止金属杂质进入硅片内部发生复合反应造成效率衰减，有利于提高太阳能电池的转换效率。
应理解，本实施例的制备太阳能电池的方法与前述用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法是基于同一发明构思的，因而至少具有用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法的所有特征及优势，在此不再赘述。
根据本实施例，该制备太阳能电池的方法中，可以先进行本实施例提供的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，而后再进行制绒清洗，再依次进行PECVD、PVD、丝网印刷等工序，以制得太阳能电池。
这里需要指出的是，该制备太阳能电池的方法中，对于具体的制绒过程、制绒后处理(如PECVD、PVD、丝网印刷)等过程可以参考现有技术，采用常规的制作工艺流程或操作方式即可，本实施例对此不作限定，在此不再详细描述。
本发明说明书中未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。需要说明的是，本文中使用的术语“和/或”或者“/”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述方法包括：
对硅片进行前清洗；
对前清洗后的硅片进行吸杂，以去除硅片内部的金属杂质；
其中，所述前清洗包括：
对硅片进行至少一次清洗；
对至少一次清洗后的硅片进行干燥；
对干燥后的硅片进行臭氧氧化处理，以使硅片的表面具有亲水性质的界面。
2.根据权利要求1所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备进行处理，所述臭氧设备中设有紫外光源，以使O2在所述紫外光源的照射下转化为O3；和/或，
所述紫外光源的工作电压为5V-60V，功率为15W-500W，处理时间为50s-720s。
3.根据权利要求1所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备进行处理，所述臭氧设备中设有臭氧发生器和两个臭氧喷淋板，两个所述臭氧喷淋板通过管路连接所述臭氧发生器，所述硅片置于两个所述臭氧喷淋板之间；和/或，
输送至所述臭氧喷淋板的臭氧浓度为20ppm-500ppm，臭氧流量为2L/min-6L/min，处理时间为100s-800s。
4.根据权利要求1所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述臭氧氧化处理的步骤中，采用臭氧设备和溶解设备进行处理，所述臭氧设备中设有气体组件和高压电路组件，所述气体组件连接所述高压电路组件，由所述高压电路组件产生高压电场，对所供给的气体中的氧气进行分解以产生臭氧；
所述臭氧设备连接所述溶解设备，以使所述臭氧设备供给的臭氧和所述溶解设备供给的水混合形成臭氧水，并利用所述臭氧水对所述硅片进行处理。
5.根据权利要求1所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述对硅片进行至少一次清洗包括：
第一次清洗：使用碱性溶液清洗硅片；
第二次清洗：使用纯水清洗第一次清洗后的硅片；
第三次清洗：使用酸性溶液清洗第二次清洗后的硅片；
第四次清洗：使用纯水清洗第三次清洗后的硅片。
6.根据权利要求5所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；和/或，
所述酸性溶液包括盐酸溶液和/或氢氟酸溶液。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述对前清洗后的硅片进行吸杂为对硅片进行磷吸杂，所述磷吸杂包括：将前清洗后的硅片放入热处理炉中在保护性气氛下进行磷吸杂处理。
8.根据权利要求7所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述磷吸杂处理的步骤中，处理的温度范围为400℃-1000℃；和/或，
所述磷吸杂处理的步骤中，处理的时间范围为50s-20min。
9.根据权利要求1-6任一项所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法，其特征在于，所述干燥是采用加热的洁净空气将硅片表面进行烘干，所述干燥的温度范围为65℃-90℃。
10.一种制备太阳能电池的方法，其特征在于，包括：
利用如权利要求1-9任一项所述的用于制备太阳能电池的硅片吸杂方法对硅片进行吸杂处理；
对吸杂后的硅片进行制绒；
对制绒后的硅片进行制绒后处理，以制成太阳能电池。
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