CN118039743A - 一种异质结电池的硅片处理方法及异质结电池的制备方法 - Google Patents
一种异质结电池的硅片处理方法及异质结电池的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118039743A CN118039743A CN202410103776.XA CN202410103776A CN118039743A CN 118039743 A CN118039743 A CN 118039743A CN 202410103776 A CN202410103776 A CN 202410103776A CN 118039743 A CN118039743 A CN 118039743A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon wafer
- hydrogen
- heterojunction
- processing
- cleaning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 96
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims 12
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 abstract description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000007888 film coating Substances 0.000 abstract description 5
- 238000009501 film coating Methods 0.000 abstract description 5
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- -1 organic matters Substances 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本申请公开了一种异质结电池的硅片处理方法及异质结电池的制备方法，涉及太阳能电池技术领域。一种异质结电池的硅片处理方法，步骤包括：对硅片进行制绒清洗，去除硅片表面杂质，形成绒面；将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积设备内，在氢气或者氢气与氩气混合条件下进行等离子体处理。其能够有效对硅片表面悬挂键以及界面态缺陷进行钝化，避免残留，从而提升镀膜后硅片的少子寿命以及成品电池片的开路电压等性能。一种异质结电池的制备方法，其步骤包括制绒清洗、非晶硅镀膜、TCO镀膜和丝网印刷，其中，在制绒清洗步骤和非晶硅镀膜步骤之间，还包括上述一种异质结电池硅片处理方法，能够有效提升成品异质结电池的电化学性能。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种异质结电池的硅片处理方法及异质结电池的制备方法。
背景技术
硅异质结SHJ(Silicon Heterojunction)太阳电池，由单晶硅片和非晶硅薄膜(a-Si:H)构成,因具有低成本、高效率的特点而备受国内外研究人员关注。
硅异质结电池的生产工艺过程中，需要对硅片进行制绒清洗，去除杂质的同时通过控制定向刻蚀的方式使硅片表面形成类“金字塔”状的绒面，从而有效降低电池的光学损失，提高电池的短路电流密度。目前硅片清洗多采用RCA标准清洗工艺，可以有效去除吸附在表面的有机物及金属杂质沾污，但该方法会使硅片表面覆盖一层极薄的氧化层，为此，又通常又会采用HF溶液来去除该氧化层，同时还能够起到一定的钝化作用；在制绒清洗后进行非晶硅层沉积，能够进一步钝化硅片表面的悬挂键。
然而在对硅片进行制绒清洗和非晶硅层沉积后，仍然存在部分悬挂键以及界面态缺陷未被钝化，进而会对镀膜后硅片的少子寿命和成品电池片的开路电压、填充因子和转化效率等性能造成不利的影响。
发明内容
本申请的目的在于提供一种异质结电池的硅片处理方法，该方法能够有效对硅片表面悬挂键以及界面态缺陷进行钝化，避免残留，从而提升镀膜后硅片的少子寿命以及成品电池片的开路电压等性能。
本申请的另一目的在于提供一种异质结电池的制备方法，该方法能够有效提升成品异质结电池的电化学性能。
本申请的技术方案如下：
一方面，本申请实施例提供了一种异质结电池的硅片处理方法，其包括如下步骤：对硅片进行制绒清洗，去除硅片表面杂质，形成绒面；将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积设备内，在氢气或者氢气与氩气混合条件下进行等离子体处理。
另一方面，本申请实施例还提供了一种异质结电池的制备方法，其步骤包括制绒清洗、非晶硅镀膜、TCO镀膜和丝网印刷，其中，在制绒清洗步骤和非晶硅镀膜步骤之间，还包括上述一种异质结电池硅片处理方法。
相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
针对第一方面，本申请实施例提供了一种异质结电池硅片处理方法，其首先对硅片进行制绒清洗，去除硅片表面附着的有机物、金属污染等杂质，同时通过控制定向刻蚀的方式在硅片表面形成类“金字塔”状的绒面，有利于硅片吸收更多的光，降低成品电池的光学损失，提高电池的短路电流密度。将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备内，在氢气或者氢气与氩气混合氛围下进行的等离子体处理(HPT)，有助于清洁硅片表面，氢等离子体中的氢离子会与硅片表面的悬挂键进行结合，这些悬挂键的存在会影响电子和空穴在此处复合而无法被导出发电，而通过氢等离子体处理则能够有效钝化表面的悬挂键及界面态缺陷，进而有效提升镀膜后硅片的少子寿命和最终电池片的开路电压、转化效率等电化学性能。同时，在对硅片进行等离子体处理时，如果在氢气氛围中掺入氩气，则能够有效减少氢气对硅片表面的刻蚀作用，从而减少后续镀膜过程中产生的外延层，有助于进一步提升成品电池片的电性能及CVD镀膜后硅片的少子寿命。
进一步的，在本申请的一些实施例中，在氢气条件下进行等离子体处理时，所使用的氢气总流量为80～120sccm。
进一步的，在本申请的一些实施例中，在氢气条件下进行等离子体处理时，所使用的氢气总流量为100sccm。
进一步的，在本申请的一些实施例中，在氢气条件下进行等离子体处理时，所使用的氢气总流量为100sccm。
进一步的，在本申请的一些实施例中，进行等离子体处理时，设备反应腔内压强为400～600mTorr。
进一步的，在本申请的一些实施例中，进行等离子体处理时，设备反应腔内压强为500mTorr。
进一步的，在本申请的一些实施例中，进行等离子体处理时，极板间距为160～240mil。
进一步的，在本申请的一些实施例中，等离子体处理的时间为10s。
进一步的，在本申请的一些实施例中，进行等离子体处理时，设备输入功率为200w。
针对第二方面，本申请实施例还提供了一种异质结电池的制备方法，其步骤包括制绒清洗、非晶硅镀膜、TCO镀膜和丝网印刷，其中，在制绒清洗步骤和非晶硅镀膜步骤之间，还包括上述一种异质结电池硅片处理方法。
在上述各步骤中，制绒清洗主要作用为对太阳电池的原材料硅片表面附着的有机物、金属污染等杂质进行清洗去除，同时在硅片表面通过控制定向刻蚀的方式形成类“金字塔”状的绒面，这有利于硅片吸收更多的光，降低成品电池的光学损失，提高电池的短路电流密度。非晶硅镀膜是使用PECVD设备进行化学的以气体为原材料的本征以及掺杂非晶硅的沉积，其主要作用是钝化硅片表面的悬挂键，减少有光照产生的电子和空穴重新复合，同时还会在不同表面进行掺杂非晶硅的沉积，从而为了与N型掺杂的硅片形成PN结以向硅片外部传输电子与空穴。TCO镀膜的主要作用是收集导出的电子与空穴并将其进一步向外部导出；由于非晶硅的导电性较差，电子和空穴只能纵向的向外导出,不利于最终导入到电路中；增加TCO膜层则可以使电子空穴横向移动进而集中被导出；此外该层膜不能阻挡光线进入硅片，因此对该层膜有一定的透光性要求，通常采用PVD进行双面制备。丝网印刷的主要作用是将TCO膜层收集到的电子空穴导入到外部电路；使用银浆料通过丝网印刷的方式在电池片双面制备银栅线，通过较细密布的银栅线将电子空穴进行集中然后导入到较粗的稀疏的银栅线上，最终导入到外部的电路中形成电流。
一般在对硅片进行制绒清洗后，会直接进行非晶硅镀膜等后续一系列步骤，虽然通过非晶硅镀膜能够起到钝化悬挂键的作用，但仍会残留少部分悬挂键和界面态缺陷，为了避免这些残留，通过本申请提供的方案，在制绒清洗操作完成后，对制绒后的硅片利用PECVD设备在氢气，或者氢气与氩气混合氛围下进行的等离子体处理，能够有效清洁制绒后硅片表面，钝化硅片表面残留的悬挂键和界面态缺陷，从而有效提升硅片少子寿命以及成品电池的电化学性能。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本申请。
实施例1
本实施例提供了一种异质结电池的硅片处理方法，其包括如下步骤：对硅片进行制绒清洗，去除硅片表面杂质，形成绒面；将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积设备内，在总流量100sccm氢气、设备反应腔压强500mTorr、极板间距200mil、输入功率200w的条件下进行等离子体处理，处理时间为10s。
实施例2
本实施例提供了一种异质结电池的硅片处理方法，其包括如下步骤：对硅片进行制绒清洗，去除硅片表面杂质，形成绒面；将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积设备内，在总流量80sccm氢气、设备反应腔压强420mTorr、极板间距220mil、输入功率200w的条件下进行等离子体处理，处理时间为10s。
实施例3
本实施例提供了一种异质结电池的硅片处理方法，其包括如下步骤：对硅片进行制绒清洗，去除硅片表面杂质，形成绒面；将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积设备内，在总流量120sccm氢气、设备反应腔压强600mTorr、极板间距200mil、输入功率200w的条件下进行等离子体处理，处理时间为10s。
实施例4
本实施例提供了一种异质结电池的硅片处理方法，其包括如下步骤：对硅片进行制绒清洗，去除硅片表面杂质，形成绒面；将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积设备内，在总流量50sccm氢气和50sccm氩气、设备反应腔压强600mTorr、极板间距200mil、输入功率200w的条件下进行等离子体处理，处理时间为10s。
实施例5
本实施例提供了一种异质结电池，其通过如下方法制备而成：其步骤包括制绒清洗、非晶硅镀膜、TCO镀膜和丝网印刷；其中，在制绒清洗步骤和非晶硅镀膜步骤之间，还要进行实施例1所提供的一种异质结电池的硅片处理方法，具体为：将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积设备内，在总流量100sccm氢气、设备反应腔压强500mTorr、极板间距200mil、输入功率200w的条件下进行等离子体处理，处理时间为10s，处理完成后进行后续非晶硅镀膜、TCO镀膜和丝网印刷步骤。
对比例1
本对比例提供一种异质结电池，其制备方法基于实施例5，与实施例5的区别在于，其步骤为制绒清洗、非晶硅镀膜、TCO镀膜和丝网印刷，不进行实施例1所提供的一种异质结电池的硅片处理方法。
对实施例5以及对比例1制备得到的异质结电池进行性能测试，结果如表1、表2所示；
对实施例1、实施例2以及对比例1制备得到的异质结电池进行性能测试，结果如表3、表4所示。
表1
表2
表3
| 组别 | ISC | Voc | FF | ETA | 备注 |
| 对比例1 | 9.733 | 0.746 | 83.65 | 24.1 | 无处理 |
| 实施例1 | 9.72 | 0.748 | 84.13 | 24.27 | 纯氢气处理 |
| 实施例2 | 9.730 | 0.748 | 84.2 | 24.32 | 氩气氢气混合处理 |
表4
| 组别 | 少子寿命 | 电阻率 |
| 对比例1 | 2390 | 3.53 |
| 实施例1 | 2620 | 3.31 |
| 实施例2 | 3174 | 3.62 |
可见，通过本申请实施例提供的一种异质结电池的硅片处理方法对制绒清洗后的硅片进行处理，并进一步制备得到异质结电池，其硅片少子寿命长，成品电池电学性能更优。
同时，在本申请方案中，相较于单纯在氢气氛围下对硅片进行等离子处理，使用氢气和氩气混合氛围对硅片进行等离子处理，其产品性能能够得到进一步提升，效果更加优异。
综上，本申请实施例提供了一种异质结电池的硅片处理方法及异质结电池的制备方法。其硅片处理方法通过将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备内，在氢气氛围下进行的等离子体处理(HPT)，有助于清洁硅片表面，氢等离子体中的氢离子会与硅片表面的悬挂键进行结合，这些悬挂键的存在会影响电子和空穴在此处复合而无法被导出发电，而通过氢等离子体处理则能够有效钝化表面的悬挂键及界面态缺陷，进而有效提升镀膜后硅片的少子寿命和最终电池片的开路电压、转化效率等电化学性能。一般在对硅片进行制绒清洗后，会直接进行非晶硅镀膜等后续一系列步骤，虽然通过非晶硅镀膜能够起到钝化悬挂键的作用，但仍会残留少部分悬挂键和界面态缺陷，为了避免这些残留，通过本申请提供的一种异质结电池的制备方法，在制绒清洗操作完成后，对制绒后的硅片利用PECVD设备在氢气氛围下进行的等离子体处理，能够有效清洁制绒后硅片表面，钝化硅片表面残留的悬挂键和界面态缺陷，再继续进行后续非晶硅镀膜、TCO镀膜和丝网印刷步骤，从而有效提升硅片少子寿命以及制备得到的成品电池的电化学性能。
以上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。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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。
Claims (10)
1.一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：对硅片进行制绒清洗，去除硅片表面杂质，形成绒面；将制绒清洗后的硅片置入等离子体增强化学气相沉积设备内，在氢气或者氢气与氩气混合条件下进行等离子体处理。
2.根据权利要求1所述的一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，在氢气条件下进行等离子体处理时，所使用的氢气总流量为80～120sccm。
3.根据权利要求1所述的一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，在氢气条件下进行等离子体处理时，所使用的氢气总流量为100sccm。
4.根据权利要求1所述的一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，在氢气与氩气混合条件下进行等离子处理时，所使用的氢气总流量为50sccm，氢气总流量为50sccm。
5.根据权利要求1所述的一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，进行等离子体处理时，设备反应腔内压强为400～600mTorr。
6.根据权利要求1所述的一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，进行等离子体处理时，设备反应腔内压强为500mTorr。
7.根据权利要求1所述的一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，进行等离子体处理时，极板间距为160～240mil。
8.根据权利要求1所述的一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，等离子体处理的时间为10s。
9.根据权利要求1所述的一种异质结电池的硅片处理方法，其特征在于，进行等离子体处理时，设备输入功率为200w。
10.一种异质结电池的制备方法，其步骤包括制绒清洗、非晶硅镀膜、TCO镀膜和丝网印刷，其特征在于，在所述制绒清洗步骤和所述非晶硅镀膜步骤之间，还包括如权利要求1～7任意一项所述的一种异质结电池硅片处理方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310827991 | 2023-07-07 | ||
| CN202310827991X | 2023-07-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118039743A true CN118039743A (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=90997609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410103776.XA Pending CN118039743A (zh) | 2023-07-07 | 2024-01-25 | 一种异质结电池的硅片处理方法及异质结电池的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118039743A (zh) |
-
2024
- 2024-01-25 CN CN202410103776.XA patent/CN118039743A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5795125B2 (ja) | 太陽電池シート及びその熱処理プロセス | |
| CN112542531B (zh) | 一种硅片预处理及异质结电池制备方法 | |
| CN109004038B (zh) | 太阳能电池及其制备方法和光伏组件 | |
| TWI722078B (zh) | 光電轉換裝置之製造方法 | |
| CN112510121B (zh) | 一种perc电池碱抛前后保护工艺 | |
| CN113644142A (zh) | 一种具有钝化接触的太阳能电池及其制备方法 | |
| CN111883621A (zh) | 一种高效晶硅异质结太阳能电池的tco镀膜工艺方法 | |
| CN111952381B (zh) | 一种硅异质结太阳电池及其制备方法 | |
| CN114823969A (zh) | 一种提升钝化接触结构性能的低温氢等离子体辅助退火方法和TOPCon太阳能电池 | |
| JP2014082285A (ja) | 太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュール | |
| CN113161447B (zh) | 一种铸造单晶或多晶类硅片的磷氢退火预处理方法 | |
| CN102244137A (zh) | 太阳能电池及其制造方法 | |
| CN116798854A (zh) | 一种提升异质结电池转换效率的衬底硅预处理工艺 | |
| CN116914012A (zh) | 一种双面掺杂多晶硅钝化接触电池及其制备方法 | |
| CN101673782B (zh) | 冶金法多晶硅太阳能电池的制备方法 | |
| CN116190495A (zh) | 一种硼发射极及其制备方法、n型晶体硅电池 | |
| CN118039743A (zh) | 一种异质结电池的硅片处理方法及异质结电池的制备方法 | |
| CN114023636A (zh) | 一种硼扩SE结构的高效N型TOPCon电池制作方法 | |
| CN102856438A (zh) | 一种提高太阳能电池表面钝化的方法 | |
| CN111599893B (zh) | 一种稳定高效率硅异质结太阳电池的制备方法 | |
| CN115425097B (zh) | 一种制备hbc太阳能电池的方法及其hbc太阳能电池 | |
| CN117976777B (zh) | 一种提高异质结电池返工效率的方法 | |
| CN110809827A (zh) | 光电转换装置的制造方法 | |
| CN220604704U (zh) | 一种双面掺杂多晶硅钝化接触电池 | |
| CN116072768A (zh) | 一种硅片的处理工艺、太阳能电池片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |