CN1967881A - 太阳电池硅表面生成多孔硅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳电池的制造方法，尤其是硅太阳电池制造工艺步骤中在晶体硅表面生成多孔硅的方法。预先在硅片表面加工出栅格状的导电网格，再将硅片进行湿法化学腐蚀处理。本发明以简单方法解决了在大面积硅片上生成多孔硅的均匀性问题，本发明的这种多孔硅生成方法可以作为太阳电池的表面微机械加工的一个工艺步骤。

Description

太阳电池硅表面生成多孔硅的方法
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳电池的制造方法，尤其是硅太阳电池制造工艺步骤中在晶体硅表面生成多孔硅的方法。
背景技术
目前，公知的制造太阳电池的工艺包括如下步骤：①选用硅含量99.999％以上的P型晶体硅片；②清洗硅片去除表面污垢；③用硝酸氢氟酸混合液或强碱热溶液腐蚀去除硅片加工时产生的加工损伤，并用去离子水冲洗；④用酸性双氧水溶液腐蚀清洗硅片，并用去离子水冲洗；⑤在扩散炉中使硅片单面扩散磷元素形成PN结。
制造晶体硅太阳电池有时需要一种多孔硅材料，目前，这种多孔硅材料公知的制备方法主要有电化学腐蚀法和湿法化学腐蚀法。电化学腐蚀法依赖外接电源。硅片接电源正极，铂电极接电源负极，将硅片和铂电极置于含氢氟酸的电解溶液中，使硅片表面产生多孔硅。电化学腐蚀法制备多孔硅的缺点是需要施加额外的电场，且由于硅片表面电流密度不均匀，使多孔硅的均匀性较差。如果采用湿法化学腐蚀方法，由于硅片本身的电气不均匀性，依然存在多孔硅分布不够均匀的问题。特别是在大面积硅片(太阳电池硅片)上生成多孔硅时，尤其是这样。
发明内容
为了克服现有技术生成多孔硅不均匀的问题，本发明提出一种太阳电池硅表面生成多孔硅的方法，首先将待腐蚀的硅片表面加上出栅格状的导电网格，随后将硅片放入含氢氟酸的溶液中进行湿法化学腐蚀。这些电导性网格在多孔硅生长过程中起到均衡微电流的作用，使多孔硅均匀生长，从而达到制造分布均匀的表面多孔硅的发明目的。
为了解决上述技术问题，本发明太阳电池硅表面生成多孔硅的方法在公知的制造工艺步骤之后，还包括如下步骤：⑥印刷浓扩散源，在硅片的一面用3价或5价元素制备栅线网格；⑦通过烧结或扩散工艺使印刷栅线处形成低阻网格；⑧腐蚀去除扩散或烧结源，并彻底清洗硅片；⑨将洁净的硅片置于含氢氟酸溶液中，腐蚀至多孔硅均匀覆盖硅片表面；⑩用大量去离子水清洗，干燥备用。
本发明太阳电池硅表面生成多孔硅的方法简单、操作方便。与现有技术相比，只需在硅片表面制备电导性栅格，无需外加电场。在整个湿法腐蚀过程中，无需改变现有技术的工艺参数便可取得在大面积太阳电池硅片上生成均匀多孔硅的有益效果。这层多孔硅可以作为太阳电池的表面微机械加工的工艺层或结构层。
附图说明
图1是流程图，表示本发明太阳电池硅表面生成多孔硅方法的步骤；
图2是在硅片的一个表面生成电导性低阻网格结构示意图。
具体实施方式
为解决在大面积硅片上制备多孔硅的均匀性问题，本发明是通过如下技术方案实现的，首先将待腐蚀的硅片表面加工出栅格状的导电网格，随后将硅片放入含氢氟酸的溶液中进行湿法化学腐蚀。这些电导性网格在多孔硅生长过程中起到均衡微电流的作用，使多孔硅均匀生长，得到分布均匀的表面多孔硅结构。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的说明。
图1是本发明的实施例，描述了太阳电池硅表面生成多孔硅方法的步骤，该实施例是在一块P型硅片上生成多孔硅层的方法，包括如下步骤：
①选用硅含量99.999％以上的P型单晶体硅片，电阻率参数约1Ω.cm；
②用常规工艺清洗硅片去除表面污垢；
③用5∶1的硝酸氢氟酸混合液或20％左右的强碱热溶液腐蚀去除硅片加工时产生的加工损伤，并用去离子水冲洗；
④用酸性双氧水腐蚀清洗硅片，并用去离子水冲洗，增加硅片表面能；
⑤在扩散炉中使硅片单面扩散磷元素形成PN结；
⑥印刷浓扩散源，在硅片的N型面用含5价元素的浆料印刷栅线网格；
⑦烧结扩散，通过烧结或扩散工艺使印刷栅线处形成低阻网格；
⑧腐蚀去除扩散或烧结源，并彻底清洗硅片；
⑨将洁净的硅片置于0.3％的氢氟酸(HF)溶液中，腐蚀至多孔硅均匀覆盖硅片表面；
⑩用大量去离子水清洗，烘干备用。
上述实施例的工艺过程实际上是与一种晶体硅太阳电池制造工艺相兼容的工艺过程，所不同的是：⑥在硅片的N型面用含5价元素的浆料印刷栅线网格；⑦通过烧结工艺使印刷栅线处形成低阻网格；⑧腐蚀去除扩散或烧结源，并彻底清洗硅片；⑨将洁净的硅片置于含氢氟酸的溶液中，腐蚀至多孔硅均匀覆盖硅片表面。⑩用大量去离子水清洗，干燥备用。
上述工艺是在N型面生长多孔硅的状况，如果希望在P型面生长多孔硅，可以在步骤⑥使用含3价元素的浆料在P型面印刷栅线网格。
图2是在硅片的一个表面生成电导性低阻网格结构的示意图，图中包括：晶体硅片1、在硅片表面加工的栅状电导性网格2。最终在硅片表面形成低阻栅线状线条、通过烧结或扩散工艺使印刷栅线处形成低阻网格，可以使用金属烧结形成金属硅化物、使用3、5族元素烧结或扩散形成重掺杂硅或直接使用金属或碳元素完成。关键是在生长多孔硅的硅片表面制备有较高电导率的网格。
事实上，为了在硅片上生长均匀的多孔硅，生长多孔硅的硅片不限于N+型硅，硅片的电阻率的范围也要宽泛的多。形成电导性网格可以采用印刷工艺、蒸发工艺、选择扩散工艺或其他适用的工艺。

Claims (2)

1、一种太阳电池硅表面生成多孔硅的方法，包括如下步骤：①选用硅含量99.999％以上的P型晶体硅片；②清洗硅片去除表面污垢；③用硝酸氢氟酸混合液或强碱热溶液腐蚀去除硅片加工时产生的加工损伤，并用去离子水冲洗；④用酸性双氧水溶液腐蚀清洗硅片，并用去离子水冲洗；⑤在扩散炉中使硅片单面扩散磷元素形成PN结；其特征在于，所述的方法还包括如下步骤：⑥印刷浓扩散源，在硅片的一面用3价或5价元素的浆料制备栅线网格；⑦通过烧结或扩散工艺使印刷栅线处形成低阻网格；⑧腐蚀去除扩散或烧结源，并彻底清洗硅片；⑨将洁净的硅片置于含氢氟酸的溶液中，腐蚀至多孔硅均匀覆盖硅片表面；⑩用大量去离子水清洗，干燥备用。
2、根据权利要求书1所述的硅表面生成多孔硅的方法，所述在硅片表面通过烧结或扩散工艺使印刷栅线处形成低阻网格的步骤，可以使用金属烧结形成金属硅化物，也可使用3、5族元素烧结或扩散形成重掺杂硅或直接使用金属或碳元素完成。
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