CN206148454U

CN206148454U - 一种太阳能电池扩散死层去除装置

Info

Publication number: CN206148454U
Application number: CN201621075959.2U
Authority: CN
Inventors: 周军; 党继东; 刘东续
Original assignee: CSI Solar Technologies Inc; CSI GCL Solar Manufacturing Yancheng Co Ltd
Current assignee: Funing atlas sunshine Power Technology Co., Ltd; CSI Cells Co Ltd
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2017-05-03
Anticipated expiration: 2026-09-23

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池扩散死层去除装置，包括：用于传输硅片的传输滚轮，所述传输滚轮的下方沿着硅片的传输方向依次放置有刻蚀槽、第一水槽、HF槽、第二水槽、KOH槽、第三水槽、HCL槽、第四水槽、风干槽；加工时，硅片随所述传输滚轮传输，依次经过所述刻蚀槽、所述第一水槽、所述HF槽、所述第二水槽、所述KOH槽、所述第三水槽、所述HCL槽、所述第四水槽及所述风干槽。其能够在刻蚀过程中同步去除扩散死层，操作简便，成本低。

Description

一种太阳能电池扩散死层去除装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池扩散死层去除装置。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳电池中，晶体硅太阳电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时晶体硅太阳电池相比其他类型的太阳能电池有着优异的电学性能和机械性能，因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。

现有的晶体硅太阳电池的制造流程为：表面清洗及织构化、扩散、清洗刻蚀去边、镀减反射膜、丝网印刷、烧结形成欧姆接触、测试。这种商业化晶体硅电池制造技术相对简单、成本较低，适合工业化、自动化生产，因而得到了广泛应用。其中，扩散是太阳电池发电的关键步骤，因此扩散结的特性好坏影响了电池的效率；当横向薄层电阻低于100欧姆时，太阳电池表面会不可避免地存在一个区域，在该区域中由于光被吸收所产生的载流子会因为寿命太短而在扩散到PN结之前就被复合，从而对电池效率没有贡献，该特殊区域被称为扩散死层。扩散死层中存在着大量的填隙原子、位错和缺陷，少子寿命较低，太阳光在死层中发出的光生载流子都被复合掉了，导致电池的转换效率下降。

目前，常常采用的去除扩散死层的方法为：1、浅结：一般把发射结深做的浅一点，0.1微米可以避免这种现象，但是这样会增大串联电阻，因为死层的存在是无法避免的，只能通过一定的工艺减少死层的产生；2、透氧化层P扩散：先形成氧化层，再进行P扩散；但该方法去死层的效果不理想；3、扩散后回刻：利用腐蚀性化学液进行回刻，去除死层；现有技术中，为了提高腐蚀速率，一般采用HF和HNO3的混合液，然而，实际应用发现，该腐蚀工艺很难控制，腐蚀均匀性很差，且成本较高，一直无法大量应用。

然而，现有技术中，在扩散后回刻方法中，扩散之后，进行刻蚀，该刻蚀的装置如图1所示，硅片在传输滚轮8’上上传输，先经过刻蚀槽1’刻蚀，刻蚀后经过第一水槽2’清洗，再经过KOH槽3’(质量浓度3-5％)，KOH槽3’是清洗刻蚀槽1’中在硅片下表面产生的多孔硅，之后经第二水槽4’清洗，再经过HF槽5’(质量浓度5-12％)，HF槽5’是清洗硅片上表面的磷硅玻璃，之后经第三水槽6’清洗，清洗完毕后经过风干槽7’吹干后下料，其中，在第一水槽2’、KOH槽3’、第二水槽4’、HF槽5’、第三水槽6’的上方均设有喷淋管9’，其仅仅能够实现刻蚀的目的，却不能去除扩散死层，因而刻蚀和去除扩散死层单独进行，增加了生产步骤，操作繁琐，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种太阳能电池扩散死层去除装置，能够在刻蚀过程中同步去除扩散死层，操作简便，成本低。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种太阳能电池扩散死层去除装置，包括：

用于传输硅片的传输滚轮，所述传输滚轮的下方沿着硅片的传输方向依次放置有刻蚀槽、第一水槽、HF槽、第二水槽、KOH槽、第三水槽、HCL槽、第四水槽、风干槽；

加工时，硅片随所述传输滚轮传输，依次经过所述刻蚀槽、所述第一水槽、所述HF槽、所述第二水槽、所述KOH槽、所述第三水槽、所述HCL槽、所述第四水槽及所述风干槽。

其中，所述刻蚀槽、所述第一水槽及所述HF槽上的所述传输滚轮共同连接有第一齿轮箱；

所述第二水槽、所述KOH槽、所述第三水槽、所述HCL槽、所述第四水槽及所述风干槽上的所述传输滚轮共同连接有第二齿轮箱。

其中，所述第一齿轮箱与所述第二齿轮箱独立运行，且所述第二齿轮箱的转速大于所述第一齿轮箱转速。

其中，所述第一齿轮箱对应的所述传输滚轮的传输速度为1.6～2.2m/min。

其中，所述第一齿轮箱对应的所述传输滚轮的传输速度为1.8m/min。

其中，所述第二齿轮箱对应的所述传输滚轮的传输速度为2.0～2.4m/min。

其中，所述第二齿轮箱对应的所述传输滚轮的传输速度为2.2m/min。

其中，所述HF槽的长度为2.2～3.5m。

其中，所述HF槽的长度为3m。

其中，所述第一水槽、所述第二水槽、所述KOH槽、所述第三水槽、所述HCL槽和所述第四水槽的上方的所述传输滚轮的上方均设置有喷淋管；所述HF槽上的所述传输滚轮传输时浸没在所述HF槽中的HF溶液中。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的太阳能电池扩散死层去除装置，包括：用于传输硅片的传输滚轮，所述传输滚轮的下方沿着硅片的传输方向依次放置有刻蚀槽、第一水槽、HF槽、第二水槽、KOH槽、第三水槽、HCL槽、第四水槽、风干槽；通过将HF槽设置于刻蚀槽之后，增加HCL槽，因而加工时，硅片随所述传输滚轮传输，依次经过所述刻蚀槽、所述第一水槽、所述HF槽、所述第二水槽、所述KOH槽、所述第三水槽、所述HCL槽、所述第四水槽及所述风干槽；从而在刻蚀过程中同步去除扩散死层，操作简便，成本低。

附图说明

图1是现有技术中的扩散死层去除装置的结构示意图。

图2是本实用新型的太阳能电池扩散死层去除装置的结构示意图。

图中：1’-刻蚀槽；2’-第一水槽；3’-KOH槽；4’-第二水槽；5’-HF槽；6’-第三水槽；7’-风干槽；8’-传输滚轮；9’-喷淋管；

1-刻蚀槽；2-第一水槽；3-KOH槽；4-第二水槽；5-HF槽；6-第三水槽；7-风干槽；8-传输滚轮；9-喷淋管；10-HCL槽；11-第四水槽。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图2所示，一种太阳能电池扩散死层去除装置，包括：用于传输硅片的传输滚轮8，所述传输滚轮8的下方沿着硅片的传输方向依次放置有刻蚀槽1、第一水槽2、HF槽5、第二水槽4、KOH槽3、第三水槽6、HCL槽10、第四水槽11、风干槽7。

加工时，硅片随所述传输滚轮8传输，依次经过所述刻蚀槽1、所述第一水槽2、所述HF槽5、所述第二水槽4、所述KOH槽3、所述第三水槽6、所述HCL槽10、所述第四水槽11及所述风干槽7，所述HF槽5上的所述传输滚轮8传输时浸没在所述HF槽5中的HF溶液中，在所述第一水槽2、所述第二水槽4、所述KOH槽3、所述第三水槽6、所述HCL槽10和所述第四水槽11的上方的所述传输滚轮8的上方均设置有喷淋管9。

在本实施例中，太阳能电池扩散死层去除装置设置有9个槽体，且9个槽体中，HF槽5设置在刻蚀槽1之后，KOH槽3设置在HF槽5之后，在KOH槽3之后增加了HCL槽10；其中，HCL槽10的作用是中和清洗硅片残留的KOH。

在本实施例中，所述刻蚀槽1、所述第一水槽2及所述HF槽5上的所述传输滚轮8共同连接有第一齿轮箱；所述第二水槽4、所述KOH槽3、所述第三水槽6、所述HCL槽10、所述第四水槽11及所述风干槽7上的所述传输滚轮8共同连接有第二齿轮箱。优选地，所述第一齿轮箱与所述第二齿轮箱独立运行，且所述第二齿轮箱的转速大于所述第一齿轮箱转速。

进一步优选地，所述第一齿轮箱对应的所述传输滚轮8的传输速度为1.6～2.2m/min。因此，所述第一齿轮箱对应的所述传输滚轮8的传输速度为1.6m/min、1.7m/min、1.8m/min、1.9m/min、2.0m/min、2.1m/min、2.2m/min；具体地，在本实施例中，所述第一齿轮箱对应的所述传输滚轮8的传输速度为1.8m/min。

进一步优选地，所述第二齿轮箱对应的所述传输滚轮8的传输速度为2.0～2.4m/min。因此，所述第二齿轮箱对应的所述传输滚轮8的传输速度为2.0m/min、2.1m/min、2.2m/min、2.3m/min、2.4m/min；具体地，在本实施例中，所述第二齿轮箱对应的所述传输滚轮8的传输速度为2.2m/min。

进一步优选地，所述HF槽5的作用是去除磷硅玻璃，且在一定HF浓度溶液中，硅片上表面生成多孔硅，在多孔硅中，包含扩散死层；而KOH槽的作用是去除硅片上、下表面的多孔硅，从而去除硅片上表面的扩散死层。

优选地，所述HF槽5的长度为2.2～3.5m。因此，所述HF槽5的长度为2.2m、2.3m、2.4m、2.5m、2.6m、2.7m、2.8m、2.9m、3.0m、3.1m、3.2m、3.3m、3.4m、3.5m；具体地，在本实施例中，所述HF槽5的长度为3m。

优选地，所述HF槽5中的HF溶液的质量浓度为15-50％。其中，所述HF槽5中的HF溶液的质量浓度可以为15％、17％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、37％、40％、43％、45％、47％、50％，进一步优选地，在本实施例中，所述HF槽5中的HF溶液的质量浓度为30％。

优选地，所述KOH槽3中的KOH溶液的质量浓度为1-5％。其中，所述KOH槽3中的KOH溶液的质量浓度可以为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％。进一步优选地，在本实施例中，所述KOH槽3中的KOH溶液的质量浓度为3％。

优选地，所述HCL槽10中的HCL溶液的质量浓度为8-12％。其中，所述HCL槽10中的HCL溶液的质量浓度可以为8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％。进一步优选地，在本实施例中，所述HCL槽10中的HCL溶液的质量浓度为9％。

下面，以实际生产过程中的一种实施方式为例，来说明本实用新型的太阳能电池扩散死层去除装置的具体工作机理。

硅片以1.8m/min的速度经过刻蚀槽1后，原本硅片表面具有的一层SiO₂，当浸没在一定浓度的HF酸中时，首先HF酸去除SiO₂，反应方程式为：

SiO₂+6HF→H₂SiF₆+3H₂O；

然后，HF酸和表面硅反应，反应方程式为：

Si+2HF+(2-n)e⁺→SiF₂++2H⁺+ne^-；这个反应过程是一个氧化还原反应，空穴表示为e⁺，电子表示为e^-，在这个反应过程中，需要电子和空穴的数量达到平衡，所以反应系数应当满足n≤2；空穴数量的多少是决定反应是否能够顺利进行的关键因素；具有PN结的晶硅在一定浓度的HF酸溶液中形成内部电场，从而在晶硅内部形成电势差，内部的空穴通过内部电场经过PN结扩散作用漂移到晶硅的表面，在腐蚀反应过程中，空穴与单晶硅表面的硅原子发生氧化反应，形成孔状的特殊结构；生成的多孔硅在硅片表面最上层，其包含了扩散所带来的无效掺杂杂质。

之后，当硅片以2.2m/min速度经过KOH槽3时，由于其比表面积较大，极易被KOH去除，从而达到去除扩散死层的目的，反应方程式为：

Si+2KOH+H₂O→K₂SiO₃+2H₂↑；

再之后，当硅片以2.2m/min速度经过HCL槽10时，由于硅片残留的KOH会被HCL中和清洗掉，同时还能去除一些其他金属杂质，反应方程式为：

KOH+HCl→KCl+H₂O。

因此，本实用新型的太阳能电池扩散死层去除装置在刻蚀的过程中，同时能够有效去除扩散死层，因而使得刻蚀和去除扩散死层的操作能够在同一个生产过程中完成，进而简化操作步骤，节省成本，适合量产；而且，清洗后的硅片做成电池片成品时，转化效率有0.1％的提升。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，包括：

用于传输硅片的传输滚轮(8)，所述传输滚轮(8)的下方沿着硅片的传输方向依次放置有刻蚀槽(1)、第一水槽(2)、HF槽(5)、第二水槽(4)、KOH槽(3)、第三水槽(6)、HCL槽(10)、第四水槽(11)、风干槽(7)；

加工时，硅片随所述传输滚轮(8)传输，依次经过所述刻蚀槽(1)、所述第一水槽(2)、所述HF槽(5)、所述第二水槽(4)、所述KOH槽(3)、所述第三水槽(6)、所述HCL槽(10)、所述第四水槽(11)及所述风干槽(7)。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述刻蚀槽(1)、所述第一水槽(2)及所述HF槽(5)上的所述传输滚轮(8)共同连接有第一齿轮箱；

所述第二水槽(4)、所述KOH槽(3)、所述第三水槽(6)、所述HCL槽(10)、所述第四水槽(11)及所述风干槽(7)上的所述传输滚轮(8)共同连接有第二齿轮箱。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述第一齿轮箱与所述第二齿轮箱独立运行，且所述第二齿轮箱的转速大于所述第一齿轮箱转速。

4.根据权利要求2或3所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述第一齿轮箱对应的所述传输滚轮(8)的传输速度为1.6～2.2m/min。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述第一齿轮箱对应的所述传输滚轮(8)的传输速度为1.8m/min。

6.根据权利要求2或3所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述第二齿轮箱对应的所述传输滚轮(8)的传输速度为2.0～2.4m/min。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述第二齿轮箱对应的所述传输滚轮(8)的传输速度为2.2m/min。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述HF槽(5)的长度为2.2～3.5m。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述HF槽(5)的长度为3m。

10.根据权利要求1、8或9所述的太阳能电池扩散死层去除装置，其特征在于，

所述第一水槽(2)、所述第二水槽(4)、所述KOH槽(3)、所述第三水槽(6)、所述HCL槽(10)和所述第四水槽(11)的上方的所述传输滚轮(8)的上方均设置有喷淋管(9)；

所述HF槽(5)上的所述传输滚轮(8)传输时浸没在所述HF槽(5)中的HF溶液中。