CN211789060U

CN211789060U - 一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置

Info

Publication number: CN211789060U
Application number: CN202020212914.5U
Authority: CN
Inventors: 岳丁杰; 张巧华
Original assignee: Nanjing Hehong Intelligent Equipment Co ltd
Current assignee: Nanjing Hehong Intelligent Equipment Co ltd
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2030-02-26

Abstract

本实用新型公开了一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，包括工艺槽，其内盛装化学溶液；带液滚筒，并排安装于所述工艺槽；槽板花篮，置于所述带液滚筒的顶部；硅片，并排插入该槽板花篮。本实用新型具有能有效增大太阳能电池片的有效面积，以及提高太阳能电池的平均效率等特点。

Description

一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置

技术领域

本实用新型公开了一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置。

背景技术

太阳能电池也可以称之为光伏电池，其是一种利用光伏效应将太阳光辐射直接转换为电能的新型发电技术，因其具有资源充足、清洁、安全、寿命长等优点，被认为是最有前途的可再生的能源技术之一。

晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和高效晶体硅太阳能电池等。单晶硅太阳能电池的转换效率很高，技术较为成熟，但是由于其需要以高纯的单晶硅棒为原料，使得电池的制造成本较大，难以大规模推广应用。

多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其在制造成本上，比单晶硅太阳能电池低。然而，多晶硅太阳能电池的光电转换效率相比单晶硅太阳能电池则较低，以及多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。

高效晶体硅太阳能电池包括：HIT(Hetero-junction with Intrinsic Thinlayer，非晶硅/晶硅异质结)电池、IBC(Interdigitated back contact，全背电极接触晶硅)电池等；其中，HIT电池是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池，其结合单晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池的优势。该电池具有制备工艺温度低、转换效率高、高温特性好等特点，是一种低价高效电池，因此，HIT太阳能电池成为目前主流的几种高效太阳能电池技术之一。

非晶硅/晶硅异质结太阳能电池的基本结构，包含晶硅、本征非晶硅层、n型非晶硅层、p型非晶硅层、正面透明导电膜层、背面透明导电膜层、正面金属电极、背面金属电极。制作异质结太阳能电池片的工序通常包括：以n型(以n型为例)单晶硅片c-Si为衬底，清洗制绒的n型c-Si正面,依次沉积厚度为5～10nm的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)、p型非晶薄膜(p-a-Si:H)，从而形成p-n异质结。在硅片背面依次沉积厚度为5～10nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅薄膜(n-a-Si:H)形成背表面场。在掺杂a-Si:H薄膜的两侧，再沉积透明导电膜层(TCO)，最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属电极。

在沉积透明导电膜层(TCO)工序时，需要避免正面透明导电膜层和背面透明导电膜层短路。目前采用的工装为：硅片放在中空工装上，硅片背面的边缘一周和工装承载硅片部位接触，工装承载硅片部位宽度约0.7～0.9mm，硅片背面的边缘和工装接触部分不会沉积透明导电膜。太阳能电池片电池工作时未沉积透明导电膜这部分硅片内的电流不能有效传递到背面金属电极，减少了太阳能电池片的工作电流和转换效率。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术缺陷，而提供一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置。

为了实现上述本实用新型的目的，采用的技术方案：

一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，包括工艺槽，其内盛装化学溶液；带液滚筒，并排安装于所述工艺槽；槽板花篮，置于所述带液滚筒的顶部；硅片，并排插入该槽板花篮。

工作原理：

工艺槽内盛装化学溶液，槽板花篮放置在带液滚轮上，硅片一片一片插在槽板花篮的槽中，槽板花篮对硅片16没有底部支撑，硅片的底边端面和带液滚轮接触，带液滚轮向前滚动时，槽板花篮和硅片一起向前运动，带液滚轮携带化学溶液与硅片边缘端部滚动接触。

进一步地，所述带液滚筒的圆周表面设有凹和/或凸面。

进一步地，所述凹面为直型槽或螺纹槽。

进一步地，所述直型槽或螺纹槽的槽宽度 0.1～3mm，槽深度0.1～3mm。

进一步地，所述凸面为凸起。

进一步地，所述凹凸面为磨砂面。

进一步地，所述化学溶液为浓度为3%的碱溶液。

进一步地，所述碱溶液为KOH₂溶液，溶液温度为35℃～80℃。

进一步地，所述硅片沉积透明导电膜层；在沉积透明导电膜层时，将硅片安装于镂空工装；所述镂空工装的中间部位镂空，在镂空的四个角设有角支撑，该角支撑用于支撑该硅片的四个角的背面。

进一步地，所述角支撑的宽度为0.7～0.9mm，长度为1.2～1.5mm。

本实用新型相对于现有技术所具有突出的实质性特点和显著的进步：

1.本实用新型处理后的硅片边缘没有透明导电膜层(TCO)宽度只有0.1～0.3mm，边缘没有透明导电膜层(TCO)宽度比原技术减少了0.4～0.6mm宽度。按中间值0.5mm计算，硅片边缘长按150mm计算，太阳能电池片有效面积增加了0.5*150*4=300mm^2, ，约太阳能电池片总面积的1.25%。异质结太阳能电池目前平均效率25%，预计提升效率25%*1.25=0.30%。发明实验结果太阳能电池片效率增加了0.31%，和理论计算值相符合。

2.本实用新型的硅片插装于槽板花篮内，槽板花篮底部镂空，硅片的底部边缘和带液滚轮表面滚动接触，带液滚轮与硅片边缘没有相对位移和摩擦，不会对硅片产生机械损伤，不会对带液滚轮磨损。

3.本实用新型的带液滚轮设有凹和/或凸面。从而能有利于带液滚轮在滚动过程中，其上的凹和/或凸面搅动或拨动工艺槽内的化学溶液，进而使得化学溶液能与位于带液滚轮顶部的硅片良好接触，从而能实现对硅片化学清洗的效果。

4.本实用新型在对硅片沉积透明导电膜层时，采用镂空工装，即采用镂空工装的四个角支撑对硅片的四个角实现支撑，从而能减小硅片与镂空工装的接触面积，因镂空工装与硅片的接触之处不会沉积透明导电膜层，且角支撑的个体小，接触面小，进而能增大硅片沉积透明导电膜层的面积，可进一步增大太阳能电池片的工作电流和转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为现有非晶硅/晶硅异质结太阳能电池的结构示意图；

图2为本实用新型一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置的结构示意图；

图3为本实用新型的镂空工装的结构示意图；

图4为带液滚轮的开设有直型槽的结构示意图；

图5为带液滚轮的设有凸起的结构示意图；

图6为带液滚轮的开设有螺旋槽的结构示意图；

图中各部件名称及序号：镂空工装11,角支撑12，工艺槽13，槽板花篮14，带液滚轮15，直型槽151，凸起152，螺旋槽153，硅片16。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1：

如图1至6所示，一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，包括工艺槽13，其内盛装化学溶液；带液滚筒15，并排安装于所述工艺槽13；槽板花篮14，置于所述带液滚筒15的顶部；硅片16，并排插入该槽板花篮14。

具体的工作方式为：

工艺槽13内有化学溶液，槽板花篮14放置在带液滚轮15上，硅片16一片一片插在槽板花篮14的槽中，槽板花篮14对硅片16没有底部支撑，硅片16的底边端面和带液滚轮15接触，带液滚轮15向前滚动时，槽板花篮14和硅片16一起向前运动，带液滚轮15携带化学溶液与硅片16边缘端部滚动接触。

实施例2：

与实施例1相比，区别之处在于：所述带液滚筒15的圆周表面设有凹面。能利于带液滚筒15滚动过程，将工艺槽13的化学溶液向上拨动，从而能利于位于槽板花篮14内的硅片16底部边缘与化学溶液接触，实现对硅片16的底部边缘进行化学溶液清洗。

实施例3：

与实施例2相比，区别之处在于：如图4所示，所述凹面为直型槽151。能利于带动化学溶液向上运动，并与硅片16的底部边缘良好接触，同时，又能使得清洗后的化学溶液从直型槽151的槽内或表面回落至工艺槽13内。

实施例4：

与实施例2相比，区别之处在于：如图5所示，所述凹面为螺纹槽153。能利于带动化学溶液向上运动，并与硅片16的底部边缘良好接触，同时，又能使得清洗后的化学溶液从螺旋槽153的槽内或表面回落至工艺槽13内。

实施例5：

与实施例3或4相比，槽的宽度 0.1mm，槽的深度0.1mm。

实施例6：

与实施例3或4相比，槽的宽度3mm，槽的深度3mm。

实施例7：

与实施例3或4相比，槽的宽度 1.55mm，槽的深度1.55mm。

实施例8：

与实施例1相比，区别之处在于：如图6所示，所述带液滚筒15的圆周表面设有凸面。凸面能利于带液滚筒15在工艺槽13内滚动时搅动其内的化学溶液，是化学溶液产生较大晃动，从而能利于化学溶液与位于槽板花篮14内的硅片16的底部边缘良好接触。

实施例9：

与实施例8相比，区别之处在于：如图6所示，所述凸面为凸起152。能利于带液滚筒15滚动过程拨动工艺槽13内的化学溶液，使其产生较大晃动，进而使得化学溶液与硅片位于带液滚筒15顶面的边缘有良好接触。

实施例10：

与实施例1相比，区别之处在于：所述所述带液滚筒15的圆周表面设有凹凸面。即为凹面和凸面的结合。能利于带液滚筒15滚动过程拨动工艺槽13内的化学溶液，使其产生较大晃动，进而使得化学溶液与硅片位于带液滚筒15顶面的边缘有良好接触。

实施例11：

与实施例10相比，区别之处在于：所述凹凸面为磨砂面。能利于带液滚筒15滚动过程拨动工艺槽13内的化学溶液，使其产生较大晃动，进而使得化学溶液与硅片位于带液滚筒15顶面的边缘有良好接触。

实施例12：

与实施例1相比，区别之处在于：所述化学溶液为浓度为3%的碱溶液。

实施例13：

与实施例12相比，区别之处在于：所述碱溶液为KOH₂溶液，溶液温度为35℃。

实施例14：

与实施例12相比，区别之处在于：所述碱溶液为KOH₂溶液，溶液温度为80℃。

实施例15：

与实施例12相比，区别之处在于：所述碱溶液为KOH₂溶液，溶液温度为57℃。

实施例16：

与实施例12相比，区别之处在于：所述碱溶液为KOH₂溶液，溶液温度为58℃。

实施例17：

与实施例1至16任一相比，区别之处在于：所述硅片16沉积透明导电膜层；在沉积透明导电膜层时，将硅片16安装于镂空工装11；所述镂空工装11的中间部位镂空，在镂空的四个角设有角支撑12，该角支撑12用于支撑该硅片16的四个角的背面。

角支撑12对硅片16的四个角实现支撑，相邻的两个角支撑12之间是镂空的，能有效增大硅片沉积透明导电膜的面积，进而能有效增加太阳能电池片的工作电流和转换效率。

清除硅片四边端部的透明导电膜层(TCO)的工作方式为：

硅片16插装于槽板花篮14内，槽板花篮14的底板镂空，带液滚轮15向前滚动时，槽板花篮14和硅片16一起向前运动，带液滚轮15携带化学溶液与硅片16边缘端部滚动接触，化学溶液与透明导电膜层(TCO)化学反应，清除了硅片16底边端部的透明导电膜层(TCO)；化学溶液与透明导电膜层(TCO)化学反应清除后，需用纯净水清洗并热风吹干硅片16。将硅片16取出槽板花篮14，沿硅片16平面方向旋转90°后重复上述工作流程。硅片四个边，一共需要重复四次上述工作流程，即完成清除硅片四边端部的透明导电膜层(TCO)。

实施例18：

与实施例17相比，区别之处在于：所述角支撑12的宽度为0.7mm，长度为1.2mm。

实施例19：

与实施例17相比，区别之处在于：所述角支撑12的宽度为0.9mm，长度为1.5mm。

实施例18：

与实施例17相比，区别之处在于：所述角支撑12的宽度为0.8mm，长度为1.3mm。

实施例19：

与实施例17相比，区别之处在于：所述角支撑12的宽度为0.7mm，长度为1.4mm。

显然，上述两个实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims

1.一种制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：包括

工艺槽（13），其内盛装化学溶液；

带液滚筒（15），并排安装于所述工艺槽（13）；

槽板花篮（14），置于所述带液滚筒（15）的顶部；

硅片（16），并排插入该槽板花篮（14）。

2.根据权利要求1所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述带液滚筒（15）的圆周表面设有凹和/或凸面。

3.根据权利要求2所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述凹面为直型槽（151）或螺纹槽（153）。

4.根据权利要求3所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述直型槽（151）或螺纹槽（153）的槽宽度 0.1～3mm，槽深度0.1～3mm。

5.根据权利要求2所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述凸面为凸起（152）。

6.根据权利要求2所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述凹凸面为磨砂面。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述化学溶液为浓度为3%的碱溶液。

8.根据权利要求7所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述碱溶液为KOH₂溶液，溶液温度为35℃～80℃。

9.根据权利要求1-6任一项所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述硅片（16）沉积透明导电膜层；在沉积透明导电膜层时，将硅片（16）安装于镂空工装（11）；所述镂空工装（11）的中间部位镂空，在镂空的四个角设有角支撑（12），该角支撑（12）用于支撑该硅片（16）的四个角的背面。

10.根据权利要求9所述的制作异质结太阳能电池的刻蚀装置，其特征在于：所述角支撑（12）的宽度为0.7～0.9mm，长度为1.2～1.5mm。