本發(fā)明涉及一種太陽能電池或其組件，具體說是一種晶體硅太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源的需求也日益增大。在傳統(tǒng)的石化能源不斷消耗的同時(shí)，能源的可持續(xù)發(fā)展性及其使用時(shí)環(huán)保問題也逐漸受到大家關(guān)注。太陽能作為一種無污染、價(jià)格低廉且?guī)缀跤弥唤叩男履茉?，近年來深受廣大人們的青睞。光伏發(fā)電是直接利用太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能的一種太陽能利用手段，其原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光伏特效應(yīng)，當(dāng)大于禁帶寬度的光照射到晶體硅太陽能電池表面時(shí)，硅片內(nèi)部原子會吸收光子從而變成激發(fā)狀態(tài)，形成電子-空穴對。在內(nèi)電場的作用下空穴會向P型襯底方向移動，而電子則向P型襯底方向移動，使太陽能電池上表面會積累大量負(fù)電荷，而電池下表面則有大量正電荷積累，從而在P-N結(jié)構(gòu)兩端形成電勢差以實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)從下往上依次包括背電極、背電場、SiNx/Al2O3疊層、P型層、N型層、減反膜和正電極，背電極和背電場通過在SiNx/Al2O3疊層的激光孔和P型層之間進(jìn)行歐姆接觸。
而現(xiàn)有晶體硅太陽能電池的制備方法依次為制絨→擴(kuò)散→去磷硅玻璃→Al2O3沉積→SiNx沉積→激光開孔→減反膜沉積→背電極印刷→背電場印刷→正電極印刷→燒結(jié)。然而，上述太陽能電池的制備時(shí)，在Al2O3沉積和SiNx沉積工序均會產(chǎn)生反鍍作用，并在硅片表面上形成反鍍膜。受反鍍時(shí)的富集作用影響，在硅片正面邊緣形成較厚的Al2O3/SiNx沉積膜，而在其他區(qū)域形成較薄的Al2O3/SiNx沉積膜。沉積膜的形成會大幅降低硅片的受光能力，從而影響太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
此外，在激光開孔過程中，高溫激光會對開孔處周邊的硅片產(chǎn)生熱損傷及使硅片產(chǎn)生晶界位錯(cuò)現(xiàn)象，形成硅片的損傷層。硅片損傷層首先會降低硅片中硅原子自身的受光激發(fā)能力，并且通過損傷層形成的復(fù)合中心大大降低硅片的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，如何提高光能與電能之間的轉(zhuǎn)換效率，一直是太陽能電池制造領(lǐng)域的重大技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可提高光電轉(zhuǎn)換效率的晶體硅太陽能電池的方法。
本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種晶體硅太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括如下步驟：
步驟1：利用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對硅片表面進(jìn)行腐蝕性制絨；
步驟2：利用磷雜質(zhì)源對硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；
步驟3：通過拋光處理去除硅片表面的磷硅玻璃和提高硅片表面光潔度；
步驟4：通過化學(xué)蒸汽薄膜沉積使硅片背面形成氧化鋁薄膜；
步驟5：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片背面形成氮化硅薄膜；
步驟6：在硅片背面進(jìn)行激光刻蝕；
步驟7：利用強(qiáng)酸處理硅片表面質(zhì)量；
步驟8：利用離心干燥機(jī)對硅片進(jìn)行離心甩干；
步驟9：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片正面形成氮化硅薄膜；
步驟10：背電極、背電場和正電極的制備。
進(jìn)一步說，步驟1中的強(qiáng)酸為氫氟酸或氯化氫，強(qiáng)堿為氫氧化鈉。
進(jìn)一步說，步驟6中激光刻蝕為激光打孔或激光刻槽。
進(jìn)一步說，步驟7中的強(qiáng)酸為氫氟酸或氯化氫，氫氟酸和氯化氫的質(zhì)量濃度分別為0.2-2％和0.5-3％。
進(jìn)一步說，步驟7和步驟8之間還有步驟71：硅片置于去離子水中，并通入超聲波清洗20-80秒。
進(jìn)一步說，步驟8中離心干燥機(jī)轉(zhuǎn)速為50-150轉(zhuǎn)/分，溫度為40-80℃，干燥時(shí)間60-180秒。
本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)的晶體硅太陽能電池的制備方法進(jìn)行改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)如下：
1、本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法中，采用了成膜、刻蝕和強(qiáng)酸處理順次形成的硅片整理工藝。盡管成膜和刻蝕會分別在硅片表面形成沉積膜和損傷層，但隨著后續(xù)的強(qiáng)酸介入整理，使上述沉積膜和損傷層在強(qiáng)酸中分解或溶解，從而確保了硅片的表面質(zhì)量。另外，通過整理工藝處理后的硅片表面不含有降低受光能力的沉積膜和降低硅原子激發(fā)能力的損傷層，可保證整理后硅原子受光能力及激發(fā)狀態(tài)的穩(wěn)定性，從而有效提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
2、本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法中，利用小濃度強(qiáng)酸對沉積膜和損傷層進(jìn)行整理。首先，因反鍍現(xiàn)象而在硅片上形成的沉積膜中，其沉積分子處于松散連接狀態(tài)，通過小濃度強(qiáng)酸的整理，可在不影響已經(jīng)成型的氧化鋁薄膜和氮化硅薄膜的前提下對沉積膜進(jìn)行溶解處理，從而確保成型的氧化鋁薄膜和氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。其次，由于激光熱效應(yīng)而在硅片上形成的損傷層自身為熱物理過程，通過小濃度強(qiáng)酸的化學(xué)反應(yīng)，可杜絕硅片中出現(xiàn)的晶界位錯(cuò)現(xiàn)象，以減少太陽能電池的復(fù)合電流逐漸增大的情況，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和使用穩(wěn)定性。
3、本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法中，采用先清洗后干燥的酸整理后續(xù)工藝。通過對硅片上的強(qiáng)酸進(jìn)行清洗，利用超聲波的微震蕩作用可有效清除粘附在硅片上的氧化鋁和氮化硅沉積膜。而對清洗后的硅片進(jìn)行干燥，則可確保硅片表面不會附帶水分，以確保后續(xù)電極和電場制備的穩(wěn)定性及可靠性。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：
步驟1：利用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對硅片表面進(jìn)行腐蝕性制絨；
步驟2：利用磷雜質(zhì)源對硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；
步驟3：通過拋光處理去除硅片表面的磷硅玻璃和提高硅片表面光潔度；
步驟4：通過化學(xué)蒸汽薄膜沉積使硅片背面形成氧化鋁薄膜；
步驟5：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片背面形成氮化硅薄膜；
步驟6：在硅片背面進(jìn)行激光刻蝕；
步驟7：利用強(qiáng)酸處理硅片表面質(zhì)量；
步驟8：利用離心干燥機(jī)對硅片進(jìn)行離心甩干；
步驟9：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片正面形成氮化硅薄膜；
步驟10：背電極、背電場和正電極的制備。
其中，步驟1中的強(qiáng)酸可采用氫氟酸或氯化氫，而強(qiáng)堿可采用氫氧化鈉。氫氟酸、氯化氫或氫氧化鈉均具有強(qiáng)腐蝕性，其可對硅片表面的雜質(zhì)進(jìn)行快速溶解。氯化氫具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性，其與大多數(shù)有機(jī)物可以產(chǎn)生溶解反應(yīng)，因而其對雜質(zhì)和污垢的溶解性能十分優(yōu)異。而氫氟酸和氫氧化鈉均可與硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并通過溶解作用能在硅片上形成絨面層。
步驟6中激光刻蝕可采用激光打孔或激光刻槽的方式實(shí)現(xiàn)，操作人員可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要自由選用。
步驟7中的強(qiáng)酸為氫氟酸或氯化氫，氫氟酸和氯化氫的質(zhì)量濃度分別為0.2-2％和0.5-3％。利用小濃度強(qiáng)酸對沉積膜和損傷層進(jìn)行整理，除了可確保成型的氧化鋁薄膜和氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性外，還可以通過小濃度強(qiáng)酸的化學(xué)反應(yīng)激活硅片中硅原子的活性，從而杜絕硅片中出現(xiàn)的晶界位錯(cuò)現(xiàn)象，以減少太陽能電池出現(xiàn)復(fù)合電流逐漸增大的情況。
步驟7和步驟8之間可以設(shè)置步驟71：硅片置于去離子水中，并通入超聲波清洗20-80秒。利用超聲波的微震蕩作用可有效清除粘附在硅片上的氧化鋁和氮化硅沉積膜，而通過去離子水的清洗能清除在酸處理時(shí)殘留在硅片上的強(qiáng)酸，以保護(hù)后續(xù)工藝的加工設(shè)備及提高后續(xù)正面沉積工藝的穩(wěn)定性。
步驟8中離心干燥機(jī)轉(zhuǎn)速為50-150轉(zhuǎn)/分，溫度為40-80℃，干燥時(shí)間60-180秒。上述溫度及轉(zhuǎn)速可確保硅片在相對溫和的環(huán)境中進(jìn)行干燥，除了能有效清除硅片表面水分外，還能確保水汽不會對硅片造成二次污染，并在較低的溫度下保持硅片中硅原子的激發(fā)狀態(tài)。
通過對采用本發(fā)明的制備方法制造的太陽能電池進(jìn)行測試，其與市面上的太陽能電池比較，電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了2-5％。
下面對本發(fā)明制備晶體硅太陽能電池方法的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但并不因此把本發(fā)明限制在所述實(shí)施例范圍內(nèi)：
實(shí)施例1
本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：
步驟1：利用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對硅片表面進(jìn)行腐蝕性制絨；
步驟2：利用磷雜質(zhì)源對硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；
步驟3：通過拋光處理去除硅片表面的磷硅玻璃和提高硅片表面光潔度；
步驟4：通過化學(xué)蒸汽薄膜沉積使硅片背面形成氧化鋁薄膜；
步驟5：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片背面形成氮化硅薄膜；
步驟6：在硅片背面進(jìn)行激光刻蝕；
步驟7：利用強(qiáng)酸處理硅片表面質(zhì)量；
步驟8：利用離心干燥機(jī)對硅片進(jìn)行離心甩干；
步驟9：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片正面形成氮化硅薄膜；
步驟10：背電極、背電場和正電極的制備。
其中，步驟1中的強(qiáng)酸可采用氫氟酸，而強(qiáng)堿可采用氫氧化鈉。
步驟6中激光刻蝕可采用激光打孔或激光刻槽的方式實(shí)現(xiàn)。
步驟7中的強(qiáng)酸為氫氟酸或氯化氫，氫氟酸和氯化氫的質(zhì)量濃度分別為2％和3％。
步驟7和步驟8之間可以設(shè)置步驟71：硅片置于去離子水中，并通入超聲波清洗80秒。
步驟8中離心干燥機(jī)轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分，溫度為80℃，干燥時(shí)間180秒。
通過對采用本發(fā)明的制備方法制造的太陽能電池進(jìn)行測試，其與市面上的太陽能電池比較，電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了5％。
實(shí)施例2
本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：
步驟1：利用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對硅片表面進(jìn)行腐蝕性制絨；
步驟2：利用磷雜質(zhì)源對硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；
步驟3：通過拋光處理去除硅片表面的磷硅玻璃和提高硅片表面光潔度；
步驟4：通過化學(xué)蒸汽薄膜沉積使硅片背面形成氧化鋁薄膜；
步驟5：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片背面形成氮化硅薄膜；
步驟6：在硅片背面進(jìn)行激光刻蝕；
步驟7：利用強(qiáng)酸處理硅片表面質(zhì)量；
步驟8：利用離心干燥機(jī)對硅片進(jìn)行離心甩干；
步驟9：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片正面形成氮化硅薄膜；
步驟10：背電極、背電場和正電極的制備。
其中，步驟1中的強(qiáng)酸可采用氯化氫，而強(qiáng)堿可采用氫氧化鈉。
步驟6中激光刻蝕可采用激光打孔或激光刻槽的方式實(shí)現(xiàn)。
步驟7中的強(qiáng)酸為氫氟酸或氯化氫，氫氟酸和氯化氫的質(zhì)量濃度分別為0.2％和0.5％。
步驟7和步驟8之間可以設(shè)置步驟71：硅片置于去離子水中，并通入超聲波清洗20秒。
步驟8中離心干燥機(jī)轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，溫度為40℃，干燥時(shí)間60秒。
通過對采用本發(fā)明的制備方法制造的太陽能電池進(jìn)行測試，其與市面上的太陽能電池比較，電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了2％。
實(shí)施例3
本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：
步驟1：利用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對硅片表面進(jìn)行腐蝕性制絨；
步驟2：利用磷雜質(zhì)源對硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；
步驟3：通過拋光處理去除硅片表面的磷硅玻璃和提高硅片表面光潔度；
步驟4：通過化學(xué)蒸汽薄膜沉積使硅片背面形成氧化鋁薄膜；
步驟5：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片背面形成氮化硅薄膜；
步驟6：在硅片背面進(jìn)行激光刻蝕；
步驟7：利用強(qiáng)酸處理硅片表面質(zhì)量；
步驟8：利用離心干燥機(jī)對硅片進(jìn)行離心甩干；
步驟9：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片正面形成氮化硅薄膜；
步驟10：背電極、背電場和正電極的制備。
其中，步驟1中的強(qiáng)酸可采用氫氟酸或氯化氫，而強(qiáng)堿可采用氫氧化鈉。
步驟6中激光刻蝕可采用激光打孔或激光刻槽的方式實(shí)現(xiàn)。
步驟7中的強(qiáng)酸為氫氟酸或氯化氫，氫氟酸和氯化氫的質(zhì)量濃度分別為0.6％和1％。
步驟7和步驟8之間可以設(shè)置步驟71：硅片置于去離子水中，并通入超聲波清洗35秒。
步驟8中離心干燥機(jī)轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分，溫度為50℃，干燥時(shí)間80秒。
通過對采用本發(fā)明的制備方法制造的太陽能電池進(jìn)行測試，其與市面上的太陽能電池比較，電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了3％。
實(shí)施例4
本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：
步驟1：利用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對硅片表面進(jìn)行腐蝕性制絨；
步驟2：利用磷雜質(zhì)源對硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；
步驟3：通過拋光處理去除硅片表面的磷硅玻璃和提高硅片表面光潔度；
步驟4：通過化學(xué)蒸汽薄膜沉積使硅片背面形成氧化鋁薄膜；
步驟5：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片背面形成氮化硅薄膜；
步驟6：在硅片背面進(jìn)行激光刻蝕；
步驟7：利用強(qiáng)酸處理硅片表面質(zhì)量；
步驟8：利用離心干燥機(jī)對硅片進(jìn)行離心甩干；
步驟9：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片正面形成氮化硅薄膜；
步驟10：背電極、背電場和正電極的制備。
其中，步驟1中的強(qiáng)酸可采用氫氟酸或氯化氫，而強(qiáng)堿可采用氫氧化鈉。
步驟6中激光刻蝕可采用激光打孔或激光刻槽的方式實(shí)現(xiàn)。
步驟7中的強(qiáng)酸為氫氟酸或氯化氫，氫氟酸和氯化氫的質(zhì)量濃度分別為1％和1.5％。
步驟7和步驟8之間可以設(shè)置步驟71：硅片置于去離子水中，并通入超聲波清洗50秒。
步驟8中離心干燥機(jī)轉(zhuǎn)速為110轉(zhuǎn)/分，溫度為60℃，干燥時(shí)間100秒。
通過對采用本發(fā)明的制備方法制造的太陽能電池進(jìn)行測試，其與市面上的太陽能電池比較，電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了3.5％。
實(shí)施例5
本發(fā)明的晶體硅太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：
步驟1：利用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對硅片表面進(jìn)行腐蝕性制絨；
步驟2：利用磷雜質(zhì)源對硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；
步驟3：通過拋光處理去除硅片表面的磷硅玻璃和提高硅片表面光潔度；
步驟4：通過化學(xué)蒸汽薄膜沉積使硅片背面形成氧化鋁薄膜；
步驟5：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片背面形成氮化硅薄膜；
步驟6：在硅片背面進(jìn)行激光刻蝕；
步驟7：利用強(qiáng)酸處理硅片表面質(zhì)量；
步驟8：利用離心干燥機(jī)對硅片進(jìn)行離心甩干；
步驟9：通過等離子體化學(xué)氣相沉積使硅片正面形成氮化硅薄膜；
步驟10：背電極、背電場和正電極的制備。
其中，步驟1中的強(qiáng)酸可采用氫氟酸或氯化氫，而強(qiáng)堿可采用氫氧化鈉。
步驟6中激光刻蝕可采用激光打孔或激光刻槽的方式實(shí)現(xiàn)。
步驟7中的強(qiáng)酸為氫氟酸或氯化氫，氫氟酸和氯化氫的質(zhì)量濃度分別為1.4％和2％。
步驟7和步驟8之間可以設(shè)置步驟71：硅片置于去離子水中，并通入超聲波清洗65秒。
步驟8中離心干燥機(jī)轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分，溫度為70℃，干燥時(shí)間140秒。
通過對采用本發(fā)明的制備方法制造的太陽能電池進(jìn)行測試，其與市面上的太陽能電池比較，電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了4％。