一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種太陽能電池片，尤其涉及到一種能提高硅片轉(zhuǎn)換效率且工藝簡 單的背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能發(fā)電作為二十一世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展中最具決定性影響的五個技術(shù)領(lǐng)域之一的 新能源和可再生能源中的一種，由于其具有環(huán)保、高效、節(jié)能以及取之不盡、用之不竭等特 點，已成為新能源中最受矚目的能源。因此，著力加強對太陽能電池等光伏產(chǎn)業(yè)的研究開 發(fā)，不斷提高光電轉(zhuǎn)換效率就成為企業(yè)在激烈的市場競爭中取勝、不斷推動光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù) 進步和更大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，晶體硅太陽能電池是目前光伏業(yè)的主流，為了提高企業(yè) 在市場中競爭力，提高晶體硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率迫在眉睫。
[0003] 常規(guī)單晶硅太陽能電池由于吸光的需要，在表面采用化學(xué)方法織構(gòu)絨面，增加了 表面積，由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了電池的短路電流和 轉(zhuǎn)換效率，如申請公告號為CN101728457A、名稱為一種太陽能電池片制備方法的中國發(fā)明 專利，就提供了一種制備太陽能電池片的方法，其步驟包括：1)高溫?zé)Y(jié)條件下，以導(dǎo)電體 為襯底沉積恪融娃材料制備含有背電場的娃片；2)將娃片制域；3)將制域后的娃片制氣化 硅膜；4)將硅片印刷正電極；5)將硅片燒結(jié)；雖然該發(fā)明的制備方法簡單，絨面也可以吸 收更多的光線，但是絨面的存在同時也產(chǎn)生了負(fù)面影響，絨面深凹的位置與金屬的接觸會 造成接觸不良，影響太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，為此還需對硅片背面進行拋光，使硅片背表面 更加光滑甚至達(dá)到鏡面效果，平整的硅片背面，一方面可以加強對透射光的反射、減小透光 率，另一方面又可以使鋁漿與硅片背表面接觸更加充分、提高鈍化效果，而且通過背表面拋 光分別使電流密度Jsc和開路電壓Uoc得到了提升，從而可以提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0004] 對電池背面進行拋光，主要有兩種實現(xiàn)方式：第一種，濕法單面刻蝕拋光，該方法 容易泛液造成正面P-N結(jié)被腐蝕以及影響電池外觀，第二種，正面PECVD成膜后，用熱堿對 背面進行腐蝕拋光，但硅片容易受金屬離子的污染，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率的損失，而且，兩種方法 的工藝均比較復(fù)雜，成本較高。
[0005] 因此，硅片要做到一面為制絨面，另一面為拋光面的兩個截然不同的表面，采用傳 統(tǒng)工藝是無法實現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明主要解決現(xiàn)有太陽能電池片轉(zhuǎn)換效率較低、制備方法復(fù)雜的技術(shù)問題；提 供了一種能提高轉(zhuǎn)換效率且工藝簡單的背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法。
[0007] 為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明主要是采用下述技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明的一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法，包括化學(xué)清洗及表面織 構(gòu)、擴散、周邊刻蝕、PSG清洗、沉積減反射膜、絲網(wǎng)印刷電極和燒結(jié)步驟，其表面織構(gòu)步驟包 括以下四道工序：
[0009] A.雙面拋光工序，選取單晶硅片，置于高濃度堿溶液中腐蝕去除損傷層，再用純水 清洗掉硅片表面殘留的堿溶液，形成硅片的拋光面；
[0010] B.背面掩膜工序，利用PECVD沉積氮化硅薄膜對拋光硅片的背面進行保護；
[0011] C.制絨工序，利用低濃度堿溶液對硅片的正面進行制絨，同時硅片背面受氮化硅 膜的保護而不受影響；
[0012] D.背面褪膜工序，利用HF的水溶液褪去硅片背面的氮化硅保護薄膜，
[0013] 采用硅片背面拋光的新的制備方法，硅片先進行拋光，使硅片正反面均形成光滑 的呈鏡面狀的拋光面，然后對硅片背面進行掩膜處理，使硅片背面沉積一層氮化硅膜，不受 隨后進行的制絨作業(yè)的影響，當(dāng)硅片表面完成制絨后再將背面的氮化硅膜褪去，露出原來 的拋光面，經(jīng)清洗后制成的硅片具有正面為絨面、背面為拋光面的兩個截然不同表面，既增 強硅片正面的陷光作用、減小透光率，又使硅片背表面與鋁漿的接觸更好、具有更好的鈍化 效果，硅片的電流密度Jsc和開路電壓Uoc均得到了一定提升，太陽能電池片的轉(zhuǎn)換效率也 得到提高。
[0014] 作為優(yōu)選，所述工序A中的高濃度堿溶液溶質(zhì)重量百分含量為10 %~20%，所述 工序C中的低濃度堿溶液溶質(zhì)重量百分含量為0. 5 %~3 %，所述工序D中的HF水溶液溶 質(zhì)重量百分含量為2%~10%，可根據(jù)工藝要求，配以不同的溶液濃度和工藝溫度、時間對 硅片進行化學(xué)拋光、制絨和褪膜。
[0015] 作為優(yōu)選，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
[0016] 作為優(yōu)選，所述氮化娃薄膜的膜厚為50~200nm。
[0017] 作為優(yōu)選，所述單晶硅片為P型單晶硅片或N型單晶硅片。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：采用硅片背面拋光的新的制備方法，制備的硅片具有正面 為絨面、背面為拋光面的兩個截然不同表面，既增強硅片正面的陷光作用、減小透光率，又 使硅片背表面與鋁漿的接觸更好、具有更好的鈍化效果，硅片的電流密度Jsc和開路電壓 Uoc均得到了一定提升，太陽能電池片的轉(zhuǎn)換效率也得到提高，而新的制備方法充分利用了 傳統(tǒng)生產(chǎn)線現(xiàn)有設(shè)備，減少新設(shè)備的投入，成本較低，同時，也消除了金屬離子污染硅片的 隱患，且不會對硅片正面P-N結(jié)造成不利影響，提高了太陽能電池片的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的表面織構(gòu)步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0021 ] 實施例：本實施例的一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法，包括化學(xué)清 洗及表面織構(gòu)、擴散、周邊刻蝕、PSG清洗、沉積減反射膜、絲網(wǎng)印刷電極和燒結(jié)步驟，其中的 表面織構(gòu)步驟如圖1所示，包括以下四道工序：
[0022] A.雙面拋光工序，選取單晶硅片，置于10%的氫氧化鉀溶液中，硅片浸泡時間為 120s，溶液溫度為80°C，經(jīng)腐蝕后去除硅片表面的損傷層，再用純水清洗掉硅片表面殘留的 溶液，硅片正反表面形成鏡面狀的拋光面；
[0023] B.背面掩膜工序，利用PECVD沉積工藝，在硅片背表面沉積厚度為80nm的一層氮 化硅薄膜，形成硅片背表面的保護層；
[0024] C.制絨工序，將硅片浸入濃度為1. 5 %的氫氧化鉀溶液中，浸泡時間1080s，溶液 溫度80°C，對硅片表面進行制絨，在硅片正表面形成金字塔狀絨面，提高了硅片正表面的陷 光作用，而硅片背表面因受氮化硅膜的保護而不受影響；
[0025] D.背面褪膜工序，將完成制絨并清洗后的硅片再浸入濃度為5%的氫氟酸水溶液 中，浸泡時間600s，褪去硅片背面的氮化硅保護薄膜而露出拋光面，經(jīng)清洗后最終形成正表 面為絨面而背表面為拋光面的單晶硅片。
[0026] 其中的單晶娃片可以為P型單晶娃片也可以是N型單晶娃片。
[0027] 其余步驟與現(xiàn)有工藝相同，本處不再贅述。
[0028] 經(jīng)以上新的制備方法制成的背面拋光電池與常規(guī)電池比較，前者的BSF寬度要高 于后者，平坦的表面更容易與金屬漿料良好接觸，形成的BSF厚度可以達(dá)到6. 45 μ m，相對 于常規(guī)電池的平均BSF厚度6. 33 μ m，前者更厚更均勻，這是開路電壓提升的主要原因，而 電池的QE測試也可以發(fā)現(xiàn)明顯的提升，尤其在900-1050nm的長波部分提升比較明顯，拋光 后的背反射作用對于增加長波吸收的優(yōu)勢非常明顯，這是短路電流Isc(或電流密度Jsc) 增加的主要原因，從而可以間接提高了約0. 2%的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0029] 以下為對比試驗：選擇同一廠家同一晶體編號的單晶156硅片各1000片，在其他 工藝條件保持相對一致的情況下，最后成品的電性能有大幅提升，平均光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 19. 19%，以下是試驗數(shù)據(jù)：
[0031] 從上表可以看出，拋光電池較常規(guī)電池平均光電轉(zhuǎn)換效率提升了 0. 22%。
[0032] 可見，新的背面拋光工藝對提高電池光電轉(zhuǎn)換效率效果比較顯著，而其制備方法 也充分利用了傳統(tǒng)生產(chǎn)線現(xiàn)有設(shè)備，減少了新設(shè)備的投入，成本較低，且不會對正面P-N結(jié) 造成不利影響，同時，也消除了金屬離子污染的隱患，提高了太陽能電池片的質(zhì)量。
[0033] 在本發(fā)明的描述中，技術(shù)術(shù)語"上"、"下"、"正"、"背"、"內(nèi)"、"外"等表示方向或位 置關(guān)系是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，僅是為了便于描述和理解本發(fā)明的技術(shù)方案， 以上說明并非對本發(fā)明作了限制，本發(fā)明也不僅限于上述說明的舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、增添或替換，都應(yīng)視為本發(fā)明的保護 范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法，包括化學(xué)清洗及表面織構(gòu)、擴散、周 邊刻蝕、PSG清洗、沉積減反射膜、絲網(wǎng)印刷電極和燒結(jié)步驟，其特征在于，所述表面織構(gòu)步 驟包括以下四道工序： A. 雙面拋光工序，選取單晶硅片，置于高濃度堿溶液中腐蝕去除損傷層，再用純水清洗 掉硅片表面殘留的堿溶液，形成硅片的拋光面； B. 背面掩膜工序，利用PECVD沉積氮化硅薄膜對拋光硅片的背面進行保護； C. 制絨工序，利用低濃度堿溶液對硅片的正面進行制絨，同時硅片背面受氮化硅膜的 保護而不受影響； D. 背面褪膜工序，利用HF的水溶液褪去硅片背面的氮化硅保護薄膜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法，其特征在 于：所述工序A中的高濃度堿溶液溶質(zhì)重量百分含量為10%~20%，所述工序C中的低濃 度堿溶液溶質(zhì)重量百分含量為〇. 5%~3%，所述工序D中的HF水溶液溶質(zhì)重量百分含量 為2%~10%〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法，其特征 在于：所述堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法，其特征在 于：所述氮化娃薄膜的膜厚為50~200nm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法，其特征在 于：所述單晶硅片為P型單晶硅片或N型單晶硅片。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種背面拋光的單晶硅太陽能電池片制備方法，包括化學(xué)清洗及表面織構(gòu)、擴散、周邊刻蝕、PSG清洗、沉積減反射膜、絲網(wǎng)印刷電極和燒結(jié)步驟，其中表面織構(gòu)步驟包括雙面拋光、背面掩膜、制絨和背面褪膜四道工序，本發(fā)明采用硅片背面拋光的新的制備方法，制備的硅片具有正面為絨面、背面為拋光面的兩個截然不同表面，既增強硅片正面的陷光作用，又使硅片背表面與鋁漿接觸更好，新的制備方法充分利用了傳統(tǒng)生產(chǎn)線現(xiàn)有設(shè)備，減少新設(shè)備投入，同時，消除了金屬離子污染硅片的隱患，且不會對硅片正面P-N結(jié)造成不利影響。
【IPC分類】H01L31/18
【公開號】CN105529380
【申請?zhí)枴緾N201410750452
【發(fā)明人】蔣冬, 金重玄
【申請人】杭州大和熱磁電子有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2014年12月9日