CN103268902B - 单晶等外品n型硅片制造太阳能电池片的方法 - Google Patents

单晶等外品n型硅片制造太阳能电池片的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单晶等外品N型硅片制造太阳能电池片的方法，是针对解决现有单晶等外品N型硅片较难制作太阳能电池片的技术问题而设计。其方法步骤包括清洗、扩散烧结、去磷硅玻璃、镀减反射膜、二次清洗、制绒抛光、去除减反射膜、再次镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结、恒温提取、功率分档，最终制得转换效率18%的N型太阳能电池片。本发明制造工艺简单，成本低，不仅实现资源充分利用，节能环保，且为社会创造能源财富，适合作为太阳能电池片的制造方法，或同类方法的改进。

Description

单晶等外品N型硅片制造太阳能电池片的方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池片的制作，是一种单晶等外品N型硅片制造太阳能电池片的方法。
背景技术
太阳能电池片是通过光电效应或者光化学效应直接把光转换成电能的装置。现有制备太阳能电池片的技术，如中国专利文献刊载的申请公布号CN101952889A，申请公布日2011年3月2日，申请名称为“一种太阳能电池片的制作方法”，其包括制绒、清洗、扩散、边缘绝缘、去磷硅玻璃、镀减反射膜、丝网印刷、烧结步骤，在镀减反射膜的过程中，采用管式PECVD镀膜的方法，以石墨舟作为硅片载体，在镀减反射膜时，等离子体电离并沉积的过程中，通过石墨舟板间电场强度产生变化，从而电池片表面的减反射膜的厚度发生变化，而呈现出不同的颜色，形成单片不同颜色的彩色太阳能电池片。该篇文献公开了一种利用硅片制作太阳能电池片的制作方法，且能制得不同颜色的彩色太阳能电池片，但其并没有公开利用等外品N型硅片制造太阳能电池片的方法。现有制造太阳能电池的N型硅片中有相当一部分昂贵硅片尚未能被有效利用，若将它们作为废弃物，则实为浪费，故有待设计一种针对等外品N型硅片制造太阳能电池的方法，达到硅片充分利用的目的。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种转换率18%、25年功率不衰减的单晶N型硅片制造太阳能电池片的方法，使其解决单晶等外品N型硅片较难制作太阳能电池片的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种单晶等外品N型硅片制造太阳能电池片的方法，其技术方案的要点在于该方法利用单晶等外品N型硅片废料制造太阳能电池片，其方法包括以下步骤：
一、将等外品N型硅片进行450℃～550℃真空炉退火处理。
二、制绒清洗，将退火处理后的所述硅片放入温度为80℃～85℃以200L水与氢氧化钠配制成浓度为1.2%的溶液中，并添加0.3%的制绒液体。
三、扩散制结，以三氯氧磷扩散剂在830℃～900℃高温下进行所述硅片表面的磷原子浓度加大形成N+极。
四、去磷硅玻璃，通过化学腐蚀，将所述硅片放入氢氟酸溶液中浸泡使其产生反应后生成可溶性络和物六氟硅酸。
五、镀减反射膜，利用低温等离子体作能量源，将所述硅片置于低气压下辉光发电的阴极上，利用辉光发电使其温度升到预定值，再通入SiH4和NH3气体经一系列反应，在所述硅片表面形成固态减反射膜。
六、二次清洗过酸，去除减反射膜背面四周所形成的Si3H4。
七、制绒抛光，将硅片放入温度为80℃～85℃的制绒槽内，槽内是以200L水与氢氧化钠配比成浓度为4%的碱性溶液，进行抛光，抛光的目的是对未扩散面磷原子的稀释，达到绝缘，抛光时间为200秒，然后再用氢氟酸去除减反射膜。
八、再次镀减反射膜，过程与步骤五相同。
九、丝网印刷，采用压印的方法将设计的图形印刷在基板上，完成背场，背电极，正栅线电极的制作，以便引出产生光生电流，通过烧结后形成欧姆接触使电流有效输出，正面电极用银白色金属浆料，印成栅线状，实现良好的接触，背面用铝金属浆料印满整个背面，一是克服电池串联引起的电阻，二是减少背面复合。
十、烧结，经过丝网印刷的硅片不能直接使用，需要烧结炉快速烧结，将有机树脂粘合剂烧掉，剩下由玻璃质作用密合在硅片上的银电极，当银电极和晶体硅在高温达到共晶温度时，晶体硅原子以一定的比例融入到银电极材料中去，形成欧姆接触，提高电池片的开路电压的填充因子的参数，使其具有电阻特性，以提高电池片的转换率；烧结炉设有预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结的目的是使浆料中的高分子粘合剂分解，燃烧掉，此阶段温度慢慢上升，烧结的目的是经过印刷后的硅片在烧结体内完成各种物理化学反应，形成电阻膜结构，这样就具有电阻特性，此阶段的温度已达到峰值；降温冷却，玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定粘在基片上。
十一、恒温冷却，在20℃～25℃恒温过道炉，时间20分钟。
十二、最后功率测试分选，得到不同功率档的太阳能电池片。
本发明制造工艺简单，成本低，通过二次清洗制绒、镀减反射膜，将等外品N型硅片制造出转换效率为18%的太阳能电池片，不仅实现资源充分利用，节能环保，且为社会创造能源财富，适合作为太阳能电池片的制造方法，或同类方法的改进。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下。
1、硅片检测隐裂设备：用PL光致发光测试达到。
2、常规链带式450℃～700℃退火炉进行等外品N型硅片退火。
3、全自动控温制绒机，操作温度80℃～85℃，用氢氧化钠浓度1.2%的碱性溶液，再添加0.3%的制绒液进行工作。
4、全自动温控扩散炉，操作温度在820℃～900℃高温下，用三氯氧磷扩散剂将硅片表面的磷原子浓度加大形成N+极，满足高方阻电池的扩散均匀度。
5、全自动清洗机，用化学腐蚀法将硅片放入12%氢氟酸溶液中浸泡去除磷硅玻璃，使其反应后生成可溶性络和物六氟硅酸。
6、全自动恒温PECVD管片机，进行镀减反射膜，利用低温等离子体能量源置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使其温度升到预定值，再通入适量的SiH4和NH3气体经一些列反应，硅片表面形成固态减反射膜。
7、全自动清洗剂进行二次清洗，先过氢氟酸（12%浓度，时间20秒），去除减反射膜背面四周所形成的Si3H4，使减反射膜背面绝缘，防止漏电。
8、全自动恒温制绒机在80℃～85℃制绒槽内用4%浓度氢氧化钠，操作时间200秒左右抛光，后再用氢氟酸进行去除减反射膜。
9、同第6道工艺一样。
10、全自动进口压力丝网印刷机，将设计图形印刷在基板上，完成背场，背电极，正栅线电极的制作，以便引出产生光生电流，通过烧结后形成欧姆接触使电流有效输出，正面电极用银白色金属浆料，印成栅线状，实现良好的接触，背面用铝金属浆料印满整个背面，一是克服电池串联引起的电阻，二是减少背面复合。正银含量80%～90%，背银含量30%，高温背铝浆进行自动化印刷。
11、链条式高温全自动烧炉，经过丝网印刷的硅片不能直接使用，需要烧结炉快速烧结，将有机树脂粘合剂烧掉，剩下由玻璃质作用密合在硅片上的银电极，当银电极和晶体硅在高温达到共晶温度时，晶体硅原子以一定的比例融入到银电极材料中去，形成欧姆接触，提高电池片的开路电压的填充因子的参数，使其具有电阻特性，以提高电池片的转换率；烧结炉设有预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结的目的是使浆料中的高分子粘合剂分解，燃烧掉，此阶段温度慢慢上升，烧结的目的是经过印刷后的硅片在烧结体内完成各种物理化学反应，形成电阻膜结构，这样就具有电阻特性，此阶段的温度已达到峰值；降温冷却，玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定粘在基片上。
12、恒温冷却，在用20℃～25℃恒温过道炉，时间20分钟。
13、最后功率测试分选，用高精密全自动测试分选仪进行，得到不同功率档的太阳能电池片。

Claims (1)

1. 一种单晶等外品N型硅片制造太阳能电池片的方法，其特征在于该方法利用单晶等外品N型硅片废料制造太阳能电池片，其方法包括以下步骤：
一、将等外品N型硅片进行450℃～550℃真空炉退火处理；
二、制绒清洗，将退火处理后的硅片放入温度为80℃～85℃以200L水与氢氧化钠配制成浓度为1.2%的溶液中，并添加0.3%的制绒液体；
三、扩散制结，以三氯氧磷扩散剂在830℃～900℃高温下进行所述硅片表面的磷原子浓度加大形成N+极；
四、去磷硅玻璃，通过化学腐蚀，将所述硅片放入氢氟酸溶液中浸泡使其产生反应后生成可溶性络和物六氟硅酸；
五、镀减反射膜，利用低温等离子体作能量源，将所述硅片置于低气压下辉光发电的阴极上，利用辉光发电使其温度升到预定值，再通入SiH4和NH3气体经一系列反应，在所述硅片表面形成固态减反射膜；
六、二次清洗过酸，去除减反射膜背面四周所形成的Si3H4；
七、制绒抛光，将硅片放入温度为80℃～85℃的制绒槽内，槽内是以200L水与氢氧化钠配比成浓度为4%的碱性溶液，进行抛光，抛光的目的是对未扩散面磷原子的稀释，达到绝缘，抛光时间为200秒，然后再用氢氟酸去除减反射膜；
八、再次镀减反射膜，过程与步骤五相同；
九、丝网印刷，采用压印的方法将设计的图形印刷在基板上，完成背场，背电极，正栅线电极的制作，以便引出产生光生电流，通过烧结后形成欧姆接触使电流有效输出，正面电极用银白色金属浆料，印成栅线状，实现良好的接触，背面用铝金属浆料印满整个背面，一是克服电池串联引起的电阻，二是减少背面复合；
十、烧结，经过丝网印刷的硅片不能直接使用，需要烧结炉快速烧结，将有机树脂粘合剂烧掉，剩下由玻璃质作用密合在硅片上的银电极，当银电极和晶体硅在高温达到共晶温度时，晶体硅原子以一定的比例融入到银电极材料中去，形成欧姆接触，提高电池片的开路电压的填充因子的参数，使其具有电阻特性，以提高电池片的转换率；烧结炉设有预烧结、烧结、降温冷却三个阶段；预烧结的目的是使浆料中的高分子粘合剂分解，燃烧掉，此阶段温度慢慢上升，烧结的目的是经过印刷后的硅片在烧结体内完成各种物理化学反应，形成电阻膜结构，这样就具有电阻特性，此阶段的温度已达到峰值；降温冷却，玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定粘在基片上；
十一、恒温冷却，在20℃～25℃恒温过道炉，时间20分钟；
十二、最后功率测试分选，得到不同功率档的太阳能电池片。
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