CN105355707A - 一种高效晶硅太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤，步骤一：对硅片进行双面抛光；步骤二：在硅片正面进行高方阻磷扩散；步骤三：去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；步骤四：在硅片正面生长氧化层；步骤五：在硅片正面的氧化层上进行RIE制绒；步骤六：去除RIE制绒后的损伤层；步骤七：在所述硅片正面进行PECVD镀膜，形成氮化硅减反膜；步骤八：在硅片背面印刷背电极和铝背场；步骤九：在硅片正面印刷正电极浆料形成正电极；步骤十：对硅片进行烧结形成太阳能电池。与现有技术相比，本发明克服了直接在硅表面制绒引起的硅表面复合速率增加和扩散不均匀的问题，具有有效地提高电池的光电转换效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种高效晶硅太阳能电池及其制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-NJunction)上，形成新的空穴-电子对(V-Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。
晶硅太阳能电池的制备工艺分为制绒、扩散、刻蚀、正面镀膜、丝网印刷、烧结六大工序。其中，制绒的目的是在硅片正面形成凹凸不平的织构化绒面结构，增加太阳光的吸收面积，降低太阳光的反射率。行业内都是采用整面酸法制绒的方式对多晶硅表面制绒，在降低反射率的同时，硅片表面的少子复合也大大增加，制约了电池开路电压和短路电流的提升。由于现有晶硅电池的制造工艺是直接在硅表面制绒，凹凸不平的硅表面带来严重的少子复合，制约了电池开路电压和短路电流的提高；在绒面上进行扩散，也导致很差的方阻均匀性，从而影响电池的光电转换效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高效晶硅太阳能电池及其制备方法，能避免直接在硅表面制绒引起的硅表面复合速率增加和扩散不均匀的问题，提升晶硅太阳能电池的光电效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：对硅片进行双面抛光；
步骤二：在硅片正面进行高方阻磷扩散；
步骤三：去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；
步骤四：在硅片正面生长氧化层；
步骤五：在硅片正面的氧化层上进行RIE制绒；
步骤六：去除RIE制绒后的损伤层；
步骤七：在所述硅片正面进行PECVD镀膜，形成氮化硅减反膜；
步骤八：在硅片背面印刷背电极和铝背场；
步骤九：在硅片正面印刷正电极浆料形成正电极；
步骤十：对硅片进行烧结形成太阳能电池。
优选地，所述步骤一采用NaOH溶液对硅片双面抛光，NaOH溶液的浓度为10％-30％。
优选地，所述步骤二中的高方阻磷扩散采用管式三氯氧磷扩散方法对硅片表面掺杂高方阻磷。
优选地，所述步骤三采用HF、H2SO4和HNO3的混合酸去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结。
优选地，所述步骤四中的硅片正面氧化是采用炉管氧化方式，将硅片放置于扩散炉中通入氮气和氧气，升温至800-900℃后，硅片与氧气反应生成二氧化硅。
优选地，所述氧气和氮气的流量分别为500-1000sccm和5-10slm，氧气和氮气的混合气体的通气时间为5-30min。
优选地，所述步骤五中的RIE制绒，采用CF4、H2和CHF3的混合气体作为刻蚀气体，在硅片表面形成针状绒面。
优选地，所述步骤六采用HF和HNO3的混合酸对硅片正面进行腐蚀，去除RIE制绒后的损伤层。
优选地，所述步骤七采用PECVD的方法沉积氮化硅膜，氮化硅膜的折射率为2.0-2.5，厚度为50nm-200nm。
相应地，本发明还提供一种高效晶硅太阳能电池,其由上述的制备方法制得。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明在硅片抛光面上进行磷扩散，得到均匀性好的PN结，然后采用二氧化硅钝化扩散面，使得硅片正面具有较低的表面复合速率，再在二氧化硅上做RIE制绒，达到降低反射率的目的。本发明克服了直接在硅表面制绒引起的硅表面复合速率增加和扩散不均匀的问题，提升晶硅太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
图1是一种高效晶硅太阳能电池制备方法流程图；
图2是本发明高效晶硅太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明所述的高效晶硅太阳能电池的制备步骤具体如下：
步骤S100：对硅片进行双面抛光；
本步骤采用NaOH溶液对硅片双面抛光，NaOH溶液的浓度为10％-30％。
步骤S101：在硅片正面进行高方阻磷扩散；
本步骤的高方阻磷扩散采用管式三氯氧磷扩散方法对硅片表面掺杂高方阻磷。
步骤S102：去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；
本步骤采用HF、H2SO4和HNO3的混合酸去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结。
步骤S103：在硅片正面生长氧化层；
本步骤的硅片正面氧化是采用炉管氧化方式，将硅片放置于扩散炉中通入氮气和氧气，升温至800-900℃后，硅片与氧气反应生成二氧化硅；氧气、和氮气的流量分别为500-1000sccm,sccm和5-10slm，sccm指标准毫升/分钟，slm指标准升/分钟，氧气和氮气的混合气体的通气时间为5-30min。
步骤S104：在硅片正面的氧化层上进行RIE制绒；
本步骤中的RIE制绒采用CF4、H2和CHF3的混合气体作为刻蚀气体，在硅片表面形成针状绒面。
步骤S105：去除RIE制绒后的损伤层；
本步骤采用HF和HNO3的混合酸对硅片正面进行腐蚀，去除RIE制绒后的损伤层。
步骤S106：在所述硅片正面进行PECVD镀膜，形成氮化硅减反膜；
本步骤采用PECVD的方法沉积氮化硅膜，氮化硅膜的折射率为2.0-2.5，厚度为50nm-200nm。
步骤S107：在硅片背面印刷背电极和铝背场；
步骤S108：在硅片正面印刷正电极浆料形成正电极；
步骤S109：对硅片进行烧结形成太阳能电池。
如图2所示，本发明所述的制备方法制得的一种高效晶硅太阳能电池从上至下依次包括正电极1、氮化硅膜2、二氧化硅3、N型硅4、P型硅衬底5、铝背场6和背电极7。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明在硅片抛光面上进行磷扩散，得到均匀性好的PN结，然后采用二氧化硅钝化扩散面，使得硅片正面具有较低的表面复合速率，再在二氧化硅上做RIE制绒，达到降低反射率的目的。本发明克服了直接在硅表面制绒引起的硅表面复合速率增加和扩散不均匀的问题，提升晶硅太阳能电池的光电转换效率。
下面以具体实施例进一步描述本发明：
实施例1
一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
A：采用NaOH溶液对硅片双面抛光,NaOH溶液的浓度为10％。
B：在硅片正面采用管式三氯氧磷扩散方法进行高方阻磷扩散；
C：采用HF、H2SO4和HNO3的混合酸去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；
D：采用炉管氧化方式在硅片正面生长氧化层，将硅片放置于扩散炉中通入氮气和氧气，升温至800℃后，硅片与氧气反应生成二氧化硅；氧气和氮气的流量分别为500sccm和5slm，氧气和氮气的混合气体的通气时间为5min；
E:采用CF4、H2和CHF3的混合气体作为刻蚀气体在硅片正面的氧化层上进行RIE制绒；
F:采用HF和HNO3的混合酸对硅片正面进行腐蚀，去除RIE制绒后的损伤层；
G:在所述硅片正面采用PECVD的方法沉积氮化硅膜，形成氮化硅减反膜,氮化硅膜的折射率为2.0，厚度为50nm。
F：在硅片背面印刷背电极和铝背场；
G：在硅片正面印刷正电极浆料形成正电极；
H：对硅片进行烧结形成太阳能电池。
实施例2
一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
A：采用NaOH溶液对硅片双面抛光,NaOH溶液的浓度为20％。
B：在硅片正面采用管式三氯氧磷扩散方法进行高方阻磷扩散；
C：采用HF、H2SO4和HNO3的混合酸去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；
D：采用炉管氧化方式在硅片正面生长氧化层，将硅片放置于扩散炉中通入氮气和氧气，升温至850℃后，硅片与氧气反应生成二氧化硅；氧气和氮气的流量分别为750sccm和8slm，氧气和氮气的混合气体的通气时间为18min；
E:采用CF4、H2和CHF3的混合气体作为刻蚀气体在硅片正面的氧化层上进行RIE制绒；
F:采用HF和HNO3的混合酸对硅片正面进行腐蚀，去除RIE制绒后的损伤层；
G:在所述硅片正面采用PECVD的方法沉积氮化硅膜，形成氮化硅减反膜,氮化硅膜的折射率为2.3，厚度为125nm。
F：在硅片背面印刷背电极和铝背场；
G：在硅片正面印刷正电极浆料形成正电极；
H：对硅片进行烧结形成太阳能电池。
实施例3
一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
A：采用NaOH溶液对硅片双面抛光,NaOH溶液的浓度为30％。
B：在硅片正面采用管式三氯氧磷扩散方法进行高方阻磷扩散；
C：采用HF、H2SO4和HNO3的混合酸去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；
D：采用炉管氧化方式在硅片正面生长氧化层，将硅片放置于扩散炉中通入氮气和氧气，升温至900℃后，硅片与氧气反应生成二氧化硅；氧气和氮气的流量分别为1000sccm和10slm，氧气和氮气的混合气体的通气时间为30min；
E:采用CF4、H2和CHF3的混合气体作为刻蚀气体在硅片正面的氧化层上进行RIE制绒；
F:采用HF和HNO3的混合酸对硅片正面进行腐蚀，去除RIE制绒后的损伤层；
G:在所述硅片正面采用PECVD的方法沉积氮化硅膜，形成氮化硅减反膜,氮化硅膜的折射率为2.5，厚度为200nm。
F：在硅片背面印刷背电极和铝背场；
G：在硅片正面印刷正电极浆料形成正电极；
H：对硅片进行烧结形成太阳能电池。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对硅片进行双面抛光；
步骤二：在硅片正面进行高方阻磷扩散；
步骤三：去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；
步骤四：在硅片正面生长氧化层；
步骤五：在硅片正面的氧化层上进行RIE制绒；
步骤六：去除RIE制绒后的损伤层；
步骤七：在所述硅片正面进行PECVD镀膜，形成氮化硅减反膜；
步骤八：在硅片背面印刷背电极和铝背场；
步骤九：在硅片正面印刷正电极浆料形成正电极；
步骤十：对硅片进行烧结形成太阳能电池。
2.如权利要求1所述一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤一采用NaOH溶液对硅片双面抛光，NaOH溶液的浓度为10％-30％。
3.如权利要求1所述一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的高方阻磷扩散采用管式三氯氧磷扩散方法对硅片表面掺杂高方阻磷。
4.如权利要求1所述一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤三采用HF、H2SO4和HNO3的混合酸去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结。
5.如权利要求1所述一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤四中的硅片正面氧化是采用炉管氧化方式，将硅片放置于扩散炉中通入氮气和氧气，升温至800-900℃后，硅片与氧气反应生成二氧化硅。
6.如权利要求5所述一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述氧气和氮气的流量分别为500-1000sccm和5-10slm，氧气和氮气的混合气体的通气时间为5-30min。
7.如权利要求1所述一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤五中的RIE制绒，采用CF4、H2和CHF3的混合气体作为刻蚀气体，在硅片表面形成针状绒面。
8.如权利要求1所述一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤六采用HF和HNO3的混合酸对硅片正面进行腐蚀，去除RIE制绒后的损伤层。
9.如权利要求1所述一种高效晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤七采用PECVD的方法沉积氮化硅膜，氮化硅膜的折射率为2.0-2.5，厚度为50nm-200nm。
10.一种高效晶硅太阳能电池,其特征在于，其由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
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