CN105470345A - 一种超薄多晶硅太阳能电池片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄多晶硅太阳能电池片的制备方法，包括如下步骤：采用130±20微米的硅片，前清洗-制绒-扩散-扩散后退火-等离子刻蚀-第一次超声波振荡-后清洗-等离子气相沉积-第二次超声波振荡-丝网印刷-烧结-烧结后退火-检测。本发明可以降低硅片成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体地涉及一种超薄多晶硅太阳能电池片的制备方法劳强度的方法。
背景技术
太阳能电池的通用制备工艺为：前清洗—制绒—扩散—等离子刻蚀—后清洗—等离子气相沉积—丝网印刷—烧结—检测。其中，采用的硅片为200微米左右。
然而，硅片厚度200微米中，P-N结的结深一般在0.3-0.5微米以内，实际吸收光谱的硅片厚度在50-60微米，已吸收90％以上，所以，200微米的厚度完全没有必要。但目前市场上的多晶硅电池的硅片的厚度在200微米(±20微米)，之所以市场上无以上超薄硅片用来做电池，并不是因为切割技术不能达到，例如，201120425060.X公开了一种太阳能电池的超薄硅片，包括硅片体，其特征是所述硅片体的厚度为120微米至160微米，表面成四棱锥绒面。CN200820030960.2公开了一种超薄太阳能级硅片,是一种太阳能电池基片材料。其本体为上、下两平行平面组成的方形薄片,方形薄片四角为四个相同的45°倒角,上、下两平面的距离为165ΜM-195ΜM范围,超薄太阳能级硅片上、下两平面表面光洁、平整、无瑕疵,本体的翘曲度小于75ΜM。超薄太阳能级硅片由硅晶圆棒切割而成。而主要是因为:硅片到电池片的3h加工过程中，经过多道包含高温和液体冷却的工序，太阳能电池的制备工艺为：前清洗—制绒—扩散—等离子刻蚀—后清洗—等离子气相沉积—丝网印刷—烧结—检测。在这些加工过程中，硅片本身易碎，超薄硅片更易碎。为保证碎片率，必须使用一定厚度的硅片。
本申请就是针对此问题产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超薄多晶硅太阳能电池片的制备方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种超薄多晶硅太阳能电池片的制备方法，包括如下步骤：
采用130±20微米的硅片，前清洗—制绒—扩散—扩散后退火—等离子刻蚀—第一次超声波振荡—后清洗—等离子气相沉积—第二次超声波振荡—丝网印刷—烧结—烧结后退火—检测，其中，
1)在制绒工艺中的处理：将两片硅片叠在一起制绒，同时在制绒的溶液中添加质量体积比2-8％醋酸钠；
2)扩散后退火时长15-20min，温度为320-450摄氏度，退火时充氩气保护；
3)一次超声波频率为20KHZ-150KHZ，振荡30-50min；
4)烧结后退火时长10-15min，温度为120-250摄氏度，退火时负压充氩气保护；
5)第二次超声波20KHZ-100KHZ，振荡10-20min。
在本发明的较佳实施例中，第一次超声波50KHZ-80KHZ，振荡35-40min。
在本发明的较佳实施例中，第二次超声波20KHZ-45KHZ，振荡12-15min。
在本发明中，前清洗/制绒/扩散/等离子刻蚀/后清洗/等离子气相沉积/丝网印刷/烧结/检测这些步骤为：
去损伤层：去除硅片表面在硅片切割过程中造成的损伤层。首先，用有机溶剂(如甲苯等)初步去油，再用清洗剂去除残留的有机和无机杂质，在每种清洗液清洗后都用去离子水漂洗干净。然后，进行表面腐蚀，在腐蚀液中每面蚀去约10μm，其作用是去除表面的切片机械损伤，暴露出晶格完整的硅表面。
硅片制绒：在晶体硅片表面形成绒面结构，并确保表面织构细密均匀及清洁。在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过制绒后的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。
扩散：在硅片表明形成均匀的p-n结。杂质元素在高温时(800-830摄氏度)由于热扩散运动进入基体，它在基体中的分布视杂质元素种类、初始浓度及扩散温度而异。对扩散的要求是获得适合于太阳电池p-n结需要的结深和扩散层方块电阻。
等离子刻蚀：扩散完成的电池正背面和边缘均形成了p-n结，边缘的p-n结必须除去，通过采用等离子刻蚀方法来除去边缘的p-n结。
去磷硅玻璃：去除硅片表面在扩散中形成的磷硅玻璃。一般采用HF。
沉积减反射膜：用PECVD的方法，获得有效的钝化和致密均匀的氮化硅减反射膜。
制备光学减反射膜及表面钝化：半导体器件的表面钝化可以有效地减小器件的表面密度，提高器件的稳定性和可靠性。若对硅太阳电池的发射区或基区表面进行钝化，则能有效地降低发射区及基区的表面复合，提高太阳电池的开路电压，从而可提高太阳电池的光电转换效率。太阳电池迎光面的光学减反则能有效地提高太阳电池对光的吸收，从而增加电池短路电流的增益。
丝网印刷及烧结：将制作好减反射膜的太阳电池进行电极制备，电池电极制备采用丝网印刷，在电池的背面先印刷银浆或银铝浆背电极，烘干后将铝浆印刷背电场，再次烘干，然后在电池的正面印刷银浆前电极，最后进行烧结，烧结温度控制在800-880℃左右。
以上这些步骤可以采用现有技术。
本发明的优点如下：
1)在制绒工艺中的处理：正常前清洗和制绒去除损伤层和制造绒面消耗掉的硅片厚度为10微米，本发明在此环节采用单面制绒，即两片硅片叠在一起制绒，可以减少50％的制绒损失。同时在制绒的溶液中添加质量体积比2-8％醋酸钠减缓反应速率，使绒面既小又均匀。
2)在扩散步骤后，增加一道退火工艺，目的是去除超薄硅片在扩散高温造成的内应力(扩散温度一般在830摄氏度)，时长15-20min，温度为320-450摄氏度，退火时充氩气保护。
3)在烧结工艺后,增加一道退火工艺，目的是去除烧结时产生的内应力，烧结温度一般在800摄氏度，时长10-15min，温度为120-250摄氏度，退火时负压充氩气保护。
4)第一次增加振荡，目的减少等离子刻蚀后的内应力；
5)第二次增加振荡，目的减少PECVD环节高温气体沉积对超薄硅片内应力的影响；
采用本发明方案处理，制备的硅片碎片率和目前通用的200微米(±20微米)硅片碎片率相比，没有增加，而由于硅片变薄约1/4-1/3，硅片的成本大大降低。
具体实施方式
实施例1
采用130微米的硅片，前清洗—制绒—扩散—扩散后退火—等离子刻蚀—第一次超声波振荡—后清洗—等离子气相沉积—第二次超声波振荡—丝网印刷—烧结—烧结后退火—检测。
其中，
1)在制绒工艺中的处理：将两片硅片叠在一起制绒，同时在制绒的溶液中添加质量体积比2-8％醋酸钠；
2)扩散后退火时长15-20min，温度为320-450摄氏度，退火时充氩气保护；
3)一次超声波振荡50KHZ，振荡40min；
4)烧结后退火时长10-15min，温度为120-250摄氏度，退火时负压充氩气保护；
5)第二次超声波振荡45KHZ，振荡12min。
整个流程碎片率约1％。
实施例2
采用140微米的硅片，前清洗—制绒—扩散—扩散后退火—等离子刻蚀—第一次超声波振荡—后清洗—等离子气相沉积—第二次超声波振荡—丝网印刷—烧结—烧结后退火—检测。
其中，
1)在制绒工艺中的处理：将两片硅片叠在一起制绒，同时在制绒的溶液中添加质量体积比2-8％醋酸钠；
2)扩散后退火时长15-20min，温度为320-450摄氏度，退火时充氩气保护；
3)一次超声波振荡波振荡80KHZ，振荡35min；
4)烧结后退火时长10-15min，温度为120-250摄氏度，退火时负压充氩气保护；
5)第二次超声波振荡20KHZ，振荡15min。
整个流程碎片率约1％。
实施例3
采用150微米的硅片，前清洗—制绒—扩散—扩散后退火—等离子刻蚀—第一次超声波振荡—后清洗—等离子气相沉积—第二次超声波振荡—丝网印刷—烧结—烧结后退火—检测，其中，
1)在制绒工艺中的处理：将两片硅片叠在一起制绒，同时在制绒的溶液中添加质量体积比2-8％醋酸钠；
2)扩散后退火时长15-20min，温度为320-450摄氏度，退火时充氩气保护；
3)一次超声波振荡70KHZ，振荡30min；
4)烧结后退火时长10-15min，温度为120-250摄氏度，退火时负压充氩气保护；
5)第二次超声波振荡40KHZ，振荡15min。
整个流程碎片率约1％。
Claims (3)
1.一种超薄多晶硅太阳能电池片的制备方法，采用130±20微米的硅片，经过以下步骤
制备：
前清洗—制绒—扩散—扩散后退火—等离子刻蚀—第一次超声波振荡—后清洗—等离子气相沉积—第二次超声波振荡—丝网印刷—烧结—烧结后退火—检测，其中，
1)在制绒工艺中的处理：将两片硅片叠在一起制绒，同时在制绒的溶液中添加质量体积比2-8％醋酸钠；
2)扩散后退火时长15-20min，温度为320-450摄氏度，退火时充氩气保护；
3)一次超声波频率为20KHZ-150KHZ，振荡30-50min；
4)烧结后退火时长10-15min，温度为120-250摄氏度，退火时负压充氩气保护；
5)第二次超声波20KHZ-100KHZ，振荡10-20min。
2.如权利要求1所述的一种超薄多晶硅太阳能电池片的制备方法：其特征在于：第一次超声波50KHZ-80KHZ，振荡35-40min。
3.如权利要求1所述的一种超薄多晶硅太阳能电池片的制备方法劳强度的方法，其特征在于：第二次超声波20KHZ-45KHZ，振荡12-15min。
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