CN107482081B - 太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池 - Google Patents
太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107482081B CN107482081B CN201710597264.3A CN201710597264A CN107482081B CN 107482081 B CN107482081 B CN 107482081B CN 201710597264 A CN201710597264 A CN 201710597264A CN 107482081 B CN107482081 B CN 107482081B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon wafer
- solar cell
- water
- cleaning
- cleaning solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 325
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 325
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 325
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 290
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 152
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 148
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 51
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 97
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 97
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 68
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 62
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 49
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 37
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 21
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 126
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 94
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 89
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 80
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 71
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 65
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 63
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 40
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 35
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 33
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 24
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 12
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 8
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 8
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 8
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- -1 silicon dioxide Chemical compound 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池。太阳能电池片的制备方法包括如下步骤:使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗,其中,第一清洗液包括氧化剂和水,且第一清洗液中的氧化剂的体积百分含量为1.2%~2.1%;将清洗后的硅片依次进行扩散和蚀刻;使用第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗,再形成电极,得到太阳能电池片,其中,第二清洗液包括氧化剂和水,且第二清洗液中的氧化剂的体积百分含量为1.2%~2.1%。上述制备方法得到的太阳能电池片具有较高的开路电压。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池的制造领域,特别是涉及一种太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池。
背景技术
随着常规能源的日益枯竭,可再生能源如太阳能、风能和水能等的有效利用成为了人们研究的重点。其中,太阳能作为取之不竭用之不尽的自然能源,被广泛地应用于各行各业。在太阳能电池制造工艺中,太阳能电池片作为太阳能电池的核心部件,其各项性能参数直接影响着太阳能电池的发电效率。
在现有技术中,太阳能电池片的制备包含很多步骤,其中,包括制绒、扩散和刻蚀等许多步骤都需要使用大量的纯水,目前行业内标准规定:纯水的电阻率需要大于17mΩ,才能用于太阳能电池片的生产。尽管如此,纯水中仍然存在一些影响太阳能电池片的洁净度的杂质,这些杂质会导致太阳能电池片表面产生陷阱效应和复合效应,使得太阳能电池片的开路电压较低,从而导致太阳能电池片的光电转化效率较低。
发明内容
基于此,有必要提供一种能够得到具有较高的开路电压的太阳能电池片的制备方法。
此外,还提供一种太阳能电池片和太阳能电池。
一种太阳能电池片的制备方法,包括如下步骤:
使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗,其中,所述第一清洗液包括氧化剂和水,且所述第一清洗液中的所述氧化剂的体积百分含量为1.2%~2.1%;
将清洗后的所述硅片依次进行扩散和蚀刻;
使用第二清洗液对蚀刻后的所述硅片进行清洗,再形成电极,得到太阳能电池片,其中,所述第二清洗液包括氧化剂和水,且所述第二清洗液中的所述氧化剂的体积百分含量为1.2%~2.1%。
由于水中存在一些影响硅片洁净度的杂质,这些杂质包括金属类的杂质和微生物,会影响太阳能电池片的洁净度,而上述太阳能电池片的制备方法通过使用含有氧化剂的第一清洗液对制绒后的硅片以及使用含有氧化剂的第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗,氧化剂能够与金属类的杂质发生反应形成可溶性盐,使金属类的杂质溶解而去除;同时,氧化剂还能够使水中的微生物变性,甚至杀灭而去除,防止水中的杂质聚集在硅片表面,从而提高了硅片的洁净度;另外,在第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗之前的步骤中会残留部分杂质在硅片上,第一清洗液中的氧化剂能够将这些残留的杂质除去;且在第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗之前的步骤中会残留部分杂质在硅片上,第二清洗液中的氧化剂也能够将这些残留的杂质除去;其中,这些杂质不仅包括水和化学试剂中的金属类的杂质和微生物,还包括由于人为因素而引入的金属类的杂质和微生物;残留的杂质的除去进一步提高了硅片的洁净度。因此,硅片的洁净度的提升,使由该硅片制成的太阳能电池片的洁净度得到了提升,减少了由于杂质的存在而导致的太阳能电池片表面的陷阱效应和复合效应,从而提升了太阳能电池片的开路电压,进一步提高了太阳能电池片的光电转换效率,最终使包括该太阳能电池片的太阳能电池具有较高的开路电压和光电转换率。
在其中一个实施例中,所述第一清洗液中的所述氧化剂为H2O2或O3,所述第二清洗液中的所述氧化剂为H2O2或O3。
在其中一个实施例中,所述第一清洗液中的所述水为去离子水或蒸馏水,所述第二清洗液中的所述水为去离子水或蒸馏水。
在其中一个实施例中,所述使用第一清洗液对制绒后的所述硅片进行清洗的方法为喷淋或浸泡;所述使用第二清洗液对蚀刻后的所述硅片进行清洗的方法为喷淋或浸泡。
在其中一个实施例中,所述使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗的步骤中,所述硅片的清洗时间为40秒~50秒,清洗温度为20℃~25℃。
在其中一个实施例中,所述使用第二清洗液对蚀刻后的所述硅片进行清洗的步骤中,所述硅片的清洗时间为40秒~50秒,清洗温度为20℃~25℃。
在其中一个实施例中,所述硅片进行制绒的步骤之后,在所述使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗的步骤之前,还包括对所述硅片依次进行水洗、碱洗、水洗和酸洗的步骤。
在其中一个实施例中,其特征在于,在所述将清洗后的所述硅片依次进行扩散和蚀刻的步骤之后,在所述使用第二清洗液对蚀刻后的所述硅片进行清洗的步骤之前,还包括对所述硅片依次进行水洗、碱洗、水洗和酸洗的步骤。
一种上述任一项所述的太阳能电池片的制备方法制备得到的太阳能电池片。
一种太阳能电池,包括上述任一项所述的太阳能电池片的制备方法制备得到的太阳能电池片。
附图说明
图1为一实施方式的太阳能电池片制备方法的流程图;
图2为实施例1和实施例7的太阳能电池片在波长为300纳米~1100纳米下的EQE(外量子效率)的曲线图;
图3为实施例1和实施例7的太阳能电池片在波长为300纳米~1100纳米下的IQE(内量子效率)的曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
如图1所示,一实施方式的太阳能电池片的制备方法,能够制备具有较高的开路电压的太阳能电池片和具有较高开路电压的太阳能电池。该太阳能电池片的制备方法包括如下步骤:
步骤S110:使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗。
其中,第一清洗液包括氧化剂和水,且第一清洗液中的氧化剂的体积百分含量为1.2%~2.1%。
由于水中存在一些影响硅片洁净度的杂质,这些杂质包括金属类的杂质和微生物,会影响太阳能电池片的洁净度,而上述第一清洗液包括氧化剂,氧化剂能够与金属类的杂质发生反应形成可溶性盐,使金属类的杂质溶解而去除;同时,氧化剂还能够使水中的微生物变性,甚至杀灭而去除,防止水中的杂质聚集在制绒后的硅片的表面上,从而提高了硅片的洁净度;另外,在第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗之前的步骤中会残留部分杂质在硅片上,这些杂质不仅包括水和化学试剂中的金属类的杂质和微生物,还包括由于人为因素而引入的金属类的杂质和微生物,第一清洗液中的氧化剂也能够将这些残留的杂质除去,进一步提高了硅片的洁净度。硅片的洁净度的提升,使由该硅片制成的太阳能电池片的洁净度得到了提升,减少了由于杂质的存在而导致的太阳能电池片表面的陷阱效应和复合效应,从而提升了太阳能电池片的开路电压,进而提高了太阳能电池片的光电转换效率,最终使包括该太阳能电池片的太阳能电池具有较高的开路电压和光电转换率。
具体地,使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗的步骤中,硅片的清洗温度为20℃~25℃,硅片的清洗时间为40秒~50秒,以使制绒后的硅片得到充分的清洗。
其中,第一清洗液中的氧化剂为H2O2或O3,优选为H2O2,因为H2O2易溶于水,能够与水以任意比例混合,且H2O2在水中能够分解成H2O和O2,不会向第一清洗液中引入新的杂质,进一步保证了第一清洗液的洁净度。
其中,第一清洗液中的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
其中,使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗的方式为喷淋或浸泡。
在步骤S110之前还包括硅片的制绒步骤:使用制绒液对硅片进行化学腐蚀,以去除硅片表面的杂质损伤层,进而在硅片上形成金字塔绒面结构。
具体地,制绒液由HNO3、HF和水组成,且制绒液中HNO3的质量百分含量为52%~55%,制绒液中HF的质量百分含量为9%~10%。硅片的化学腐蚀的时间为1分钟~3分钟,硅片的化学腐蚀的温度为4℃~8℃。
其中,硅片为多晶P型硅片或多晶N型硅片。
其中,制绒液中的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
其中,使用制绒液对硅片进行化学腐蚀的方式为喷淋或浸泡。
在硅片的制绒步骤之后,在步骤S110之前,还包括对制绒后的硅片依次进行水洗、碱洗、水洗和酸洗的步骤。其中,对制绒后的硅片进行水洗,以去除硅片表面的制绒液,防止硅片表面被过度地化学腐蚀而破坏已形成的绒面结构;再进行碱洗,以中和未被水洗下的酸;接着再进行水洗,去除残留在硅片表面的碱液;最后进行酸洗,去除硅片表面的硅氧化物,如二氧化硅,使硅片更易脱水,且去除硅片表面的金属离子。
具体地,对制绒后的硅片进行水洗的步骤为:使用水在20℃~25℃下对制绒后的硅片清洗30秒~40秒。其中,水洗的方式为喷淋或浸泡;水洗所用的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
对制绒后的硅片进行水洗之后的碱洗的步骤为:使用第一碱液在20℃~25℃下对制绒并水洗后的硅片清洗30秒~40秒。其中,碱洗的方式为喷淋或浸泡;第一碱液由碱和水组成,且第一碱液中的碱的质量百分含量为2.0%~2.5%;第一碱液中的碱为KOH或NaOH,优选为KOH,因为KOH的价格相对较低,从而节省生产成本;第一碱液中的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
对制绒后的硅片进行碱洗的步骤之后的水洗的步骤为:使用水在20℃~25℃下对碱洗后的硅片清洗30秒~40秒。其中,水洗的方式为喷淋或浸泡;水洗所用的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
其中,对制绒后的硅片进行碱洗的步骤之后的酸洗的步骤为:使用第一酸液在20℃~25℃下对碱洗并水洗后的硅片清洗30秒~40秒。其中,酸洗的方式为喷淋或浸泡;第一酸液由HCl、HF和水组成;HF能够去除硅片表面的硅氧化物,如二氧化硅,使硅片更易脱水;而HCl能够去除硅片表面的金属离子;其中,第一酸液中的HF的质量百分含量为15%~20%;第一酸液中的HCl的质量百分含量为10%~15%。
步骤S120:将清洗后的硅片依次进行扩散和蚀刻。
通过对清洗后的硅片进行扩散,使硅片上形成PN结。通过对扩散后的硅片的上表面和边缘进行蚀刻,以去除扩散后的硅片边缘的N型硅,使得硅片的上表面和下表面相互绝缘,进而防止出现短路和漏电。
其中,形成PN结的方法具体为:以三氯氧磷为液态源,采用热扩散法进行PN结的制作。即将第一清洗液清洗后的硅片放入到扩散炉中,并利用氮气对扩散炉进行吹扫,吹扫的氮气的流量为22升/分钟~30升/分钟;接着,在700℃~850℃的高温下,利用氮气携带三氯氧磷进入扩散炉中,携带三氯氧磷的氮气流量为1.2升/分钟~1.6升/分钟,同时通入氧气,氧气的流量为1.0升/分钟~1.8升/分钟,以使磷源与硅片充分反应,进而形成PN结。
其中,将第一清洗液清洗后的硅片进行扩散之后的蚀刻步骤具体为:使用蚀刻液对扩散后的硅片进行蚀刻,蚀刻液由HNO3、HF和水组成。蚀刻液中的HNO3的质量百分含量为50%~52%,蚀刻液中的HF的质量百分含量为11%~12%;硅片的蚀刻的时间为1分钟~3分钟,硅片的蚀刻的温度为15℃~20℃。
其中,蚀刻液中的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
其中,使用蚀刻液对扩散后的硅片进行蚀刻的方式为喷淋或浸泡。
其中,对第一清洗液清洗后的硅片进行扩散的步骤之后,对扩散后的硅片进行蚀刻的步骤之前,还包括对扩散后的硅片进行水洗的步骤:用水在20℃~25℃下对扩散后的硅片清洗30秒~40秒。水洗的方式为喷淋或者浸泡;水洗所用的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
其中,在步骤S110之后,在步骤S120之前,还包括将第一清洗液清洗后的硅片进行干燥的步骤。具体地,采用压缩气体吹干第一清洗液清洗后的硅片;压缩气体的温度为40℃~50℃,气体为空气或氮气。
步骤S130:使用第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗,再形成电极,得到太阳能电池片。
其中,第二清洗液包括氧化剂和水,且第二清洗液中的氧化剂的体积百分含量为1.2%~2.1%。
由于水中存在一些影响硅片洁净度的杂质,这些杂质包括金属类的杂质和微生物,会影响太阳能电池片的洁净度,而上述第二清洗液包括氧化剂,氧化剂能够与金属类的杂质发生反应形成可溶性盐,使金属类的杂质溶解而去除;同时,氧化剂还能够使水中的微生物变性,甚至杀灭而去除,防止水中的杂质聚集在蚀刻后的硅片表面,从而提高了硅片的洁净度;另外,在第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗之前的步骤中会残留部分杂质在硅片上,这些杂质不仅包括水和化学试剂中的金属类的杂质和微生物,还包括由于人为因素而引入的金属类的杂质和微生物,第二清洗液中的氧化剂也能够将这些残留的杂质除去,进一步提高了硅片的洁净度。硅片的洁净度的提升,使由该硅片制成的太阳能电池片的洁净度得到了提升,减少了由于杂质的存在而导致的太阳能电池片表面的陷阱效应和复合效应,从而提升了太阳能电池片的开路电压,进而提高了太阳能电池片的光电转换效率,最终使包括该太阳能电池片的太阳能电池具有较高的开路电压和光电转换率。
具体地,使用第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗的步骤中,硅片的清洗温度为20℃~25℃,硅片的清洗时间为40秒~50秒,以使蚀刻后的硅片得到充分的清洗。
其中,第二清洗液中的氧化剂为H2O2或O3,优选为H2O2,因为H2O2易溶于水,能够与水以任意比例混合,且H2O2在水中能够分解成H2O和O2,不会向第二清洗液中引入新的杂质,进一步保证了第二清洗液的洁净度。
其中,第二清洗液中的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
其中,使用第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗的方式为喷淋或浸泡。
其中,形成电极的具体步骤为:对第二清洗液清洗后的硅片进行丝网印刷,以使第二清洗液清洗后的硅片上形成正电极和负电极。
在步骤S120之后,在步骤S130之前,还包括对蚀刻后的硅片依次进行水洗、碱洗、水洗和酸洗的步骤。其中,对蚀刻后的硅片进行水洗,用于去除硅片表面的蚀刻液;再进行碱洗,以中和未被水洗下的酸,并去除硅片表面的多孔硅;接着再进行水洗,去除残留在硅片表面碱液;最后进行酸洗,去除硅片表面的硅氧化物,如二氧化硅,使硅片更易脱水。
具体地,对蚀刻后的硅片进行水洗的步骤为:使用水在20℃~25℃下对蚀刻后的硅片清洗30秒~40秒。其中,水洗的方式为喷淋或浸泡;水洗所用的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
对蚀刻后的硅片进行水洗之后的碱洗的步骤为:使用第二碱液在20℃~25℃下对蚀刻并水洗后的硅片清洗30秒~40秒。其中,碱洗的方式为喷淋或浸泡;第二碱液由碱和水组成,且第二碱液中的碱的质量百分含量为1.0%~1.5%;第二碱液中的碱为KOH或NaOH,优选为KOH,因为KOH的价格相对较低,从而节省生产成本;第二碱液中的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
对蚀刻后的硅片进行碱洗的步骤之后的水洗的步骤为:使用水在20℃~25℃下对碱洗后的硅片清洗30秒~40秒。其中,水洗的方式为喷淋或者浸泡;水洗所用的水为去离子水或蒸馏水,优选为去离子水,因为去离子水的生产成本相对较低,有利于工业化的应用。
其中,对蚀刻后的硅片进行碱洗的步骤之后的酸洗的步骤为:使用第二酸液在20℃~25℃下对碱洗并水洗后的硅片清洗30秒~40秒。其中,酸洗的方式为喷淋或浸泡;第二酸液由HF和水组成,HF能够去除硅片表面的硅氧化物,如二氧化硅,使硅片更易脱水;其中,第二酸液中的HF的质量百分含量为10%~15%。
在使用第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗的步骤之后,在再形成电极的步骤之前,还包括将第二清洗液清洗后的硅片干燥、再镀膜的步骤。
具体地,对第二清洗液清洗后的硅片干燥的步骤为:采用压缩气体吹干第二清洗液清洗后的硅片;压缩气体的温度为40℃~50℃,气体为空气或氮气。
对第二清洗液清洗后的硅片进行镀膜的步骤为:采用等离子增强体化学气相沉积法在第二清洗液清洗并吹干的硅片的表面沉积减反射膜,减反射膜能够减少因为光的反射而造成的光的损失,增强吸收光的强度,从而提高最终得到的太阳能电池片的光电转换效率。
其中,减反射膜的主要成分为氮化硅。
上述太阳能电池片的制备方法至少具有以下优点:
(1)由于水中存在一些影响硅片洁净度的杂质,这些杂质包括金属类的杂质和微生物,会影响太阳能电池片的洁净度,而上述太阳能电池片的制备方法通过使用含有氧化剂的第一清洗液对制绒后的硅片以及使用含有氧化剂的第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗,氧化剂能够与金属类的杂质发生反应形成可溶性盐,使金属类的杂质溶解而去除;同时,氧化剂还能够使水中的微生物变性,甚至杀灭而去除,防止水中的杂质聚集在硅片表面,从而提高了硅片的洁净度;另外,在第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗之前的步骤中会残留部分杂质在硅片上,第一清洗液中的氧化剂能够将这些残留的杂质除去;且在第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗之前的步骤中会残留部分杂质在硅片上,第二清洗液中的氧化剂也能够将这些残留的杂质除去;其中,这些杂质不仅包括水和化学试剂中的金属类的杂质和微生物,还包括由于人为因素而引入的金属类的杂质和微生物;残留的杂质的除去进一步提高了硅片的洁净度。因此,硅片的洁净度的提升,使由该硅片制成的太阳能电池片的洁净度得到了提升,减少了由于杂质的存在而导致的太阳能电池片表面的陷阱效应和复合效应,从而提升了太阳能电池片的开路电压,进而提高了太阳能电池片的光电转换效率。
(2)第一清洗液中的氧化剂和第二清洗液中的氧化剂均为H2O2或O3。其中,H2O2能够分解成H2O和O2,而O3能够分解成为O2,H2O2和O3均不会向第一清洗液和第二清洗液中引入新的杂质,保证了第一清洗液和第二清洗液的洁净度,提高了太阳能电池片的洁净度,减少了由于杂质的存在而导致的太阳能电池片表面的陷阱效应和复合效应,从而提升了太阳能电池片的开路电压,进而提高了太阳能电池片的光电转换效率。
一实施方式的太阳能电池片,由上述太阳能电池片的制备方法得到。由于其制备过程包括使用第一清洗液对制绒后硅片进行清洗的步骤以及使用第二清洗液对蚀刻后的硅片进行清洗的步骤,避免了水中的杂质残留在最终的太阳能电池片中,同时,还去除了在太阳能电池片的制备过程中已残留在硅片上的杂质,提高了最终得到的太阳能电池片的洁净度,减少了由于杂质的存在而导致的太阳能电池片表面的陷阱效应和复合效应,从而提升了太阳能电池片的开路电压,进而提高了太阳能电池片的光电转换效率。
一实施方式的太阳能电池包括上述太阳能电池片。由于一实施方式得到的太阳能电池片的洁净度得到了提升,且此太阳能电池片的开路电压和光电转换效率均得到了提升,使得包括此太阳能电池片的太阳能电池的洁净度得到了提升,进而提升了太阳能电池的开路电压,最终提高了太阳能电池的光电转换效率。
以下为具体实施例部分。
实施例1
本实施例的太阳能电池片的制备过程如下:
(1)在4℃的条件下,将多晶硅片浸泡在硝酸和氢氟酸的混合溶液中1分钟,接着用去离子水在室温下对硅片喷淋30秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为3:1,且硝酸的质量百分浓度为65%,氢氟酸的质量百分浓度为48.4%。
(2)用质量百分含量为2.0%的KOH的水溶液在室温下对步骤(1)得到的硅片喷淋40秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋30秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(3)用HF和HCl的混合水溶液在室温下对步骤(2)得到的硅片喷淋40秒。其中,HF和HCl的混合水溶液中的HF的质量百分含量为15%,HCl的质量百分含量为10%;HF和HCl的混合水溶液中的水为去离子水。
(4)用过氧化氢的水溶液在室温下对步骤(3)得到的硅片喷淋40秒,然后用40℃的压缩空气将硅片吹干。其中,过氧化氢的体积百分含量为4%,过氧化氢为电子级,纯度为30%;过氧化氢的水溶液中的水为去离子水。
(5)将步骤(4)吹干后的硅片放入到扩散炉中,并利用氮气对扩散炉进行吹扫,氮气的流量为22升/分钟;接着,在700℃的温度下,利用氮气携带三氯氧磷进入扩散炉中,携带三氯氧磷的氮气流量为1.2升/分钟,同时通入氧气,氧气的流量为1.0升/分钟,以使磷源与硅片充分反应,进而形成PN结;用去离子水在常温下对扩散后的硅片喷淋30秒;最后,采用四探针法测定扩散并水洗后硅片的方阻,选取方阻稳定在85Ω~95Ω的硅片进行后续操作。
(6)用硝酸和氢氟酸的混合溶液在20℃的条件下对步骤(5)得到的硅片浸泡1分钟,然后用去离子水在室温下对硝酸和氢氟酸的混合溶液浸泡后的硅片浸泡40秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为4:1,硝酸的质量百分浓度65%,氢氟酸的质量百分浓度为48.4%。
(7)用质量百分含量为1.0%的KOH的水溶液在室温下对步骤(6)得到的硅片浸泡40秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液浸泡后的硅片浸泡40秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(8)用HF的水溶液在室温下对步骤(7)得到的硅片浸泡40秒。其中,HF的质量百分含量为10%,HF的水溶液中的水为去离子水。
(9)用过氧化氢的水溶液在室温下对步骤(8)得到的硅片浸泡40秒,然后用40℃的压缩氮气将硅片吹干。其中,过氧化氢的体积百分含量为4%,过氧化氢为电子级,纯度为30%;过氧化氢的水溶液中的水为去离子水。
(10)将步骤(9)吹干的硅片转移至PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition,等离子体增强化学的气相沉积法)装置中,用等离子增强体化学气相沉积法在吹干的硅片表面沉积一层减反射膜。
(11)对镀有减反射膜的硅片进行丝网印刷,使硅片上形成正电极和负电极,即得到太阳能电池片。
(12)对太阳能电池片进行测试分选。
实施例2
本实施例的太阳能电池片的制备过程如下:
(1)在6℃的条件下,将多晶硅片浸泡在硝酸和氢氟酸的混合溶液中3分钟,接着用去离子水在室温下对硅片喷淋35秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为4:1,且硝酸的质量百分含量68%,氢氟酸的质量百分含量为48.4%。
(2)用质量百分含量为2.3%的KOH的水溶液在室温下对步骤(1)得到的硅片喷淋35秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋35秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(3)用HF和HCl的混合水溶液在室温下对步骤(2)得到的硅片喷淋35秒。其中,HF和HCl的混合水溶液中的HF的质量百分含量为17%,HCl的质量百分含量为13%;HF和HCl的混合水溶液中的水为去离子水。
(4)用过氧化氢的水溶液在室温下对步骤(3)得到的硅片喷淋45秒,然后用45℃的压缩空气将硅片吹干。其中,过氧化氢的体积百分含量为5%,过氧化氢为电子级,纯度为33%;过氧化氢的水溶液中的水为去离子水。
(5)将步骤(4)吹干后的硅片放入到扩散炉中,并利用氮气对扩散炉进行吹扫,氮气的流量为25升/分钟;接着,在800℃的高温下,利用氮气携带三氯氧磷进入扩散炉中,携带三氯氧磷的氮气流量为1.4升/分钟,同时通入氧气,氧气的流量为1.4升/分钟,以使磷源与硅片充分反应,进而形成PN结;用去离子水在常温下对扩散后的硅片喷淋35秒;最后,采用四探针法测定扩散并水洗后硅片的方阻,选取方阻稳定在85Ω~95Ω的硅片进行后续操作。
(6)用硝酸和氢氟酸的混合溶液在17℃的条件下对步骤(5)得到的硅片喷淋2分钟,然后用去离子水在室温下对硝酸和氢氟酸的混合溶液喷淋后的硅片喷淋35秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为5.5:1,且硝酸的质量百分含量68%,氢氟酸的质量百分含量为48.4%。
(7)用质量百分含量为1.2%的KOH的水溶液在室温下对步骤(6)得到的硅片喷淋35秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋35秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(8)用HF的水溶液在室温下对步骤(7)得到的硅片喷淋35秒。其中,HF的质量百分含量为13%,HF的水溶液中的水为去离子水。
(9)用过氧化氢的水溶液在室温下对步骤(8)得到的硅片喷淋45秒,然后用45℃的压缩空气将硅片吹干。其中,过氧化氢的体积百分含量为5%,过氧化氢为电子级,纯度为33%;过氧化氢的水溶液中的水为去离子水。
(10)将步骤(9)吹干的硅片转移至PECVD装置中,用等离子增强体化学气相沉积法在吹干的硅片表面沉积一层减反射膜。
(11)对镀有减反射膜的硅片进行丝网印刷,使硅片上形成正电极和负电极,即得到太阳能电池片。
(12)对太阳能电池片进行测试分选。
实施例3
本实施例的太阳能电池片的制备过程如下:
(1)在8℃的条件下,用硝酸和氢氟酸的混合溶液对多晶硅片喷淋2分钟,接着用蒸馏水在室温下对硅片浸泡40秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为5:1,且硝酸的质量百分含量68%,氢氟酸的质量百分含量为49.6%。
(2)用质量百分含量为2.5%的KOH的水溶液在室温下对步骤(1)得到的硅片浸泡30秒,然后用蒸馏水在室温下对KOH的水溶液浸泡后的硅片浸泡30秒。其中,KOH的水溶液的水为蒸馏水。
(3)用HF和HCl的混合水溶液在室温下对步骤(2)得到的硅片浸泡30秒。其中,HF和HCl的混合水溶液中的HF的质量百分含量为20%,HCl的质量百分含量为15%;HF和HCl的混合水溶液中的水为蒸馏水。
(4)用过氧化氢溶液在室温下对步骤(3)得到的硅片浸泡50秒,然后用50℃的压缩氮气将硅片吹干。其中,过氧化氢的体积百分含量为6%,过氧化氢为电子级,纯度为35%;过氧化氢溶液中的水为蒸馏水。
(5)将步骤(4)吹干后的硅片放入到扩散炉中,并利用氮气对扩散炉进行吹扫,氮气的流量为30升/分钟;接着,在850℃的高温下,利用氮气携带三氯氧磷进入扩散炉中,携带三氯氧磷的氮气流量为1.6升/分钟,同时通入氧气,氧气的流量为1.8升/分钟,以使磷源与硅片充分反应,进而形成PN结;用蒸馏水在常温下对扩散后的硅片浸泡40秒;最后,采用四探针法测定扩散并水洗后硅片的方阻,选取方阻稳定在85Ω~95Ω的硅片进行后续操作。
(6)用硝酸和氢氟酸的混合溶液在15℃的条件下对步骤(5)得到的硅片浸泡3分钟,然后用蒸馏水在室温下对硝酸和氢氟酸的混合溶液浸泡后的硅片浸泡30秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为7:1,且硝酸的质量百分含量68%,氢氟酸的质量百分含量为49.6%。
(7)用质量百分含量为1.5%的KOH的水溶液在室温下对步骤(6)得到的硅片喷淋30秒,然后用蒸馏水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋30秒。其中,KOH的水溶液的水为蒸馏水。
(8)用HF的水溶液在室温下对步骤(7)得到的硅片喷淋30秒。其中,HF的质量百分含量为15%,HF的水溶液中的水为蒸馏水。
(9)用过氧化氢的水溶液在室温下对步骤(8)得到的硅片喷淋50秒,然后用50℃的压缩空气将硅片吹干。其中,过氧化氢的体积百分含量为6%,过氧化氢为电子级,纯度为35%;过氧化氢的水溶液中的水为蒸馏水。
(10)将步骤(9)吹干的硅片转移至PECVD装置中,用等离子增强体化学气相沉积法在吹干的硅片表面沉积一层减反射膜。
(11)对镀有减反射膜的硅片进行丝网印刷,使硅片上形成正电极和负电极,即得到太阳能电池片。
(12)对太阳能电池片进行测试分选。
实施例4
本实施例的太阳能电池片的制备过程如下:
(1)在4℃的条件下,将多晶硅片浸泡在硝酸和氢氟酸的混合溶液中1分钟,接着用去离子水在室温下对硅片喷淋30秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为3:1,且硝酸的质量百分浓度为65%,氢氟酸的质量百分浓度为48.4%。
(2)用质量百分含量为2.0%的KOH的水溶液在室温下对步骤(1)得到的硅片喷淋40秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋30秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(3)用HF和HCl的混合水溶液在室温下对步骤(2)得到的硅片喷淋40秒。其中,HF和HCl的混合水溶液中的HF的质量百分含量为15%,HCl的质量百分含量为10%;HF和HCl的混合水溶液中的水为去离子水。
(4)用臭氧水在室温下对步骤(3)得到的硅片喷淋40秒,然后用40℃的压缩空气将硅片吹干。其中,臭氧水中的O3的体积百分含量为1.2%;臭氧水中的水为去离子水。
(5)将步骤(4)吹干后的硅片放入到扩散炉中,并利用氮气对扩散炉进行吹扫,氮气的流量为22升/分钟;接着,在700℃的温度下,利用氮气携带三氯氧磷进入扩散炉中,携带三氯氧磷的氮气流量为1.2升/分钟,同时通入氧气,氧气的流量为1.0升/分钟,以使磷源与硅片充分反应,进而形成PN结;用去离子水在常温下对扩散后的硅片喷淋30秒;最后,采用四探针法测定扩散并水洗后硅片的方阻,选取方阻稳定在85Ω~95Ω的硅片进行后续操作。
(6)用硝酸和氢氟酸的混合溶液在20℃的条件下对步骤(5)得到的硅片浸泡1分钟,然后用去离子水在室温下对硝酸和氢氟酸的混合溶液浸泡后的硅片浸泡40秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为4:1,硝酸的质量百分浓度65%,氢氟酸的质量百分浓度为48.4%。
(7)用质量百分含量为1.0%的KOH的水溶液在室温下对步骤(6)得到的硅片浸泡40秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液浸泡后的硅片浸泡40秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(8)用HF的水溶液在室温下对步骤(7)得到的硅片浸泡40秒。其中,HF的质量百分含量为10%,HF的水溶液中的水为去离子水。
(9)用臭氧水在室温下对步骤(8)得到的硅片浸泡40秒,然后用40℃的压缩氮气将硅片吹干。其中,臭氧水中的O3的体积百分含量为1.2%;臭氧水中的水为去离子水。
(10)将步骤(9)吹干的硅片转移至PECVD装置中,用等离子增强体化学气相沉积法在吹干的硅片表面沉积一层减反射膜。
(11)对镀有减反射膜的硅片进行丝网印刷,使硅片上形成正电极和负电极,即得到太阳能电池片。
(12)对太阳能电池片进行测试分选。
实施例5
本实施例的太阳能电池片的制备过程如下:
(1)在6℃的条件下,将多晶硅片浸泡在硝酸和氢氟酸的混合溶液中3分钟,接着用去离子水在室温下对硅片喷淋35秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为4:1,且硝酸的质量百分含量68%,氢氟酸的质量百分含量为48.4%。
(2)用质量百分含量为2.3%的KOH的水溶液在室温下对步骤(1)得到的硅片喷淋35秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋35秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(3)用HF和HCl的混合水溶液在室温下对步骤(2)得到的硅片喷淋35秒。其中,HF和HCl的混合水溶液中的HF的质量百分含量为17%,HCl的质量百分含量为13%;HF和HCl的混合水溶液中的水为去离子水。
(4)用臭氧水在室温下对步骤(3)得到的硅片喷淋45秒,然后用45℃的压缩空气将硅片吹干。其中,臭氧水中的O3的体积百分含量为1.65%;臭氧水中的水为去离子水。
(5)将步骤(4)吹干后的硅片放入到扩散炉中,并利用氮气对扩散炉进行吹扫,氮气的流量为25升/分钟;接着,在800℃的高温下,利用氮气携带三氯氧磷进入扩散炉中,携带三氯氧磷的氮气流量为1.4升/分钟,同时通入氧气,氧气的流量为1.4升/分钟,以使磷源与硅片充分反应,进而形成PN结;用去离子水在常温下对扩散后的硅片喷淋35秒;最后,采用四探针法测定扩散并水洗后硅片的方阻,选取方阻稳定在85Ω~95Ω的硅片进行后续操作。
(6)用硝酸和氢氟酸的混合溶液在17℃的条件下对步骤(5)得到的硅片喷淋2分钟,然后用去离子水在室温下对硝酸和氢氟酸的混合溶液喷淋后的硅片喷淋35秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为5.5:1,且硝酸的质量百分含量68%,氢氟酸的质量百分含量为48.4%。
(7)用质量百分含量为1.2%的KOH的水溶液在室温下对步骤(6)得到的硅片喷淋35秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋35秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(8)用HF的水溶液在室温下对步骤(7)得到的硅片喷淋35秒。其中,HF的质量百分含量为13%,HF的水溶液中的水为去离子水。
(9)用臭氧水在室温下对步骤(8)得到的硅片喷淋45秒,然后用45℃的压缩氮气将硅片吹干。其中,臭氧水中的O3的体积百分含量为1.65%;臭氧水中的水为去离子水。
(10)将步骤(9)吹干的硅片转移至PECVD装置中,用等离子增强体化学气相沉积法在吹干的硅片表面沉积一层减反射膜。
(11)对镀有减反射膜的硅片进行丝网印刷,使硅片上形成正电极和负电极,即得到太阳能电池片。
(12)对太阳能电池片进行测试分选。
实施例6
本实施例的太阳能电池片的制备过程如下:
(1)在8℃的条件下,用硝酸和氢氟酸的混合溶液对多晶硅片喷淋2分钟,接着用蒸馏水在室温下对硅片浸泡40秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为5:1,且硝酸的质量百分含量68%,氢氟酸的质量百分含量为49.6%。
(2)用质量百分含量为2.5%的KOH的水溶液在室温下对步骤(1)得到的硅片浸泡30秒,然后用蒸馏水在室温下对KOH的水溶液浸泡后的硅片浸泡30秒。其中,KOH的水溶液的水为蒸馏水。
(3)用HF和HCl的混合水溶液在室温下对步骤(2)得到的硅片浸泡30秒。其中,HF和HCl的混合水溶液中的HF的质量百分含量为20%,HCl的质量百分含量为15%;HF和HCl的混合水溶液中的水为蒸馏水。
(4)用臭氧水在室温下对步骤(3)得到的硅片浸泡50秒,然后用50℃的压缩氮气将硅片吹干。其中,臭氧水中的O3的体积百分含量为2.1%;臭氧水中的水为蒸馏水。
(5)将步骤(4)吹干后的硅片放入到扩散炉中,并利用氮气对扩散炉进行吹扫,氮气的流量为30升/分钟;接着,在850℃的高温下,利用氮气携带三氯氧磷进入扩散炉中,携带三氯氧磷的氮气流量为1.6升/分钟,同时通入氧气,氧气的流量为1.8升/分钟,以使磷源与硅片充分反应,进而形成PN结;用蒸馏水在常温下对扩散后的硅片浸泡40秒;最后,采用四探针法测定扩散并水洗后硅片的方阻,选取方阻稳定在85Ω~95Ω的硅片进行后续操作。
(6)用硝酸和氢氟酸的混合溶液在15℃的条件下对步骤(5)得到的硅片浸泡3分钟,然后用蒸馏水在室温下对硝酸和氢氟酸的混合溶液浸泡后的硅片浸泡30秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为7:1,且硝酸的质量百分含量68%,氢氟酸的质量百分含量为49.6%。
(7)用质量百分含量为1.5%的KOH的水溶液在室温下对步骤(6)得到的硅片喷淋30秒,然后用蒸馏水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋30秒。其中,KOH的水溶液的水为蒸馏水。
(8)用HF的水溶液在室温下对步骤(7)得到的硅片喷淋30秒。其中,HF的质量百分含量为15%,HF的水溶液中的水为蒸馏水。
(9)用臭氧水在室温下对步骤(8)得到的硅片喷淋50秒,然后用50℃的压缩空气将硅片吹干。其中,臭氧水中的O3的体积百分含量为2.1%;臭氧水中的水为蒸馏水。
(10)将步骤(9)吹干的硅片转移至PECVD装置中,用等离子增强体化学气相沉积法在吹干的硅片表面沉积一层减反射膜。
(11)对镀有减反射膜的硅片进行丝网印刷,使硅片上形成正电极和负电极,即得到太阳能电池片。
(12)对太阳能电池片进行测试分选。
实施例7
本实施例的太阳能电池片的制备过程如下:
(1)在4℃的条件下,将多晶硅片浸泡在硝酸和氢氟酸的混合溶液中1分钟,接着用去离子水在室温下对硅片喷淋30秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中硝酸和氢氟酸的体积比为3:1,且硝酸的质量百分浓度为65%,氢氟酸的质量百分浓度为48.4%。
(2)用质量百分含量为2.0%的KOH的水溶液在室温下对步骤(1)得到的硅片喷淋40秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液喷淋后的硅片喷淋30秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(3)用HF和HCl的混合水溶液在室温下对步骤(2)得到的硅片喷淋40秒,接着用去离子水将HF和HCl的混合水溶液喷淋后的硅片喷淋40秒,然后用40℃的压缩空气将硅片吹干。其中,HF和HCl的混合水溶液中的HF的质量百分含量为15%,HCl的质量百分含量为10%;HF和HCl的混合水溶液中的水为去离子水。
(4)将步骤(3)吹干后的硅片放入到扩散炉中,并利用氮气对扩散炉进行吹扫,氮气的流量为22升/分钟;接着,在700℃的高温下,利用氮气携带三氯氧磷进入扩散炉中,携带三氯氧磷的氮气流量为1.2升/分钟,同时通入氧气,氧气的流量为1.0升/分钟,以使磷源与硅片充分反应,进而形成PN结;用去离子水在常温下对扩散后的硅片喷淋30秒;最后,采用四探针法测定扩散并水洗后硅片的方阻,选取方阻稳定在85Ω~95Ω的硅片进行后续操作。
(5)用硝酸和氢氟酸的混合溶液在20℃的条件下对步骤(4)得到的硅片浸泡1分钟,然后用去离子水在室温下对硝酸和氢氟酸的混合溶液浸泡后的硅片浸泡40秒。其中,硝酸和氢氟酸的混合溶液中的硝酸和氢氟酸的体积比为4:1,硝酸的质量百分浓度65%,氢氟酸的质量百分浓度为48.4%。
(6)用质量百分含量为1.0%的KOH的水溶液在室温下对步骤(5)得到的硅片浸泡40秒,然后用去离子水在室温下对KOH的水溶液浸泡后的硅片浸泡40秒。其中,KOH的水溶液的水为去离子水。
(7)用HF的水溶液在室温下对步骤(6)得到的硅片浸泡40秒,接着用去离子水将HF的水溶液浸泡后的硅片浸泡40秒,然后用40℃的压缩氮气将硅片吹干。其中,HF的质量百分含量为10%,HF的水溶液中的水为去离子水。
(8)将步骤(7)吹干的硅片转移至PECVD装置中,用等离子增强体化学气相沉积法在吹干的硅片表面沉积一层减反射膜。
(9)对镀有减反射膜的硅片进行丝网印刷,使硅片上形成正电极和负电极,即得到太阳能电池片。
(10)对太阳能电池片进行测试分选。
测试:
(1)采用Halm高精度I-V测试***测定实施例1~实施例7的太阳能电池片的Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)、Rs(串联电阻)和Rsh(并联电阻)。将测定得到的Uoc(开路电压)和Isc(短路电流)均带入公式1中,分别计算实施例1~实施例7的太阳能电池片的FF(填充因子,%)。将测定得到的Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)和推算出的FF(填充因子,%)带入公式2计算实施例1~实施例7的太阳能电池片的Eta(光电转换效率,%)。
其中,用测定得到的Uoc(开路电压)和Isc(短路电流)计算FF(填充因子,%)和Pmax(太阳能电池片的最佳输出功率,w)的公式1如下:
FF=Pmax×10^8/(Uoc×Isc) 公式1
公式1中,FF为太阳能电池片的光电填充因子(%),Uoc为太阳能电池片的开路电压(mV),Isc为太阳能电池片的短路电流(mA)。
其中,用测定得到的Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)和推算出的FF(填充因子,%)计算出Eta(光电转换效率,%)的公式2如下:
Eta=Uoc×Isc×FF×100/(Pmax×S×10^6) 公式2
公式2中,Eta为太阳能电池片的光电转换效率(%),Pmax为太阳能电池片的最佳输出功率(w),Uoc为太阳能电池片的开路电压(mV),Isc为太阳能电池片的短路电流(mA),S为太阳能电池片的面积(mm2)。
其中,实施例1~实施例7的太阳能电池片Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)、Rs(串联电阻)、Rsh(并联电阻)、FF(填充因子)和Eta(光电转化效率)详见表1。
表1表示的是实施例1~实施例7的太阳能电池片的Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)、Rs(串联电阻)、Rsh(并联电阻)、FF(填充因子)和Eta(光电转化效率)。
表1
从表1中可以看出,实施例1~实施例6的太阳能电池片的填充因子至少为79.85%,均高于实施例7的太阳能电池片的填充因子,说明实施例1~实施例6的太阳能电池片的质量优于实施例7的太阳能电池片。这是因为在实施例1~实施例6中,使用了含有氧化剂的清洗液对扩散后的硅片、对蚀刻后的硅片均进行了清洗,避免了水中的杂质聚集在硅片,且清洗液中的氧化剂还能够将硅片上已残留的杂质去除,提高了太阳能电池片的洁净度,从而提高了太阳能电池片的质量。
实施例1~实施例6的太阳能电池片的并联电阻至少为300.6Ω,远高于实施例7的太阳能电池片的并联电阻,这是因为在实施例1~实施例6中,使用了含有氧化剂的清洗液对扩散后的硅片、对蚀刻后的硅片均进行了清洗,避免了水中的杂质聚集在硅片,且清洗液中的氧化剂还能够将硅片上已残留的杂质去除,提高了太阳能电池片的洁净度,减少了因为杂质的存在而导致的太阳能电池片的漏电,从而使得太阳电池片的并联电阻得到了提升。其中,实施例2的太阳能电池片的并联电阻最高,为305.2Ω,比实施例7的太阳能电池片的并联电阻提高了113.6Ω。
实施例1~实施例6的太阳能电池片的开路电压至少为634.9mV,均高于实施例7的太阳能电池片的开路电压,这是因为在实施例1~实施例6中,使用了含有氧化剂的清洗液对扩散后的硅片、对蚀刻后的硅片均进行了清洗,避免了水中的杂质聚集在硅片,且清洗液中的氧化剂还能够将硅片上已残留的杂质去除,提高了太阳能电池片的洁净度,减少了因为杂质的存在而导致的陷阱作用和复合作用,从而提高了太阳能电池片的开路电压。此外,实施例1~实施例6的太阳能电池片的并联电阻高于实施例7的太阳能电池片的并联电阻,在没有光照射太阳能电池片的情况下,实施例1~实施例6的太阳能电池片的PN结的反向漏电电流小于实施例7的太阳能电池片的PN结的反向漏电电流,从而导致实施例1~实施例6的太阳能电池片的开路电压高于实施例7的太阳能电池片的开路电压。其中,实施例2的太阳能电池片的开路电压为635.9mV,比实施例7的太阳能电池片的开路电压提高了1.6mV。
由于实施例1~实施例6的太阳能电池片的开路电压和填充因子均高于实施例7的太阳能电池片的开路电压和填充因子,最终使得实施例1~实施例6的太阳能电池片的光电转换效率均高于实施例7的太阳能电池片的光电转换效率,且实施例1~实施例6的太阳能电池片的光电转换效率比实施例7的太阳能电池片的光电转换效率均提高了0.02%~0.05%。
此外,实施例1~实施例3的太阳能电池片的开路电压、并联电阻、填充因子和光电转换效率分别略高于实施例4~实施例6的太阳能电池片的开路电压、并联电阻、填充因子和光电转换效率,可能是因为O3的稳定性较差,在水中极易分解和挥发,进而导致O3略有损失。
(2)采用光谱响应测试仪(QEX7,美国光伏测量有限公司)测定实施例1和实施例7的太阳能电池片在波长为300纳米~1100纳米下的EQE(外量子效率)和IQE(内量子效率);其中,得到的实施例1和实施例7的太阳能电池片在波长为300纳米~1100纳米下的EQE(外量子效率)详见图2,得到的实施例1和实施例7的太阳能电池片在波长为300纳米~1100纳米下的IQE(内量子效率)详见图3。
从图2和图3中可以看出,当波长为300纳米~900纳米时,实施例1的太阳能电池片的外量子效率高于实施例7的太阳能电池片的外量子效率,且实施例1的太阳能电池片的内量子效率高于实施例7的太阳能电池片的内量子效率,说明了实施例1的太阳能电池片对外部入射到太阳能电池片表面的光子的利用率高于实施例7的太阳能电池片对外部入射到太阳能电池片表面的光子的利用率;在一定程度上,也说明了实施例1的太阳能电池片对光的反射或透射低于实施例7的太阳能电池片对光的反射或透射。由于波长为300纳米~900纳米的光主要是被太阳能电池片的表面吸收,而太阳能电池片的表面容易因为杂质的存在而产生陷阱作用和复合作用,从而减少太阳能电池片表面对光的吸收和利用,进而使太阳能电池片的量子效率降低。在实施例1的制备方法中,使用了含有氧化剂的清洗液对扩散后的硅片、对蚀刻后的硅片均进行了清洗,避免了水中的杂质聚集在硅片,且清洗液中的氧化剂还能够将硅片上已残留的杂质去除,提高了太阳能电池片的洁净度,减少了因为杂质的存在而导致的陷阱作用和复合作用,从而提高了太阳能电池片对光子的吸收和利用率,降低了太阳能电池片对光的反射和透射,提高了太阳能电池片的量子效率,最终也提升了太阳能电池片的光电转换效率。
另外,由于在太阳能电池片的制备过程中添加了含有氧化剂的清洗液进行清洗,提高了太阳能电池片的洁净度,减少了因为杂质的存在而导致的陷阱作用和复合作用,提高了制备得到的太阳能电池片的开路电压和光电转换效率,进一步提高了包括该太阳能电池片的太阳能电池的开路电压和光电转换效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种太阳能电池片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗,其中,所述第一清洗液由氧化剂和水构成,且所述第一清洗液中的所述氧化剂的体积百分含量为1.65%~2.1%,所述硅片为多晶P型硅片或多晶N型硅片,所述第一清洗液中的所述氧化剂为H2O2,清洗时间为40秒~50秒,清洗温度为20℃~25℃;
将清洗后的所述硅片依次进行扩散和蚀刻;
使用第二清洗液对蚀刻后的所述硅片进行清洗,再形成电极,得到太阳能电池片,其中,所述第二清洗液由氧化剂和水构成,且所述第二清洗液中的所述氧化剂的体积百分含量为1.65%~2.1%,所述第二清洗液中的所述氧化剂为H2O2;
其中,所述使用第一清洗液对制绒后的硅片进行清洗的步骤之前还包括对制绒后的硅片依次进行水洗、碱洗、水洗和酸洗的步骤。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法,其特征在于,所述第一清洗液中的所述水为去离子水或蒸馏水,所述第二清洗液中的所述水为去离子水或蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法,其特征在于,所述使用第一清洗液对制绒后的所述硅片进行清洗的方法为喷淋或浸泡;所述使用第二清洗液对蚀刻后的所述硅片进行清洗的方法为喷淋或浸泡。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法,其特征在于,所述使用第二清洗液对蚀刻后的所述硅片进行清洗的步骤中,所述硅片的清洗时间为40秒~50秒,清洗温度为20℃~25℃。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法,其特征在于,在所述将清洗后的所述硅片依次进行扩散和蚀刻的步骤之后,在所述使用第二清洗液对蚀刻后的所述硅片进行清洗的步骤之前,还包括对所述硅片依次进行水洗、碱洗、水洗和酸洗的步骤。
6.一种如权利要求1~5任一项所述的太阳能电池片的制备方法制备得到的太阳能电池片。
7.一种太阳能电池,其特征在于,包括权利要求6所述的太阳能电池片。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710597264.3A CN107482081B (zh) | 2017-07-20 | 2017-07-20 | 太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710597264.3A CN107482081B (zh) | 2017-07-20 | 2017-07-20 | 太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107482081A CN107482081A (zh) | 2017-12-15 |
CN107482081B true CN107482081B (zh) | 2020-06-12 |
Family
ID=60595132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710597264.3A Active CN107482081B (zh) | 2017-07-20 | 2017-07-20 | 太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107482081B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109686651A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-26 | 江苏林洋光伏科技有限公司 | 太阳能电池的臭氧清洗方法 |
CN111554776B (zh) * | 2020-04-30 | 2022-03-29 | 英利能源(中国)有限公司 | 一种黑硅制绒片的清洗方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002512168A (ja) * | 1998-04-21 | 2002-04-23 | ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト | 高純度精製過酸化水素水溶液、その製法及び使用 |
CN102709401A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-03 | 英利能源(中国)有限公司 | 一种n型太阳能电池制作方法 |
CN106057981A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-10-26 | 东莞南玻光伏科技有限公司 | 黑硅的制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110041910A1 (en) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
TWI472049B (zh) * | 2009-12-14 | 2015-02-01 | Ind Tech Res Inst | 太陽能電池的製造方法 |
KR20150089700A (ko) * | 2014-01-28 | 2015-08-05 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 태양전지의 표면 처리 방법 |
-
2017
- 2017-07-20 CN CN201710597264.3A patent/CN107482081B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002512168A (ja) * | 1998-04-21 | 2002-04-23 | ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト | 高純度精製過酸化水素水溶液、その製法及び使用 |
CN102709401A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-03 | 英利能源(中国)有限公司 | 一种n型太阳能电池制作方法 |
CN106057981A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-10-26 | 东莞南玻光伏科技有限公司 | 黑硅的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107482081A (zh) | 2017-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113972302A (zh) | TOPCon电池及其制备方法和电器设备 | |
WO2021136196A1 (zh) | 一种具有金字塔叠加结构的单晶硅片 | |
JP6553731B2 (ja) | N型両面電池のウェットエッチング方法 | |
CN104037257B (zh) | 太阳能电池及其制造方法、单面抛光设备 | |
CN102212885B (zh) | 多晶硅太阳能电池片的制绒方法 | |
CN112542531B (zh) | 一种硅片预处理及异质结电池制备方法 | |
JP2008311291A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
CN111933752A (zh) | 一种太阳能电池及其制备方法 | |
KR20130092494A (ko) | 태양 전지의 제조 방법 및 태양 전지 | |
CN106409977B (zh) | 一种太阳能电池硅片的清洗方法、太阳能电池的制备方法 | |
US9123840B2 (en) | Solar cell element manufacturing method, solar cell element, and solar cell module | |
CN115332390B (zh) | 太阳能电池及其制备方法 | |
CN110943144A (zh) | 一种异质结电池的制绒清洗方法 | |
CN107482081B (zh) | 太阳能电池片及其制备方法和太阳能电池 | |
CN113410333A (zh) | Perc太阳能电池碱抛正面保护工艺 | |
CN116741877A (zh) | 一种tbc电池制备方法及tbc电池 | |
CN113675300A (zh) | 一种异质结电池的制备方法 | |
CN113471311B (zh) | 一种异质结电池及其制备方法 | |
CN114220882A (zh) | 一种太阳能晶硅电池的制备方法及太阳能晶硅电池 | |
JP6330108B1 (ja) | 高光電変換効率太陽電池及び高光電変換効率太陽電池の製造方法 | |
CN112652671A (zh) | 制绒方法、单晶硅片及单晶硅太阳电池 | |
CN111370537A (zh) | 一种离子注入后的清洗方法 | |
CN106133916B (zh) | 太阳能电池光接收表面的钝化 | |
CN109300999A (zh) | 一种高效晶硅太阳能电池制备方法及其制备的电池 | |
CN109830564B (zh) | 一种太阳能电池片的背抛光工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |