CN110752271A - 一种perc电池的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PERC电池的加工方法,包括背蚀刻工艺,背蚀刻工艺包括以下步骤S1:预处理,通过采用KOH和H2O2预清洗去除硅片表面脏污;S2:漂洗,采用纯水对硅片进行漂洗;S3:碱背抛,采用强碱和碱背抛添加剂,碱背抛添加剂能够进一步抑制KOH和正面PSG反应,加速KOH与背面硅进行刻蚀;S4:后清洗,清洗添加剂残留;S5:酸洗,采用HF和HCL的混合溶液进行清洗;S6:漂洗,采用纯水对硅片进行漂洗;S7:慢提拉,慢提拉水温设置为60~90度;S8:烘干,对硅片进行烘干。本发明具有以下优势:碱背抛成本低,无氮排放,且能进一步提升电池效率,将热氧和磷硅玻璃PSG清洗整合在一起。简化了碱背抛工艺流程,减少了操作人员数量,降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域,特别涉及一种PERC电池的加工方法。
背景技术
PERC电池通过对背场进行进一步钝化从而拥有更高的效率和性价比,近年发展十分迅速并逐步对常规铝背场晶硅电池进行取代,各光伏企业也在持续进行PERC电池扩产。PERC电池整个工艺过程包括:1.制绒—2.扩散—3.激光SE—4.刻蚀—5.正面镀膜—6.背面镀膜—7.激光开槽—8.丝网印刷—9.烧结,传统的刻蚀工艺采用的是HF/HNO3体系,抛光效果一般、成本高而且伴随氮排放不环保,而碱背抛成本低抛光效果更好表面更平整,效率可以提升0.1%,而且更环保,因此整个光伏行业都希望开发利用碱抛光体系取代常规酸抛。
目前市面已有相对成熟的碱背抛添加剂和背抛光方案,但是由于SE会破坏扩散后硅片表面形成的磷硅玻璃PSG,而碱背抛添加剂的工艺原理是抑制与磷硅玻璃面的反应而加速背面硅的反应从而在不破坏正面结构的同时对背面进行背抛光。这样由于SE部分没有磷硅玻璃保护碱背抛过程中会对SE部分进行腐蚀,无法通过SE提升电池效率。因此当前行业内普遍采用的工艺方案是SE后通过管式炉进行热氧化将SE部分的硅重新氧化成磷硅玻璃PSG,然后通过链式机去背面磷硅玻璃,最后通过槽式机进行碱背抛,整个工艺即:1.制绒—2.扩散—3.激光SE—4.(管式热氧化+链式去背面PSG+槽式碱刻蚀)—5.正面镀膜—6.背面镀膜—7.激光开槽—8.丝网印刷—9.烧结。
现有技术具有以下缺陷:1.目前的酸背抛,抛光效果差,电池效率低,成本高且不环保。2.现有碱背抛方案,需增加三套设备,设备投入及生产成本都非常高。3.现有碱背抛方案无法很好的兼容SE工艺,管式热氧方案过于复杂。
发明内容
本发明中的术语解释如下:
碱背抛:用碱体系,通过碱和硅的化学反应对电池背面进行刻蚀抛光,背面越平整反射率越高越容易钝化,电池效率越高。
PERC电池:一种晶硅高效电池结构,通过对电池背面沉积钝化膜使电池拥有更高的电池效率。
SE:激光SE掺杂法是采用扩散时产生的磷硅玻璃层作为掺杂源进行激光扫描,形成重掺杂区,实现电极位置的磷重掺,这样丝网印刷后能够降低电极位置的接触电阻,提升效率。
本发明为了解决现有技术的问题,提供了一种工艺简单,成本较低,能进一步提升电池效率,将热氧和磷硅玻璃PSG清洗整合的一种PERC电池的加工方法。
具体技术方案如下:一种PERC电池的加工方法,包括背蚀刻工艺,背蚀刻工艺包括以下步骤:
S1:预处理,通过采用KOH和H2O2预清洗去除硅片表面脏污;
S2:漂洗,采用纯水对硅片进行漂洗;
S3:碱背抛,采用强碱和碱背抛添加剂,碱背抛添加剂能够进一步抑制KOH和正面PSG反应,加速KOH与背面硅进行刻蚀;
S4:后清洗,清洗添加剂残留;
S5:酸洗,采用HF和HCL的混合溶液进行清洗;
S6:漂洗,采用纯水对硅片进行漂洗;
S7:慢提拉,慢提拉水温设置为60~90度;
S8:烘干,对硅片进行烘干。
以下为本发明的附属技术方案。
进一步的,在进行背蚀刻工艺之前,先进行链式氧化工艺,链式氧化工艺包括以下步骤:
S10:上料,激光SE后硅片正面朝上;
S20:热氧化,硅片氧化,氧化腔体温度范围为500~900度,氧气通入流量为0.1~20slm,氮气通入流量为0.1-20slm;
S30:喷水膜,氧化完成后表面喷射水膜;
S40:酸洗,在酸槽中采用浓度为2~20%HF酸清洗,清洗掉背面和四周的磷硅玻璃psg从而后续可通过槽式机对背面进行碱刻蚀;
S50:漂洗,在水槽中进行漂洗;
S60:烘干,将硅片表面水吹干;
S70:下料,通过下料机构使硅片下料。
进一步的,所述步骤S1中,所述KOH和H2O2 浓度范围为5~30%,温度为50~75度。
进一步的,步骤S3中,所述强碱为碱浓度为5~30%的KOH或者NaOH。
进一步的,步骤S4中,通过采用KOH和H2O2进行清洗。
进一步的,步骤S5中,HF和HCL的浓度为10~50%。
进一步的,步骤S8中,烘干温度为80~95度,通过鼓风机和高效过滤器持续鼓风同时通入1~20slm氮气。
进一步的,在步骤S30中,喷水膜是在硅片表面喷射一定量的纯水,在表面张力作用下纯水均匀分布在硅片表面进行保护。
进一步的,在步骤S20中,氧化腔体长度为20~1000cm。
进一步的,步骤S1工艺时间为1-3min,步骤S2工艺时间为1-3min,步骤S1工艺时间为3-6min,步骤S4工艺时间为1-3min,步骤S5工艺时间为1-3min,步骤S6工艺时间为1-3min,步骤S7工艺时间为1-3min;步骤S8工艺时间为6-8min。
本发明的技术效果:本发明的一种PERC电池的加工方法具有以下优势:1、碱背抛成本低,无氮排放,且能进一步提升电池效率。2、开创性的开发了链式热氧,将热氧和磷硅玻璃PSG清洗整合在一起。3、简化了碱背抛工艺流程,减少了操作人员数量,降低了生产成本。
具体实施方式
下面,结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明,但本发明并不局限于所列的实施例。
本实施例的一种PERC电池的加工方法,包括背蚀刻工艺,背蚀刻工艺包括以下步骤:S1:预处理,通过采用KOH和H2O2预清洗去除硅片表面脏污;S2:漂洗,采用纯水对硅片进行漂洗;S3:碱背抛,采用强碱和碱背抛添加剂,碱背抛添加剂能够进一步抑制KOH和正面PSG反应,加速KOH与背面硅进行刻蚀;S4:后清洗,清洗添加剂残留;S5:酸洗,采用HF和HCL的混合溶液进行清洗;S6:漂洗,采用纯水对硅片进行漂洗;S7:慢提拉,慢提拉水温设置为60~90度;S8:烘干,对硅片进行烘干。上述技术方案简化了碱背抛工艺流程,减少了操作人员数量,降低了生产成本;此外,无氮排放,且能进一步提升电池效率。本实施例中,步骤S1工艺时间为1-3min,步骤S2工艺时间为1-3min,步骤S1工艺时间为3-6min,步骤S4工艺时间为1-3min,步骤S5工艺时间为1-3min,步骤S6工艺时间为1-3min,步骤S7工艺时间为1-3min;步骤S8工艺时间为6-8min。
本实施例中,所述步骤S1中,所述KOH和H2O2浓度范围为5~30%,温度为50~75度。
本实施例中,步骤S3中,所述强碱为碱浓度为5~30%的KOH或者NaOH,进一步抑制KOH和正面PSG反应。
本实施例中,步骤S4中,通过采用KOH和H2O2进行清洗。
本实施例中,步骤S5中,HF和HCL的浓度为10~50%。
本实施例中,步骤S8中,烘干温度为80~95度,通过鼓风机和高效过滤器持续鼓风同时通入1~20slm氮气。
本实施例中,在进行背蚀刻工艺之前,先进行链式氧化工艺,链式氧化工艺包括以下步骤:
S10:上料,激光SE后硅片正面朝上;S20:热氧化,硅片氧化,氧化腔体温度范围为500~900度,氧气通入流量为0.1~20slm,氮气通入流量为0.1-20slm;S30:喷水膜,氧化完成后表面喷射水膜;S40:酸洗,在酸槽中采用浓度为2~20%HF酸清洗,清洗掉背面和四周的磷硅玻璃psg从而后续可通过槽式机对背面进行碱刻蚀;S50:漂洗,在水槽中进行漂洗;S60:烘干,将硅片表面水吹干;S70:下料,通过下料机构使硅片下料,具体的,通过下料机构将硅片依次***花篮中。通过上述技术方案,开创性的开发了链式热氧,将热氧和磷硅玻璃PSG清洗整合到一起。
本实施例中,在步骤S30中,喷水膜是在硅片表面喷射一定量的纯水,在表面张力作用下纯水均匀分布在硅片表面进行保护。
本实施例中,在步骤S20中,氧化腔体长度为20~1000cm。
本实施例中,在步骤S10中,硅片盛放在载片盒中上料。
本实施例在进行链式氧化工艺时采用链式热氧和磷硅玻璃清洗一体机,激光SE后硅片正面朝上放置进入链式热氧和磷硅玻璃清洗一体机。链式热氧和磷硅玻璃清洗一体机包括自动上料装置,氧化单元,清洗单元和下料单元。具体的,所述上料装置包括载片盒,吹气头和真空吸盘,载片盒用于盛放硅片,所述载片盒容量为200~800片。吹气头用于将硅片分离的,吹气头通过对堆叠在一起的硅片上沿进行吹气使硅片相互分离,方便后续吸盘吸附;真空吸盘用于将硅片吸附,硅片通过吸盘吸附从载片盒移至传送皮带上,再通过伺服电机带动皮带转动。所述氧化单元包括陶瓷滚轮,石英外壳,加热灯管,通气***和抽风装置,所述陶瓷滚轮可选的材质包括zro2、Al2O3、TiO2等为基体的耐高温耐腐蚀的高强度陶瓷材料,所述滚轮间距设定为1~20cm,滚轮根数为5~50根,氧化腔体长度为20~1000cm,可选的所述链式机可为匹配前后工序产能的5、8、10道链式机型。所述石英外壳优选的可采用方形或者弧形腔体结构,石英外壳内部均匀排布加热灯管,同时外壳表面包覆保温隔热棉。通气***用于供应氧气和氮气,所述氧气氮气通过石英管均匀排布在氧化腔体底部,同时石英管上均匀分布圆孔,确保气体均匀通入。石英外壳两侧设置抽风***,以阻隔相邻槽体酸气、脏污颗粒进入氧化腔体内。所述清洗单元包括水膜装置、酸槽、水槽和烘干装置,水膜装置通过电磁阀的控制在硅片经过装置时在硅片表面喷射一定量的纯水,在表面张力作用下纯水均匀分布在硅片表面进行保护。酸槽由补水***和HF补液***组成,该酸槽用于去除侧面和背面psg磷硅玻璃,正面在水膜保护下不会进行反应。下料单元包括传动滚轮,花篮装载区和花篮传动匹皮带,从而将硅片输出。
本实施例的一种PERC电池的加工方法具有以下优势:1、碱背抛成本低,无氮排放,且能进一步提升电池效率。2、开创性的开发了链式热氧,将热氧和磷硅玻璃PSG清洗整合在一起。3、简化了碱背抛工艺流程,减少了操作人员数量,降低了生产成本。
需要指出的是,上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种PERC电池的加工方法,其特征在于,包括背蚀刻工艺,背蚀刻工艺包括以下步骤:
S1:预处理,通过采用KOH和H2O2预清洗去除硅片表面脏污;
S2:漂洗,采用纯水对硅片进行漂洗;
S3:碱背抛,采用强碱和碱背抛添加剂,碱背抛添加剂能够进一步抑制KOH和正面PSG反应,加速KOH与背面硅进行刻蚀;
S4:后清洗,清洗添加剂残留;
S5:酸洗,采用HF和HCL的混合溶液进行清洗;
S6:漂洗,采用纯水对硅片进行漂洗;
S7:慢提拉,慢提拉水温设置为60~90度;
S8:烘干,对硅片进行烘干。
2.根据权利要求1所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,在进行背蚀刻工艺之前,先进行链式氧化工艺,链式氧化工艺包括以下步骤:
S10:上料,激光SE后硅片正面朝上;
S20:热氧化,硅片氧化,氧化腔体温度范围为500~900度,氧气通入流量为0.1~20slm,氮气通入流量为0.1-20slm;
S30:喷水膜,氧化完成后表面喷射水膜;
S40:酸洗,在酸槽中采用浓度为2~20%HF酸清洗,清洗掉背面和四周的磷硅玻璃psg从而后续可通过槽式机对背面进行碱刻蚀;
S50:漂洗,在水槽中进行漂洗;
S60:烘干,将硅片表面水吹干;
S70:下料,通过下料机构使硅片下料。
3.根据权利要求1所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述KOH和H2O2 浓度范围为5~30%,温度为50~75度。
4.根据权利要求1所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,步骤S3中,所述强碱为碱浓度为5~30%的KOH或者NaOH。
5.根据权利要求1所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,步骤S4中,通过采用KOH和H2O2进行清洗。
6.根据权利要求1所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,步骤S5中,HF和HCL的浓度为10~50%。
7.根据权利要求1所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,步骤S8中,烘干温度为80~95度,通过鼓风机和高效过滤器持续鼓风同时通入1~20slm氮气。
8.根据权利要求2所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,在步骤S30中,喷水膜是在硅片表面喷射一定量的纯水,在表面张力作用下纯水均匀分布在硅片表面进行保护。
9.根据权利要求2所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,在步骤S20中,氧化腔体长度为20~1000cm。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的PERC电池的加工方法,其特征在于,步骤S1工艺时间为1-3min,步骤S2工艺时间为1-3min,步骤S1工艺时间为3-6min,步骤S4工艺时间为1-3min,步骤S5工艺时间为1-3min,步骤S6工艺时间为1-3min,步骤S7工艺时间为1-3min;步骤S8工艺时间为6-8min。
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