一種單晶硅太陽能電池的刻蝕方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種太陽能電池的制造工藝，具體涉及一種太陽能電池的刻蝕方法。
【背景技術】
[0002] 目前，單晶硅太陽能電池的主要制造工藝已經標準化，其主要步驟如下：
[0003] a、化學清洗及表面織構化處理：通過化學反應使原本光亮的硅片表面形成蜂窩狀 的結構以增加光的吸收；
[0004]b、擴散：P型硅片在擴散后表面變成N型，形成PN結，使得硅片具有光伏效應，擴 散的濃度、深度以及均勻性直接影響太陽能電池的電性能，擴散進雜質的總量用方塊電阻 來衡量，雜質總量越小，方塊電阻越大；
[0005] c、刻蝕：使用等離子刻蝕機對硅片的側面進行刻蝕，該步驟的目的在于去掉擴散 時在硅片邊緣及側面形成的使PN結兩端短路的導電層；
[0006] d、酸洗：使用低濃度的HF對硅片進行浸泡，該步驟的目的是去除擴散時硅片擴散 面產生的SiOjPP205 (磷硅玻璃）；
[0007] e、沉積減反射膜：目前主要有兩類減反射膜：氮化硅膜和氧化鈦膜，主要起減反 射和鈍化的作用；
[0008] f.、印刷電極；
[0009]h.、燒結：使印刷的電極與硅片之間形成合金。
[0010] 現行工藝中單晶硅太陽能電池片通常采用干法刻蝕（即上述步驟C中所說的等離 子刻蝕），而普通濕法刻蝕是指以化學藥液對硅片進行化學腐蝕，以達到刻邊與去除磷硅玻 璃的目的，具體過程如下：
[0011] @、在鏈式設備（如RENA)的反應槽體上鋪滿滾輪，硅片在滾輪上隨著滾輪轉動 向前運動，同時與藥液接觸，并進行反應；
[0012] 0、硅片首先經過藥液配比為330g/L硝酸+30g/L氫氟酸+350g/L硫酸混合液的 工藝槽，藥液溫度為8度，反應時間為90秒。
[0013] O.之后硅片經過清洗段1，藥液為DI水，并保證液體沒過硅片，以達到對硅片清 洗的目的。
[0014] 33.之后娃片經過堿槽，藥液為濃度為5%的氫氧化鉀，反應溫度為20度，反應時 間為10秒，并保證藥液以噴淋的方式對硅片進行沖洗，已達到去除在工藝槽中產生的多孔 娃。
[0015] ?.之后硅片經過清洗段2,藥液為DI水，并保證液體沒過硅片，已到到對硅片清 洗的目的。
[0016] ?.之后硅片經過酸洗槽，藥液為8%濃度的氫氟酸藥液，溫度為常溫，反應時間為 60秒，并確保藥液沒過片子，以確定去除硅片擴散面的磷硅玻璃。
[0017] G.之后硅片經過清洗段3藥液為DI水，并保證液體沒過硅片，已到到對硅片清洗 的目的。
[0018] 現行工藝中，刻蝕堿槽藥液為低濃度的氫氧化鉀，目的是去掉硅片在工藝槽中產 生的多孔硅，但對硅片兩面的絨面并無明顯影響，更無法達到非擴散面拋光的作用。
【發明內容】
[0019] 發明目的：本發明的目的在于為了克服現有技術的不足，提供一種可達到非擴散 面拋光目的的單晶硅太陽能電池的刻蝕方法。
[0020] 技術方案：一種單晶硅太陽能電池的刻蝕方法，包括以下步驟：
[0021] (1)用1號腐蝕液對硅片的非擴散面和側面進行腐蝕，所述1號腐蝕液中含有濃度 為330g/L的硝酸、30g/L的氫氟酸和350g/L的硫酸，反應溫度為8°C;
[0022] (2)用2號腐蝕液對硅片的非擴散面進行腐蝕，所述2號腐蝕液中含有濃度為 50~55g/L的膽堿、250~275g/L的四甲基氫氧化銨（TMAH)和10~12g/L的苯甲酸鈉， 反應溫度為70~80°C;2號腐蝕液只與硅反應，而與磷硅玻璃（磷硅玻璃是擴散工藝中的 反應產物）不反應，故在一定溫度下可在非擴散面達到拋光效果；
[0023] (3)以質量濃度為8%的氫氟酸液腐蝕硅片的擴散面。
[0024] 優選的，所述1號腐蝕液的腐蝕時間為70~100s，保證硅片的非擴散面和側面可 充分與1號腐蝕液接觸，P/N結和磷硅玻璃和1號腐蝕液反應充分，可徹底去除，同時防止 腐蝕時間過久，擴散面沾染到腐蝕液影響太陽能電池的電性能。
[0025] 優選的，所述2號腐蝕液的腐蝕時間為70~100s，使非擴散面經1號腐蝕液腐蝕 后殘留的多孔硅表面得到充分腐蝕，同時去除絨面，最后可得到平滑表面，達到拋光效果， 提升非擴散面的表面質量，從而增加了非擴散面與背場銀漿的有效接觸，以提高電池片的 電轉換效率，所述腐蝕時間可防止過度腐蝕，達到硅片所需厚度。
[0026] 有益效果：本發現在不增加工藝復雜度的情況下，使用2號腐蝕液的有機堿混合 液代替氫氧化鉀對非擴散面進行腐蝕，又因為有機堿混合液只與硅反應，且能到到拋光效 果，同時有機堿液與磷硅玻璃幾乎不反應，生產中的硅片經過1號腐蝕液腐蝕后背面和側 面的磷硅玻璃已被去除，而擴散面磷硅玻璃完好，所以在擴散面不被破壞的情況下使得非 擴散面拋光，從而使得非擴散面與背場銀漿增加有效接觸，以提高電池片短路電流、開路電 壓、并聯電阻及轉換效率。
【附圖說明】
[0027] 圖1為采用本發明刻蝕方法后硅片絨面的顯微鏡圖片；
[0028] 圖2為采用現有技術刻蝕方法后硅片絨面的顯微鏡圖片；
[0029] 圖3為采用本發明刻蝕方法后硅片的平整度；
[0030] 圖4為采用現有技術刻蝕方法后硅片絨面的平整度。
【具體實施方式】
[0031] 下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施 例。
[0032] 實施例1 :本實施例中采用的太陽能電池原材料為P型單晶硅片，電阻率0.5~ 3Q?cm刻蝕方法包括以下步驟：
[0033] 在鏈式設備的反應槽體上鋪滿滾輪，硅片在滾輪上隨著滾輪向前運動，在運動過 程中與藥液接觸進行反應。首先，1號腐蝕液為其中包括硝酸濃度330g/L、氫氟酸濃度30g/ L和硫酸濃度350g/L的酸混合液，藥液溫度為8°C，反應時間為90s，保證硅片與1號腐蝕液 充分接觸；之后硅片經過清洗段，藥液為DI水，并保證DI水沒過硅片；隨后，將含有50g/L 膽堿、250g/L四甲基氫氧化銨（TMAH)和10g/L苯甲酸鈉的混合液制成2號腐蝕液，將2號 腐蝕液置于堿槽，硅片經過堿槽腐蝕，反應溫度為75度，反應時間為90秒，并保證2號腐蝕 液以噴淋的方式對硅片進行沖洗，已達到非擴散面拋光的目的；之后硅片再進行清洗，藥液 為DI水，并保證DI水沒過硅片；最后硅片經過酸洗槽，藥液為質量濃度為8 %的氫氟酸藥 液，溫度為常溫20~25°C，反應時間為60秒，并確保藥液沒過硅片，以確定去除硅片擴散面 的磷硅玻璃；硅片最后清洗，藥液為DI水，并保證液體沒過硅片。
[0034] 將10塊硅片平均分為兩組，分別使用上述刻蝕方法和現有技術中的刻蝕方法，進 行效果對比，用光學顯微鏡分別觀察刻蝕后硅片背面的絨面，使用本發明刻蝕的絨面如圖1 所示，采用【背景技術】中方法進行刻蝕的絨面如圖2所示，通過圖像對比可得，采用發明方法 拋光后絨面平整性明顯提高，同時蜂窩狀絨面（普通絨面為蜂窩狀）消失，這樣的拋光絨面 有以下幾點優勢：有利于硅片與背面漿料的良好接觸，背面鋁背場可形成鏡面反射，穿透硅 片的那部分光可以再次反射回硅材料，拋光后絨面表面損傷降低，電性能有效提高。
[0035] 分析得到的兩組絨面平整度，本發明的絨面平整度分析如圖3所示，普通方法得 到的絨面平整度分析如圖4所示，圖中橫坐標為硅片表面橫向位移、縱坐標為絨面波動；可 以看出本實施例方法拋光后絨面平整性明顯增加，且表面損傷明顯減少。
[0036] 再將兩組硅片的電性能進行對比，如下表所示，其中，編號為奇數的采用的是實施 例中的刻蝕方法，編號為偶數的采用的是普通刻蝕方法：
【主權項】
1. 一種單晶娃太陽能電池的刻蝕方法，其特征在于：包括w下步驟： (1) 用1號腐蝕液對娃片的非擴散面和側面進行腐蝕，所述1號腐蝕液中含有濃度為 330g/L的硝酸、30g/L的氨氣酸和350g/L的硫酸，反應溫度為8°C ; (2) 用2號腐蝕液對娃片的非擴散面進行腐蝕，所述2號腐蝕液中含有濃度為50~55g/ L的膽堿、250~275g/L的四甲基氨氧化錠（TMAH)和10~12g/L的苯甲酸鋼，反應溫度為 70-80 °C ； (3) W質量濃度為8%的氨氣酸液腐蝕娃片的擴散面。
2. 根據權利要求1所述的單晶娃太陽能電池的刻蝕方法，其特征在于：所述1號腐蝕 液的腐蝕時間為70~100s。
3. 根據權利要求1所述的單晶娃太陽能電池的刻蝕方法，其特征在于：所述2號腐蝕 液的腐蝕時間為70~100s。
【專利摘要】本發明公開了一種單晶硅太陽能電池的刻蝕方法，用2號腐蝕液對硅片的非擴散面進行腐蝕，所述2號腐蝕液中含有濃度為50~55g/L的膽堿、250~275g/L的四甲基氫氧化銨(TMAH)和10~12g/L的苯甲酸鈉，反應溫度為70~80℃。本發現在不增加工藝復雜度的情況下，使用2號腐蝕液的有機堿混合液代替氫氧化鉀對非擴散面進行腐蝕，又因為有機堿混合液只與硅反應，且能達到拋光效果，同時有機堿液與磷硅玻璃幾乎不反應，生產中的硅片經過1號腐蝕液腐蝕后背面和側面的磷硅玻璃已被去除，而擴散面磷硅玻璃完好，所以在擴散面不被破壞的情況下使得非擴散面拋光，從而使得非擴散面與背場銀漿增加有效接觸，以提高電池片短路電流、開路電壓、并聯電阻及轉換效率。
【IPC分類】H01L31-18, H01L21-306
【公開號】CN104659156
【申請號】CN201510094766
【發明人】王守志, 勾憲芳, 王鵬, 姜利凱
【申請人】中節能太陽能科技（鎮江）有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年3月3日