一種高效太陽電池的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及太陽電池領域，具體涉及一種高效太陽電池的制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著光伏產業的快速發展，晶硅太陽電池以其高性價比的優勢得到了迅速發展。 目前晶硅太陽電池領域一般單純的采用選擇性發射極技術或者單純的采用背拋光技術來 制備太陽電池，例如采用將原料硅片經過制絨在硅片表面形成絨面，再進行拋光、高溫高方 阻擴散(一般溫度在800°C-850°C，擴散方阻在70〇/〇-100〇/〇)、背面印刷背銀、鋁漿后 烘干，經燒結和鍍減反射膜，得到高效太陽電池。中國專利申請CN 201410694985.2公開了 一種RIE制絨的多晶硅太陽電池的制備方法，包括如下步驟：（1)采用等離子體干法刻蝕去 除多晶硅片的前表面損傷層;然后進行RIE制絨；（2)采用鏈式濕法化學處理方法對硅片依 次進行背面腐蝕拋光、RIE損傷層去除以及后清洗處理；（3)采用背靠背插片方式對上述硅 片的絨面進行磷源擴散；（4)將擴散后的硅片進行濕法刻蝕并去除表面PSG，然后在其正表 面沉積鈍化減反射膜；（5)在硅片背面分別印刷背銀、鋁漿后烘干，然后在其正表面印刷正 銀后燒結，即可得到多晶硅太陽電池。其僅單純的采用了背拋光技術，且背面拋光采用 HN03/HF/H2S〇4混合溶液，成本較高。
【發明內容】
[0003] 本發明提供了一種高效太陽電池的制備方法，該方法采用的是先背拋光再制作選 擇性發射極的順序將選擇性發射極技術和背拋光技術結合，可節省對HN〇3和HF大量的成本 消耗，簡單易行，相比全背電極接觸晶硅太陽電池（IBC電池）、異質結等高效電池，不僅可以 減少工藝復雜性，還能進行大規模生產。該方法制備的太陽電池 Uoc、Isc以及Eff得到了顯 著的提高。
[0004] -種高效太陽電池的制備方法，包括步驟：
[0005] 將原料硅片依次經過制絨、擴散、拋光、制作選擇性發射極、鍍減反射膜和絲網印 刷、燒結，得到高效太陽電池；
[0006] 所述的擴散包括:在三氯氧磷氣氛中對制絨后的硅片進行單面低方阻擴散，擴散 后方阻控制在50 Ω /0-55 Ω /?(歐姆/方塊）；
[0007] 所述的拋光包括：硅片的擴散面朝上放入60°C-80°C堿溶液中進行背面拋光，清 洗，烘干；
[0008] 所述的制作選擇性發射極包括:a.在拋光后的硅片的電極柵線區域印刷油墨作為 掩模，烘干；
[0009] b.刻蝕:將硅片的擴散面朝上，在擴散面鋪滿水膜，放入第一HN03/HF混合水溶液 中對硅片背面進行第二次背面拋光(背刻蝕），清洗;再將硅片放入第二HN03/HF混合水溶液 中對無油墨保護的發射極區域進行正刻蝕，形成淺擴散層，清洗；
[0010] c.去油墨處理:將硅片依次經過20°C_30°C粗堿溶液和20°C_30°C精堿溶液將油墨 洗掉，形成清晰的蠟印區域，清洗后將硅片放入HF水溶液中去除硅片上存在的氧化層，清 洗，烘干，硅片上形成選擇性發射極。
[0011] 本發明預先將擴散后方阻控制在50 Ω/0-55Ω/?，利于后清洗（即刻蝕和去油墨 處理)清洗后獲得集中的方阻，方便絲網燒結且燒結時歐姆接觸會更好，得到的太陽電池的 效率EfT會更高且更穩定。
[0012] 本發明拋光過程中選用60°C_80°C堿溶液進行背拋光，避免了以往背拋光采用 HN〇3和HF拋光時硝酸價格高且容易揮發利用率低的不足之處。60°C_80°C堿溶液的拋光效 果更好，如果溫度太高會導致硅片拋光太劇烈，使硅片變薄最終影響開路電壓Uoc、短路電 流Isc以及轉換效率Eff變低。為了達到更好的效果，拋光過程中所述的堿溶液優選質量百 分濃度為10 % -35 %的Κ0Η水溶液或者質量百分濃度為10 % -35 %的NaOH水溶液。拋光過程 中所述背面拋光的時間優選為5.5min-8 . Omin;進一步優選，所述娃片優選以1.5m/min-2.2m/min的速率通過60°C_80°C堿溶液。
[0013] 步驟b中，所述的第一HN03/HF混合水溶液用于背刻蝕，主要是將邊緣PN結刻蝕掉 防止太陽電池漏電導致Rsh偏低，同時也起到背拋光作用；所述的第二HN0 3/HF混合水溶液 用于正刻蝕，是制作選擇性發射極重要的一步，主要是將正面(即擴散面)無油墨保護區域 的方阻刻蝕變大，達到選擇性的目的。為了達到更好的效果，步驟b中，所述的第一HN0 3/HF 混合水溶液中HN〇3的質量百分濃度優選為30 %-42%，HF的質量百分濃度優選為2 %-10 % ; 所述的第二HN03/HF混合水溶液中HN〇3的質量百分濃度優選為10%-26%，HF的質量百分濃 度優選為2%-12%。優選的，所述第二次背面拋光（背刻蝕）的時間為1.36min-2.00min;所 述正刻蝕的時間為0.55min_0.8min。
[0014] 為了達到更好的效果，步驟b中，所述的第一HN03/HF混合水溶液的溫度優選為10 °C ± 2°C，所述的第二HN03/HF混合水溶液的溫度優選為10°C ± 2°C。所述硅片優選以1.5m/ min-2.2m/min的速率通過第一 HN03/HF混合水溶液和第二HN03/HF混合水溶液。
[0015] 步驟c中，所述的粗堿溶液和精堿溶液主要是用于去油墨和去多孔硅，硅片先經過 粗堿溶液清洗再經過精堿溶液清洗，經過粗堿和精堿兩步清洗，可以保證硅片被徹底清洗 干凈，同時去油墨和去多孔硅也更徹底。為了達到更好的效果，所述的粗堿溶液優選質量百 分濃度為7 % -14 %的Κ0Η水溶液或者質量百分濃度為7 % -14 %的NaOH水溶液。所述的精堿 溶液優選質量百分濃度為4 % -12 %的Κ0Η水溶液或者質量百分濃度為4 % -12 %的NaOH水溶 液。
[0016] 步驟c中，所述的HF水溶液用于去除硅片上存在的氧化層，為了達到更好的效果， 所述的HF水溶液的質量百分濃度優選為4%-12%。
[0017] 本發明中，硅片在三氯氧磷氣氛中擴散后，會在擴散面形成磷硅玻璃層，該磷硅玻 璃層可以在拋光過程中保護硅片的擴散面;拋光時，將硅片擴散面朝上放置，當硅片經過60 °C_80°C堿溶液(如K0H/Na0H溶液)時，背面腐蝕坑逐漸腐蝕變大，并趨向于平整。正面（即擴 散面）由于有磷硅玻璃層保護，未受到腐蝕，以Κ0Η堿溶液為例，硅片背面腐蝕的具體化學反 應式為：
[0018] Si+2KOH+H2〇^K2Si03+2H2T;
[0019] 正面鋪滿水膜的硅片在HN03/HF混合水溶液中會進行第二次背面拋光，此時背面 絨面會更加平整，正面由于有水膜保護不會被侵蝕到，腐蝕機理的具體化學反應式為：
[0020] HN03+Si^Si〇2+NOxT+H20 ；
[0021] Si02+4HF^SiF4+2H20；
[0022] SiF4+2HF-H2[SiF6]。
[0023] 所述的拋光可以在堿槽鏈式背拋光機中進行。所述的堿槽鏈式背拋光機可采用現 有設備，包括依次連接的上料端、帶加熱裝置的堿槽、純水槽、烘干段和下料端的堿槽鏈式 背拋光機；上料端用于放置硅片，帶加熱裝置的堿槽用于盛放KOH/NaOH堿溶液并使熱堿 (KOH/NaOH)溫度保持在60°C_80°C，純水槽用于將硅片上殘余的堿洗凈，烘干段用于將背面 拋光后的硅片上下表面都烘干，下料端用于將硅片順利取出。進一步優選:所述的堿槽鏈式 背拋光機的帶速控制在1.5m/min_2.2m/min。
[0024] 步驟a中，所述的印刷油墨可以在現有的INK印刷機中進行。
[0025] 步驟b和步驟c可以在后清洗SC機臺中進行。所述的后清洗SC機臺可采用現有設 備，包括依次連接的設有滴液閥的水膜保護臺、背刻蝕槽、第一純水槽、正刻蝕槽、第二純水 槽、粗堿槽、精堿槽、第三純水槽、HF槽、第四純水槽和烘干段。設有滴液閥的水膜保護臺用 于在硅片經過滴液閥時將硅片上表面全部鋪滿水膜;背刻蝕槽用于進行第二次背面拋光； 第一純水槽用于將經過背刻蝕槽后的硅片上殘余的酸液洗凈;正刻蝕槽用于將無油墨保護 的發射極區域進行腐蝕，即利用HN0 3/HF的混合溶液將掩膜以外的重摻雜區進行刻蝕，從而 形成淺擴散層;第二純水槽用于將經過正刻蝕槽后的硅片上殘余的酸液洗凈;粗堿槽和精 堿槽用于將油墨洗掉，形成清晰的蠟印區域;第三純水槽用于將經過粗堿槽和精堿槽后的 硅片上殘余的堿液洗凈;HF槽用于去除硅片上存在的氧化層;第四純水槽用于將經過HF槽 后的硅片上殘余的酸液洗凈;烘干段用于將硅片烘干。進一步優選:所述的后清洗SC機臺的 帶速控制在 1 · 5m/min_2 · 2m/min〇
[0026] 所述的制絨、在三氯氧磷氣氛中對制絨后的硅片進行單面低方阻擴散、鍍減反射 膜以及絲網