优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，其特征是，采用以下步骤：将去除背面PSG的硅片放入到湿法回蚀液体中，于40‑80℃处理80‑150秒；所述湿法回蚀液体采用无机碱或含氮有机碱性物质和脱泡剂的混合液体，无机碱或含氮有机碱性物质的质量百分浓度为1‑5%，脱泡剂的质量百分浓度为0.01‑0.05%。本发明专利技术能够提升黑硅电池的电池转换效率，解决丝网印刷等问题。

【技术实现步骤摘要】
优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺
本专利技术涉及一种优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，属于光电

技术介绍
近几年来，光伏发电是国家大力支持的新兴环保产业。然而其成本太高，仍然无法取代传统化石能源。降本提效是实现光伏行业的可持续发展的关键。通过铸锭工艺、金刚线切割硅片，大大降低了晶硅太阳能电池的成本，实现了光伏发电的规模化生产。然而，多晶太阳能电池的效率仍需进一步地提高。黑硅是目前高效多晶太阳能电池的路线之一。在硅片制绒时，通过金属催化腐蚀在多晶硅片表面形成100-1000纳米级孔洞，进一步经过后道加工工序制备而成的电池，被称为黑硅太阳能电池。黑硅与常规的金刚线电池相比，其具有优异的减反效果，带来了光电转换效率0.3%的相对提升。同时，黑硅因其独特的制绒方式，可以在金刚线切割导致的色差硅片表面制绒，成为了太阳能电池行业提效降本的有效手段。对多晶硅太阳能电池，要提高光电转换效率效率，应尽量形成“浅结低掺杂”的P-N结构，有利于减少发射极的载流子复合。然而如图1所示，黑硅制绒形成的是一种纳米级绒面，其比表面积大，金属催化形成的孔洞大小和深度不同，导致扩散时容易局部吸附高浓度磷掺杂源，而较深的孔洞又无法扩散或者扩散较少，形成不均匀且表面重掺的P-N结。这种P-N结构存在较大的寄生复合电流，通过常规后道工艺制备成电池，其光电转换性能较低，无法体现出黑硅纳米绒面优异陷光特性的优势。更严重的是，这种纳米级绒面，对丝网印刷也有极大的不利影响，导致丝网印刷栅线易断线、拉力不足等问题。尽管通过调整浆料中玻璃料和银颗粒的粒径和比例可以改善印刷问题，但是导致了金属-半导体接触势垒过大，电池串联电阻过大，降低了黑硅电池的转换效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，提升黑硅电池的电池转换效率，解决丝网印刷等问题。按照本专利技术提供的技术方案，所述优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，其特征是，采用以下步骤：将去除背面PSG的硅片放入到湿法回蚀液体中，于40-80℃处理80-150秒；所述湿法回蚀液体采用无机碱或含氮有机碱性物质和脱泡剂的混合液体，无机碱或含氮有机碱性物质的质量百分浓度为1-5%，脱泡剂的质量百分浓度为0.01-0.05%。进一步地，所述无机碱采用氢氧化钾或氢氧化钠。进一步地，所述含氮有机碱性物质采用二异丙基胺基锂或六甲基二硅胺基锂。进一步地，所述脱泡剂采用分子量大于5000的聚合物醇类。进一步地，所述脱泡剂采用聚乙二醇、聚丁醇或异丙醇。进一步地，所述去除背面PSG采用氢氟酸去除硅片背面PSG。本专利技术还提供一种优化黑硅发射极的电池生产工艺，其特征是，依次进行黑硅制绒、常压扩散、去除硅片背面PSG、湿法回蚀工艺、PECVD和丝网印刷。本专利技术具有以下优点：（1）本专利技术能够提升黑硅电池的电池转换效率，解决丝网印刷等问题；（2）本专利技术通过湿法回蚀去除黑硅扩散后局部重掺的绒面，优化发射极掺杂均匀性和结深，改善掺杂浓度，基于这种工艺镀膜和丝网形成的黑硅电池其效率更高；（3）本专利技术所述湿法回蚀与常规电池生产路线相比，无需使用对环境有极大污染的硝酸的刻蚀步骤，而用的是不含氮的无机碱或者可选用低氮含量的有机碱和易生物降解的醇类脱泡剂，化学品成本更加低廉，工艺路线更加环保。附图说明图1为金属催化腐蚀的黑硅纳米绒面扫描电子显微镜图。图2为湿法回蚀法和常规法工艺电池局部结构示意图，1为回蚀法，2为常规法。图3为常规工艺路线和湿法回蚀工艺的电池生产路线图。图4为常规工艺和湿法回蚀工艺的ECV曲线图。具体实施方式下面结合具体附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术所述优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺可以优化硅片正面的同时，对去除PSG（PhosphoSilicateGlass，磷硅玻璃）的背面进行直接抛光。与常规黑硅电池生产工艺路线相比，其背面反射率更高，印刷形成铝背场钝化效果和陷光效应更好，从而效率更高。如图3所示，为常规工艺路线和湿法回蚀工艺的电池生产路线图，其主要差异在于：常规硅片扩散后通过酸刻蚀去除扩散导致的PSG，并且背面抛光，进一步通过正面沉积钝化膜和丝网印刷电极制备成电池；而湿法回蚀工艺则是将扩散后的硅片去除背面PSG，然后将硅片放入到湿法回蚀液中进行反应，在同样可以背面抛光的同时，黑硅绒面发射极在PSG的保护下在回蚀液中被轻微腐蚀，而其他生产步骤与常规路线相同。如图2所示，为湿法回蚀和常规路线后发射极绒面差异的示意图，湿法回蚀的特征在于将扩散后去除背面PSG的黑硅电池片，放入到特定的湿法回蚀液中，通过控制反应时间、温度和回蚀液浓度，去除黑硅扩散后局部重掺的绒面，优化发射极掺杂均匀性和结深，改善掺杂浓度。基于这种工艺镀膜和丝网形成的黑硅电池其效率更高。实施例1：一种优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，采用以下步骤：采用氢氟酸去除硅片背面PSG，将去除背面PSG的硅片放入到湿法回蚀液体中，于60℃处理100秒；所述湿法回蚀液体采用质量百分浓度为1.5%的氢氧化钠和质量百分浓度为0.01%的聚乙二醇的混合液体。通过实施例1的湿法回蚀工艺，硅片绒面孔型基本不变，反射率保持不变，由图4可知，P-N结的表面掺杂浓度由5.92E+20降低至2.96E+20cm-3，结深由0.28微米降低至0.25微米，进而其平均光电转换效率由19.05%提高至19.2%以上。实施例2：一种优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，采用以下步骤：采用氢氟酸去除硅片背面PSG，将去除背面PSG的硅片放入到湿法回蚀液体中，于40℃处理150秒；所述湿法回蚀液体采用质量百分浓度为1%的氢氧化钾和质量百分浓度为0.02%的聚丁醇。本实施例能够去除黑硅扩散后局部重掺的绒面，优化发射极掺杂均匀性和结深，改善掺杂浓度。基于这种工艺镀膜和丝网形成的黑硅电池其效率更高，经实施例2处理的硅片平均光电转换效率提升0.05%。实施例3：一种优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，采用以下步骤：采用氢氟酸去除硅片背面PSG，将去除背面PSG的硅片放入到湿法回蚀液体中，于80℃处理80秒；所述湿法回蚀液体采用质量百分浓度为1.2%的二异丙基胺基锂和质量百分浓度为0.05%的异丙醇。本实施例能够去除黑硅扩散后局部重掺的绒面，优化发射极掺杂均匀性和结深，改善掺杂浓度。基于这种工艺镀膜和丝网形成的黑硅电池其效率更高，经实施例2处理的硅片平均光电转换效率提升0.08%。实施例4：一种优化黑硅发射极的电池生产工艺，依次进行黑硅制绒、常压扩散、去除硅片背面PSG、湿法回蚀工艺、PECVD和丝网印刷；其中，所述湿法回蚀工艺采用以下步骤：采用氢氟酸去除硅片背面PSG，将去除背面PSG的硅片放入到湿法回蚀液体中，于60℃处理100秒；所述湿法回蚀液体采用质量百分浓度为1.5%的氢氧化钠和质量百分浓度为0.01%的聚乙二醇的混合液体；通过上述过程以实现硅片绒面的调整，进而降低表面浓度和结深，平均光电效率相对常规工艺有至少0.05%的提升。本专利技术通过湿法回蚀工艺，去除了黑硅扩散后局部重掺的绒面，可以形成浅结低掺杂的P-N结发射极，显著减少了发射极的载流子复合；同时，有利于氢化氮化硅的沉积和钝化，改善了丝网正银栅线的印刷品质和拉力。本专利技术在提升黑硅电池的电池转换效率的同时，能够解决丝网印刷等问本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，其特征是，采用以下步骤：将去除背面PSG的硅片放入到湿法回蚀液体中，于40‑80℃处理80‑150秒；所述湿法回蚀液体采用无机碱或含氮有机碱性物质和脱泡剂的混合液体，无机碱或含氮有机碱性物质的质量百分浓度为1‑5%，脱泡剂的质量百分浓度为0.01‑0.05%。

【技术特征摘要】
1.一种优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，其特征是，采用以下步骤：将去除背面PSG的硅片放入到湿法回蚀液体中，于40-80℃处理80-150秒；所述湿法回蚀液体采用无机碱或含氮有机碱性物质和脱泡剂的混合液体，无机碱或含氮有机碱性物质的质量百分浓度为1-5%，脱泡剂的质量百分浓度为0.01-0.05%。2.如权利要求1所述的优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，其特征是：所述无机碱采用氢氧化钾或氢氧化钠。3.如权利要求1所述的优化黑硅发射极的湿法回蚀工艺，其特征是：所述含氮有机碱性物质采用二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云海，陈丽萍，缪若文，孙腾，沈家军，管高飞，陈如龙，
申请(专利权)人：无锡尚德太阳能电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32