一种用于HIT太阳电池织构的处理技术制造技术

本发明专利技术公开了一种用于HIT太阳电池的织构平坦化处理技术，可以在单晶硅片表面形成金字塔状结构，能够有效降低硅片表面反射带来的光损失，提高短路电流，进而提高电池效率。对于HIT异质结太阳电池，由于对界面特性要求高，尖锐的金字塔结构和交界处的小金字塔会产生较多的界面态。本发明专利技术公开了一种用于HIT太阳电池织构的平坦化处理方法，包括单晶硅表面绒面的制备，以及对制备绒面后的单晶硅衬底进行平坦化腐蚀处理。还公开了平坦化腐蚀处理所采用的溶液组份、温度和腐蚀时间。为HIT太阳电池的制备提供界面良好的单晶硅衬底，有利于提高电池性能。

【技术实现步骤摘要】
-种用于HIT太阳电池织构的处理技术
本专利技术属于微电子及光电子
，更具体地，涉及一种用于 HIT (hetero junction with intrinsic thin-layer,具有本征非晶娃薄层的单晶娃异质结 太阳电池）太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法。
技术介绍
单晶硅表面织构技术，可以在单晶硅片表面形成金字塔状结构，能够有效降低硅 片表面反射带来的光损失，提高短路电流，进而提高电池效率。通常情况下，单晶硅绒面是 由碱和醇的混合液，在高温情况下对（100)晶向的单晶硅片进行各向异性腐蚀获得的。单 晶硅表面织构技术也可以用于HIT太阳能电池提高电池性能。常规织构工艺产生许多尖锐 的金字塔结构和交界处的小金字塔。HIT太阳电池对界面特性要求高，尖锐的金字塔结构和 交界处的小金字塔会产生较多界面态。这一问题成为制约提高HIT太阳电池效率的关键因 素。 对织构的单晶硅引入平坦化后处理工艺是解决以上问题的一个很好方法。通过后 处理工艺可以降低衬底表面界面态。基于工艺连续性和兼容性以及成本的综合考虑，采用 化学溶液腐蚀是最好的选择。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种用于HIT太阳电池织构的表面平坦化处 理方法，目的在于降低织构后形成绒面的尖锐程度，使HIT太阳电池获得良好界面。 本专利技术提供了一种太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法，包括下述步骤： (1)采用丙酮溶液对硅片进行超声清洗后去除硅片表面的有机污垢，并采用酒精 对所述硅片进行超声清洗后去除所述硅片表面的丙酮； (2)采用氢氧化钠溶液对清洗后的硅片进行腐蚀处理，并去除硅片表面的机械损 伤层；其中氢氧化钠溶液的浓度为5wt%?15wt%，腐蚀处理的温度为60°C?KKTC，时间 为 80s ?240s ; (3)采用氢氧化钾和异丙醇的第一混合溶液对腐蚀处理过的单晶硅片进行织构化 处理，获得表面成倒金字塔状结构的单晶硅片，其中织构化处理的温度为70°C?90°C，时 间为15分钟?30分钟； (4)采用氢氟酸、氢氟酸、乙酸、丙二醇和双氧水的第二混合溶液对织构后的单晶 硅进行平坦化处理后，形成具有表面分布均匀且塔尖圆润金字塔结构的单晶硅片，其中平 坦化处理的温度为KTC?40°C，时间为30s?70s。 其中，所述第一混合溶液中氢氧化钾KOH的浓度为16wt%?26wt%，异丙醇的浓 度为6wt%?16wt%，其余是去离子水。 其中，所述第二混合溶液中氢氟酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt%?15wt%、 35wt%--30wt%，其余是去离子水；丙二醇和双氧水的体积百分比依次 为 Ivol % ?5vol %、0· 2vol % ?0· 5vol %。 本专利技术还提供了一种异质结太阳能电池的制备方法，包括下述步骤： (1)清洗双面抛光单晶硅片A ;所述单晶硅片A的厚度为200微米?280微米，所 述单晶娃片的电阻率为1 Ω · cm?5 Ω · cm ; (2)在所述单晶硅片A的背面通过丝网印刷铝楽，并在通氧条件下进行退火处理， 形成具有欧姆接触的金属Al背电极，附着有所述金属Al背电极的单晶硅片A称为单晶硅 片B ; 其中退火处理的温度为700°C ±20°C，退火处理的时间为1分钟?3分钟； (3)采用浓度为0.5wt %?2. 8wt %的HF溶液清洗所述单晶硅片B，经去离子水冲 洗后，并采用Κ0Η、异丙醇和去离子水配成的腐蚀液进行织构化处理，形成倒金字塔结构，并 腐蚀15分钟?30分钟后取出再用去离子水冲洗，形成绒面硅片C ; 所述腐蚀液中KOH的浓度为16wt%?26wt%，异丙醇的浓度为6wt%?16wt%， 其余是去离子水； (4)采用氢氟酸、硝酸、乙酸、丙二醇和双氧水的混合液在对绒面硅片C表面进行 平坦化处理后形成表面分布均匀且塔尖圆润的金字塔结构，从而获得圆滑硅片D。 (5)将圆滑硅片D放入真空室中，采用NH3对圆滑硅片D表面进行等离子处理；其 中采用N、H离子钝化D表面的悬挂键，可以降低界面态密度；其中，真空室本底真空度为 3X KT4Pa ?6X KT4Pa ; (6)在硅片温度为160°C?260°C条件下，以硅烷为反应气体，在进行等离子处理 后的圆滑娃片D上沉积厚度为2nm?8nm的本征非晶娃薄膜； (7)以硅烷和磷烷（或硼烷）为反应气体，在所述本征非晶硅薄膜上沉积非晶硅薄 膜，形成厚度为12nm?26nm的非晶娃薄膜； (8)在所述非晶硅薄膜上沉积透明导电薄膜，形成厚度为80nm?IOOnm的透明导 电薄膜，其中透明导电薄膜的光透过率彡85 %，方块电阻为每方30 Ω?50 Ω ; (9)在所述透明导电薄膜上制备Ag栅极，形成异质结太阳能电池；其中栅极的厚 度为5微米?10微米，栅线宽度为100微米?150微米，间距为2mm?3mm。 其中，所述单晶硅片A为p或η型单晶硅片，当步骤（1)中的单晶硅片A为p型单 晶硅片时，步骤（7)中的非晶硅薄膜为η型非晶硅薄膜；当步骤（1)中的单晶硅片A为η型 单晶硅片时，步骤（7)中的非晶硅薄膜为ρ型非晶硅薄膜。 其中，步骤（4)中，平坦化处理的温度为KTC?40°C，时间为30s?70s。 其中，步骤⑷中，所述混合液中氢氟酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt%? 15wt %、35wt %?65wt %、IOwt %?30wt % ;丙二醇和双氧水的体积百分比依次为 lvol%?5vol%、0. 2vol%?0· 5vol%。 本专利技术可以在单晶硅片表面形成金字塔状结构，能够有效降低硅片表面反射带来 的光损失，提1?短路电流，进而提1?电池效率。 本专利技术还提供了一种采用上述的制备方法获得的异质结太阳能电池，其特征在 于，从下往上依次为Al背电极、ρ或η型单晶硅、本征非晶硅薄膜、η或ρ型非晶硅薄膜、透 明导电膜和Ag栅极。 其中，所述金属Al背电极厚度为80微米?100微米；ρ或η型单晶硅厚度为200微 米?280微米，本征非晶娃薄膜的厚度为2nm?8nm ;n或p型非晶娃薄膜的厚度为12nm? 26nm ;Ag栅极的厚度为5微米?10微米，栅线宽度为100微米?150微米，间距为2mm? 3mm 〇 本专利技术提供的平坦化处理能够明显降低单晶硅衬底表面金字塔结构尖锐程度，获 得均匀分布的金字塔结构，降低界面态，为后续HIT太阳电池制备工艺提供良好界面。将其 应用于HIT太阳电池制备，可以有效降低HIT太阳电池的接触电阻，提高开路电压、光电转 换效率和填充因子等电池参数。该方法简单易行，成本低，可控性强，适合工业化生产线使 用。 【附图说明】 图1是本专利技术实施例提供的HIT电池结构示意图。其中1为金属栅极，2为透明导 电膜，3为掺杂η或p型非晶硅，4为本征非晶硅，5为p或η型单晶硅，6为Al背电极。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)采用丙酮溶液对硅片进行超声清洗后去除硅片表面的有机污垢，并采用酒精对所述硅片进行超声清洗后去除所述硅片表面的丙酮；(2)采用氢氧化钠溶液对清洗后的硅片进行腐蚀处理，并去除硅片表面的机械损伤层；其中氢氧化钠溶液的浓度为5wt％～15wt％，腐蚀处理的温度为60℃～100℃，时间为80s～240s；(3)采用氢氧化钾和异丙醇的第一混合溶液对腐蚀处理过的单晶硅片进行织构化处理，获得表面成倒金字塔状结构的单晶硅片，其中织构化处理的温度为70℃～90℃，时间为15～30分钟；(4)采用氢氟酸、氢氟酸、乙酸、丙二醇和双氧水的第二混合溶液对织构后的单晶硅进行平坦化处理后，形成具有表面分布均匀且塔尖圆润金字塔结构的单晶硅片，其中平坦化处理的温度为10℃～40℃，时间为30s～70s。

【技术特征摘要】
1. 一种太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 采用丙酮溶液对硅片进行超声清洗后去除硅片表面的有机污垢，并采用酒精对所 述硅片进行超声清洗后去除所述硅片表面的丙酮； (2) 采用氢氧化钠溶液对清洗后的硅片进行腐蚀处理，并去除硅片表面的机械损伤 层；其中氢氧化钠溶液的浓度为5wt%?15wt%，腐蚀处理的温度为60°C?100°C，时间为 80s ?240s ; (3) 采用氢氧化钾和异丙醇的第一混合溶液对腐蚀处理过的单晶硅片进行织构化处 理，获得表面成倒金字塔状结构的单晶硅片，其中织构化处理的温度为70°C?90°C，时间 为15?30分钟； (4) 采用氢氟酸、氢氟酸、乙酸、丙二醇和双氧水的第二混合溶液对织构后的单晶硅进 行平坦化处理后，形成具有表面分布均匀且塔尖圆润金字塔结构的单晶硅片，其中平坦化 处理的温度为l〇°C?40°C，时间为30s?70s。2. 如权利要求1所述的平坦化处理方法，其特征在于，所述第一混合溶液中氢氧化钾 KOH的浓度为16wt%?26wt%，异丙醇的浓度为6wt%?16wt%。3. 如权利要求1或2所述的平坦化处理方法，其特征在于，所述第二混合溶液中氢氟 酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt%?lSwt^JSwt%?GSwt^UOwt%?30wt%，其余为 去离子水；丙二醇和双氧水的体积百分比依次为lvol%?5vol%、0. 2vol%?0. 5vol%。4. 一种异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 清洗双面抛光单晶硅片A ;所述单晶硅片A的厚度为200微米?280微米，所述单 晶娃片的电阻率为1 Q ? cm?5 Q ? cm ; (2) 在所述单晶硅片A的背面通过丝网印刷铝浆，并在通氧条件下进行退火处理，形成 具有欧姆接触的金属A1背电极，附着有所述金属A1背电极的单晶硅片A称为单晶硅片B ; 其中退火处理的温度为700°C ±20°C，退火处理的时间为1分钟?3分钟； (3) 采用浓度为0. 5wt %?2. 8wt %的HF溶液清洗所述单晶硅片B，经去离子水冲洗 后，并采用K0H、异丙醇和去离子水配成的腐蚀液进行织构化处理，形成倒金字塔结构，并腐 蚀15分钟?30分钟后取出再用去离子水冲洗，形成绒面硅片C ; 所述腐蚀液中K0H的浓度为16wt%?26wt%，异丙醇的浓度为6wt%?16wt%，其余 是去离子水； (4) 采用氢氟酸、硝酸、乙酸、丙二醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥斌，姚巍，
申请(专利权)人：深圳华中科技大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44