改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法及装置，旨在提供一种提高电池片转换效率并改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法及装置。它具体在常规晶体硅太阳能电池片生产的扩散清洗工艺之后实施，硅片在光辐照条件下分别进行氢化和氧化两个关键工艺，以实现晶体硅硼氧键的钝化和发射区表面SiO2薄膜的生长。本发明专利技术的有益效果是：只需要在常规的晶体硅太阳能电池片生产工艺中增加两道工艺，以实现晶体硅硼氧键的钝化和发射区表面SiO2薄膜的生长，便可在改善电池片LID和PID的同时，提高了电池片的转换效率，具有产业化推广的可行性与经济性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法及装置，旨在提供一种提高电池片转换效率并改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法及装置。它具体在常规晶体硅太阳能电池片生产的扩散清洗工艺之后实施，硅片在光辐照条件下分别进行氢化和氧化两个关键工艺，以实现晶体硅硼氧键的钝化和发射区表面SiO2薄膜的生长。本专利技术的有益效果是：只需要在常规的晶体硅太阳能电池片生产工艺中增加两道工艺，以实现晶体硅硼氧键的钝化和发射区表面SiO2薄膜的生长，便可在改善电池片LID和PID的同时，提高了电池片的转换效率，具有产业化推广的可行性与经济性。【专利说明】改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法及装置
本专利技术涉及晶体硅太阳能电池片制造相关
，尤其是指一种改善晶体硅太 阳能电池片LID和PID的方法及装置。
技术介绍
p型硅片占据了产业化晶体硅太阳能电池90%以上的市场份额。但是，由于硼氧 键的存在，导致太阳能电池出现光致衰减（LID)问题，严重时，电池片转换效率下降超过 0.5% ;而且，由于衰减后电池片之间的效率存在差异，导致了按照初始功率分选的电池片 进行组件封装后，电池片间失配加剧，组件封装损失增大，进一步拉大了组件实际功率与标 称功率的差异。 目前，解决LID的方法主要有：（1)降低硅片的硼或者氧含量，如：采用高电阻率硅 片或MCZ法和区熔法制备硅片；（2)采用镓或者磷替代硼掺杂，如：掺镓的p型硅片或者掺 磷的n型硅片。但是，这些方法要么以牺牲转换效率为代价，要么增加了制备成本，均难以 实现产业化。 自从2005年，SunPower首次发现晶体娃太阳能电池的电势诱发衰减（PID)现象 以来，该问题引起了人们越来越大的关注。抗PID也成为了衡量光伏组件可靠性的重要指 标之一。在高温高湿的环境下，处于负高偏压下的晶体硅太阳能组件存在发生PID现象的 极大风险。PID导致漏电发生，组件功率极大下降。PID现象可以从电池、组件和系统端三 个方面进行预防，从电池端来解决PID被认为是一劳永逸的方法。提高SiNx薄膜的折射率 或者在发射区上形成SiOx薄膜，是目前从电池层面解决PID问题最为有效的手段。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种提高电池片转换效率 的改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法及装置。 为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案： 改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法，在常规晶体硅太阳能电池片生产的 扩散清洗工艺之后实施，硅片在光辐照条件下分别进行氢化和氧化两个关键工艺，以实现 晶体硅硼氧键的钝化和发射区表面Si02薄膜的生长，具体操作步骤如下： (1)硅片分选后，在碱性溶液中进行粗抛去除杂质和损伤层； (2)碱性溶液或者酸性溶液中制绒后，清洗，甩干； ⑶扩散炉中进行高温磷扩散，形成pn结后，刻蚀去边结和二次清洗去除PSG ; (4)氢化工艺：硅片放入到传送系统上，输送至具有一定压强的反应腔，氢发生装 置开始工作，经过等离子系统产生的激发源形成氢等离子体，扩散至硅片，一定时间后，关 闭激发源，开始加热腔室，腔室加热至一定温度，一定时间后，开始进行光辐照硅片，一定时 间后，腔室开始降温，在降温的过程中，保持光辐照，至一定温度以下停止辐照； (5)氧化工艺：通入氮气清洗反应腔室后，调节腔体压强，反应腔加热至一定温 度，臭氧发生装置以一定流量通入臭氧，待温度和气流稳定，进行紫外光照处理，氧化处理 过后，在发射区表面形成一层致密氧化层，腔室开始降温，至一定温度以下，硅片经由传送 系统输送至出料台； (6)进行正面减反层沉积，采用PECVD在发射区上沉积一层SiNx ; (7)背银、背铝和正银丝网印刷及烧结后，进行测试分选。 本专利技术改善电池片LID的原理在于：在一定的温度和光照引起载流子注入的情况 下，硅片体内的氢原子钝化引起LID的硼氧键，完成从退火态到衰减态到再生态的转变，再 生态是硼氧键永久失活的状态，即处理后的硅片发生LID的概率大大下降，甚至不再发生 LID现象。 本专利技术改善电池片PID的原理在于：关于PID发生的机理目前尚无定论，其中一种 比较认可的解析为组件封装玻璃在高温高湿环境下产生的钠离子在电场（-1000V高压）作 用下发生迁移，导致电荷聚集，使半导体结的性能衰减并造成分流。以热氧化、等离子体氧 化或者其他方式形成的致密SiOx薄膜可以很好的阻挡钠离子的迁移，防止钠离子对发射 区及其表面的破坏，有效预防PID的发生。 本专利技术具体在常规晶体硅太阳能电池片生产的扩散清洗工艺之后实施，硅片在光 辐照条件下分别进行氢化和氧化两个关键工艺，以实现晶体硅硼氧键的钝化和发射区表面 Si02薄膜的生长，达到改善掺硼晶体硅太阳能电池片LID和PID的目的，同时提高电池片转 换效率。 作为优选，在步骤（1)和⑵中，碱性溶液为NaOH或者K0H溶液。 作为优选，在步骤（2)中，酸性溶液为HF+HN03溶液，绒面尺寸在5um以内。 作为优选，在步骤（3)中，采用等离子体刻蚀或者采用湿法刻蚀去边结和二次清 洗去除PSG，扩散方阻为80-120ohm/squ。 作为优选，在步骤（4)中，一定数量的硅片为一组放入到传送系统上，输送至反应 腔室，采用真空系统使腔室压强保持在1000-3000mTorr，氢发生装置开始工作，其中氢发生 装置中的氢源为氢气或者氨气，经过等离子系统产生的激发源形成氢等离子体，扩散至硅 片，10-30min后，关闭激发源，开始加热腔室，温度在100-20(TC之间，10_30min后，开始进 行光辐照硅片，光强大于〇. 5Suns(lSuns = 1000W/m2)，在l-15min后，腔室开始降温，在降 温的过程中，保持光辐照，至50°C以下停止辐照。 作为优选，在步骤（4)中，所述的等离子体系统包括微波电源或者射频电源，所述 微波电源产生的频率为2. 45GHz，所述射频电源产生的频率为10-500KHZ。 作为优选，在步骤（5)中，通入氮气清洗反应腔室后，调节腔体压强的范围在 50-300Pa之间，反应腔的加热温度在150-300°C之间，臭氧发生装置以流量100-5000sccm 通入臭氧，臭氧浓度80%以上，待温度和气流稳定，进行紫外光照处理，紫外光照处理的辐 照光波长小于300nm，处理时间在2min以内，氧化处理过后，在发射区表面形成一层5nm以 内的致密氧化层，腔室开始降温，腔室降温至50°C以下，硅片经由传送系统输送至出料台。 作为优选，在步骤（5)中，在发射区表面形成一层致密氧化层后，通入氮气进行腔 室清洗，氢发生装置开始运行，对氧化层进行等离子体氢化处理后，腔室降温至50°C以下， 硅片经由传送系统输送至出料台。进一步提高氧化层的钝化质量与电池片的转换效率。 作为优选，在步骤（6)中，在采用PECVD时，通入SiH4和NH3，在发射区上沉积一层 SiNx薄膜，膜厚为70-90nm，折射率为1. 9-2. 2。 此外，本专利技术还提供了上述改善晶体硅太阳能电池片LID和PI本文档来自技高网...

【技术保护点】
改善晶体硅太阳能电池片LID和PID的方法，其特征是，在常规晶体硅太阳能电池片生产的扩散清洗工艺之后实施，硅片在光辐照条件下分别进行氢化和氧化两个关键工艺，以实现晶体硅硼氧键的钝化和发射区表面SiO2薄膜的生长，具体操作步骤如下：(1)硅片分选后，在碱性溶液中进行粗抛去除杂质和损伤层；(2)碱性溶液或者酸性溶液中制绒后，清洗，甩干；(3)扩散炉中进行高温磷扩散，形成pn结后，刻蚀去边结和二次清洗去除PSG；(4)氢化工艺：硅片放入到传送系统上，输送至具有一定压强的反应腔，氢发生装置开始工作，经过等离子系统产生的激发源形成氢等离子体，扩散至硅片，一定时间后，关闭激发源，开始加热腔室，腔室加热至一定温度，一定时间后，开始进行光辐照硅片，一定时间后，腔室开始降温，在降温的过程中，保持光辐照，至一定温度以下停止辐照；(5)氧化工艺：通入氮气清洗反应腔室后，调节腔体压强，反应腔加热至一定温度，臭氧发生装置以一定流量通入臭氧，待温度和气流稳定，进行紫外光照处理，氧化处理过后，在发射区表面形成一层致密氧化层，腔室开始降温，至一定温度以下，硅片经由传送系统输送至出料台；(6)进行正面减反层沉积，采用PECVD在发射区上沉积一层SiNx；(7)背银、背铝和正银丝网印刷及烧结后，进行测试分选。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健生，董方，赵峰，徐君，傅晓敏，包大新，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33