一种抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法，抗PID效应晶体硅太阳能电池在硅基层和氮化硅膜之间形成一层二氧化硅，具体步骤如下：对硅基片进行前工序处理，处理包括去损伤层清洗、制绒、扩散和刻蚀步骤；将处理后的硅基片进行去磷硅玻璃清洗；将清洗后的硅基片浸入在一定浓度和温度的双氧水溶液中进行氧化处理，经过一定时间后取出，用去离子水进行漂洗后烘干，得到二氧化硅层；在氧化硅层表面沉积氮化硅层；将硅基片正面和背面进行金属化及烧结。本发明专利技术采用双氧水氧化工艺得到的二氧化硅膜，膜层致密，具有较低的表面态密度，提高了对基体硅表面缺陷的钝化效果，从而提高了太阳能电池片的光电转换效率。

Method for preparing silicon solar cell with anti PID effect

The invention discloses a preparation method of anti PID effect of crystal silicon solar cell, the anti PID effect of crystal silicon solar cells to form a layer of silicon dioxide between the silicon base and a silicon nitride film, the specific steps are as follows: on a silicon substrate before processing, including processing to damage layer cleaning, texturing, diffusion and etching steps the silicon substrate; processed to phosphorus silicon glass cleaning; silicon substrate is immersed in the cleaning after oxidation treatment in hydrogen peroxide solution concentration and temperature, after a certain time of drying out, rinsed with deionized water, obtained silica layer; the silicon oxide layer is deposited on the surface of the silicon nitride layer the silicon substrate; the front and back of the metallization and sintering. Silica film, the invention adopts hydrogen peroxide oxidation process of the coating was compact and has low surface state density, improve the passivation effect of surface defects on silicon substrate, thereby improving the photoelectric conversion efficiency of solar cell.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于晶体硅太阳能电池制造领域，具体涉及一种抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法。
技术介绍
在各类能源中，太阳能以无污染、储量大、能量分布广和市场空间大等优势，拥有着极大的发展前景。近年来，光伏发电的并网系统得到逐渐推广应用，光伏发电系统规模越来越大，系统电压随之越来越高。人们发现了一种严重的光伏组件功率衰减现象，即由光伏组件电路与其接地金属边框之间的高电压（600-1000V甚至更高）引起的组件发电功率衰减的现象，称为电位诱导衰减效应（PID效应）。光伏组件发生严重PID问题时，输出功率可以降低60%以上，甚至导致整块组件报废。造成PID效应的机理较复杂，目前的一些研究结果表明，是光伏组件封装用的玻璃中的钠离子等金属离子在高电压的作用下发生迁移，侵入电池片PN结区域，造成电池片发电功能降低。在高温、高湿的条件下，这种金属离子的迁移将更容易发生，对组件性能的破坏会更严重。根据目前的研究结果，解决PID问题需要从电池加工工艺、组件封装材料选择以及发电系统设计等几个环节着手。提升电池片的抗PID性能具有关键作用，可以从根本上降低PID衰减的风险。实现抗PID效应的方法一般有：大幅提高硅片表面的氮化硅膜的折射率，增加氮化硅膜的致密性，从而增强对钠离子的阻挡作用。这种方法要求氮化硅的折射率很高（一般达到2.12以上）并且需要较厚的厚度，由此带来的问题是氮化硅膜的减反射效果减弱，电池片正面对光的吸收减少，致使电池效率下降0.1%-0.2%（绝对值）；在硅片表面与氮化硅膜之间增加一层二氧化硅，通过二氧化硅带负电荷的特性，吸附钠离子。如在中国专利CN201410134437中，公开了一种具有抗PID效应的晶体硅太阳能电池制作方法。其做法是在硅基片和氮化硅膜之间，通过臭氧氧化的方法制作一层二氧化硅薄膜。该方法有成膜迅速的优点，但仍存在以下问题：a.因成膜速度太快，生成的二氧化硅膜较脆弱，容易出现批量性的外观白斑、手指印等不良问题，导致成本增加。b.逸散出的臭氧对人体有害，未及时分解的臭氧废气也会对设备中的部分元器件和塑料管路造成加速老化的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种既能抗PID效应又有较高转化效率的抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法，其创新点在于：所述抗PID效应晶体硅太阳能电池在硅基层和氮化硅膜之间形成一层二氧化硅，所述具体步骤如下：（1）对硅基片进行前工序处理，所述处理包括去损伤层清洗、制绒、扩散和刻蚀步骤；（2）将处理后的硅基片进行去磷硅玻璃清洗；（3）将清洗后的硅基片浸入在一定浓度和温度的双氧水溶液中进行氧化处理，经过一定时间后取出，用去离子水进行漂洗后烘干，得到二氧化硅层；（4）在氧化硅层表面沉积氮化硅层；（5）将硅基片正面和背面进行金属化及烧结。进一步的，所述步骤（2）的具体步骤为：使用氢氟酸水溶液清洗去除硅基片表面的磷硅玻璃层，所述氢氟酸水溶液的体积浓度为3-10%，所述清洗温度为20-35℃，所述清洗时间为15-150s。进一步的，所述步骤（3）中的双氧水溶液浓度为1-25%wt，所述温度为20-65℃，所述二氧化硅层的厚度为1-5nm。进一步的，所述步骤（4）中的氮化硅层的厚度为75-90nm，所述氮化硅层的折射率为2.02-2.16。本专利技术的有益效果如下：（1）本专利技术形成的二氧化硅层厚度可以调节，一般不超过5nm，在此厚度下，二氧化硅层基本不会对氮化硅膜的减反射效果产生影响；（2）本专利技术采用双氧水氧化工艺得到的二氧化硅膜，膜层致密，具有较低的表面态密度，提高了对基体硅表面缺陷的钝化效果，从而提高了太阳能电池片的光电转换效率；同时，二氧化硅膜层对外界损伤、异物污染等的耐受能力强，制成的电池片成品的外观不良问题得到明显改善。（3）本专利技术所涉及的制作方案工艺简单、成膜速度快，不需要特殊的手段控制成膜的厚度，且原料无毒，对人体和环境无危害，大大提高了整个工艺的实用性，为大规模工业化生产提供了有效的途径。附图说明图1为本专利技术的制作方法流程图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。如图1所示为本专利技术的制作方法流程图，一种抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法，抗PID效应晶体硅太阳能电池在硅基层和氮化硅膜之间形成一层二氧化硅，具体步骤如下：（1）对硅基片进行前工序处理，处理包括去损伤层清洗、制绒、扩散和刻蚀步骤；（2）将处理后的硅基片进行去磷硅玻璃清洗；具体步骤为：使用氢氟酸水溶液清洗去除硅基片表面的磷硅玻璃层，氢氟酸水溶液的体积浓度为3-10%，清洗温度为20-35℃，清洗时间为15-150s。（3）将清洗后的硅基片浸入在一定浓度和温度的双氧水溶液中进行氧化处理，经过一定时间后取出，用去离子水进行漂洗后烘干，得到二氧化硅层；双氧水溶液浓度为1-25%wt，温度为20-65℃，二氧化硅层的厚度为1-5nm。（4）在氧化硅层表面沉积氮化硅层；氮化硅层的厚度为75-90nm，氮化硅层的折射率为2.02-2.16。（5）将硅基片正面和背面进行金属化及烧结。参看图1可知，本专利技术的制作方法主要包括4个阶段：S1：硅基片的前工序处理阶段；S2：双氧水氧化工艺制备二氧化硅层阶段；S3：氮化硅减反射膜的制备阶段；S4：正面、背面的金属化及烧结的制备阶段；其中S1阶段的处理中，主要是对硅基片在双氧水氧化工艺之前，依次进行制绒、扩散、刻蚀的处理：先将硅基片进行去损伤清洗并制绒，然后通过扩散在硅基片中掺杂正5价元素，如通过高温扩散磷工艺形成PN结，扩散之后，对硅基片进行刻蚀去边。S2阶段是本专利技术的专利技术重点，该阶段主要是在S1阶段过后的硅基片上制作二氧化硅层。二氧化硅层因其带负电荷的特性，有效地阻止了带正电的钠离子侵入到硅基底中，因此对于抗PID的太阳能电池来说，该层氧化硅层决定了抗PID的能力。本专利技术在S2阶段中，利用双氧水氧化硅基片扩散表面的工艺来制备氧化硅层，完美地解决了抗PID能力同减反射效果的矛盾，能够在极薄的厚度下形成极致密的二氧化硅层，不仅保证了抗PID的性能，而且不会对氮化硅层的减反射效果带来不良影响。本专利技术在S2阶段中，使用双氧水作为氧化剂，其氧化能力强，成膜迅速，且因是在溶液中进行处理，同时具有对硅基片表面进行清洗的效果，有利于电池效率的提升，双氧水分解后释放出的是氧气，对人体和设备无害。废水中的双氧水会自然分解失效，对环境的不良影响很小。双氧水氧化工艺制备二氧化硅的方法包括以下步骤：S21：提供经过第一阶段处理后的硅基片；S22：对硅基片进行清洗；S23：将硅基片浸入双氧水溶液中，使硅基片的扩散面在双氧水中氧化，通过工艺时间控制，得到所需二氧化硅层。其中步骤S22的清洗处理，主要是指对经过预处理的硅基片进行酸洗，以去除其表面在扩散工序中产生的磷硅玻璃层；具体地，该清洗处理采用氢氟酸水溶液作为清洗液清洗去除磷硅玻璃层，氢氟酸水溶液的体积浓度为3-10%，清洗温度为20-35℃，清洗时间为15-150s。在步骤S23中，氧化作用由双氧水产生，溶液浓度越高、温度越高，氧化作用越本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法，其特征在于：所述抗PID效应晶体硅太阳能电池在硅基层和氮化硅膜之间形成一层二氧化硅，所述具体步骤如下：(1)对硅基片进行前工序处理，所述处理包括去损伤层清洗、制绒、扩散和刻蚀步骤；(2)将处理后的硅基片进行去磷硅玻璃清洗；(3)将清洗后的硅基片浸入在一定浓度和温度的双氧水溶液中进行氧化处理，经过一定时间后取出，用去离子水进行漂洗后烘干，得到二氧化硅层；(4)在氧化硅层表面沉积氮化硅层；(5)将硅基片正面和背面进行金属化及烧结。

【技术特征摘要】
1.一种抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法，其特征在于：所述抗PID效应晶体硅太阳能电池在硅基层和氮化硅膜之间形成一层二氧化硅，所述具体步骤如下：(1)对硅基片进行前工序处理，所述处理包括去损伤层清洗、制绒、扩散和刻蚀步骤；(2)将处理后的硅基片进行去磷硅玻璃清洗；(3)将清洗后的硅基片浸入在一定浓度和温度的双氧水溶液中进行氧化处理，经过一定时间后取出，用去离子水进行漂洗后烘干，得到二氧化硅层；(4)在氧化硅层表面沉积氮化硅层；(5)将硅基片正面和背面进行金属化及烧结。2.根据权利要求1所述的一种抗PID效应晶体硅太阳能电池的制作方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建峰，刘强，
申请(专利权)人：江苏福克斯新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32