一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，属于黑硅电池技术领域。首先通过常规工艺进行黑硅制绒、扩散，随后将酸刻蚀去除PSG后的硅片放入到扩散炉中进行预钝化处理，最后进行PECVD镀膜和丝网印刷，得到抗PID效应的高效黑硅电池片。本发明专利技术通过预钝化工艺在黑硅表面制备致密SiO2，保证黑硅复杂绒面结构表面均已沉积SiO2薄膜；PECVD工序中通过调整SiH4流量实现降低SINx薄膜折射率，提高SiNx的减反效果尤其是短波段的光吸收，发挥出黑硅电池在短波段高量子效率的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法
本专利技术涉及一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，属于黑硅电池

技术介绍
近年来，晶硅太阳能电池占据着光伏市场90％的份额，晶硅市场总量仍在快速扩大，但增量部分以单晶为主，多晶市场因多晶电池转换效率提升潜力略逊于单晶，增长速度明显放缓。度电成本的降低主要依靠组件功率的提升及制造成本的下降，黑硅电池技术是实现多晶电池进一步提效的必由之路。黑硅电池技术主要通过反应离子刻蚀、金属离子辅助刻蚀、光刻技术等方法在硅片表面制备出微结构，从而增强硅片表面陷光特性，提高光吸收。黑硅虽然具备优异的减反射效果但是同时具有较大的比表面积，导致表面复合速率变大，少子寿命降低，这对后续工艺中的电池表面钝化及组件抗PID性能产生不利影响。为保证黑硅组件抗PID性能达标，电池制备过程中需提高SiH4流量增强表面钝化效果，该工艺变动导致的结果就是提高了SiNx折射率，降低了SiNx的减反效果，抑制黑硅电池的低反射率优势。为进一步提高黑硅电池的电池转换效率，同时改善黑硅电池组件抗PID性能等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述不足之处，提供一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，适用于高效多晶黑硅电池及其它具有复杂绒面结构的单、多晶电池的生产。本专利技术的技术方案，本专利技术涉及一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，用于多晶太阳能电池片的生产，首先通过常规工艺进行黑硅制绒、扩散，随后将酸刻蚀去除PSG后的硅片放入到扩散炉中进行预钝化处理，最后进行PECVD镀膜和丝网印刷，得到抗PID效应的高效黑硅电池片。图1为常规工艺路线与预钝化工艺路线图。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后通过PECVD沉积钝化膜和丝网印刷电极制备成电池。而预钝化工艺则是将酸刻蚀去除PSG后的硅片放入到扩散炉中进行预钝化处理，而其他生产步骤与常规路线相同。一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，其通过预钝化工艺制备致密氧化层，不仅起到表面钝化效果提高电池开路电压，同时提高抗PID性能。一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，所述PECVD工序通过调整硅烷流量，最大程度发挥黑硅电池低反射率优势，提高黑硅电池短路电流。进一步地，具体步骤如下：(1)黑硅制绒：采用金属催化化学腐蚀法MCCE制备多晶黑硅绒面，得到纳米级孔洞结构；(2)扩散：在高温条件下，以氮气为载体将磷源三氯氧磷(POCl3)带入扩散炉中进行表面掺杂形成PN结；扩散中包含两次沉积过程，第一次沉积过程中小氮流量为1200-1800mL/min，第二次沉积过程中小氮流量为300-700mL/min；(3)蚀刻：将扩散后的硅片置于混合酸溶液中，去除磷硅玻璃及边缘刻蚀；所述混合酸溶液按体积浓度计，含有30％-35％的HNO3和体积浓度为2％-6％的HF；(4)预钝化：将蚀刻后的放入到扩散炉中进行预钝化处理；所述钝化处理包括两次预钝化过程，第一次预钝化过程中钝化温度为650-700℃，第二次预钝化过程中钝化温度为680-720℃；(5)PECVD镀膜：通过调整SiH4及NH3流量在硅片表面形成性能优异的减反膜，镀膜过程包括三次沉积过程，其中第一次沉积中SiH4流量为900-1100mL/min，NH3流量为3900-4100mL/min，第二次沉积中SiH4流量为420-480mL/min，NH3流量为3900-4100mL/min，第三次沉积中SiH4流量为420-480mL/min，NH3流量为4900-5100mL/min；(6)丝网印刷：通过丝网印刷机制备正面银电极、背面铝电极及铝背场，最后制得抗PID效应的高效黑硅电池片。进一步地，步骤(2)所述扩散具体过程为：a、升温：在880-920s内升温至760-800℃；小氮流量为0，大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为0；b、第一次沉积：沉积温度为780-820℃，沉积时间为300-500s；小氮流量为1200-1800mL/min，大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为3000mL/min；c、第一次推进：推进温度为830-870℃，推进时间为800-1200s；小氮流量为0，大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为0；d、第二次沉积：沉积温度为830-870℃，沉积时间为300-500s；小氮流量为300-700mL/min，大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为2000mL/min；e、第二次推进：推进温度为680-720℃，推进时间为800-1200s；小氮流量为0，大氮流量14000-16000mL/min，干氧流量为0；f、降温：在980-1020s内降温至630-670℃；小氮流量为0，大氮流量14000-16000mL/min，干氧流量为0。进一步地，步骤(4)所述预钝化的具体过程为：a、升温：在380-420s内升温至530-570℃；大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为0；b、第一次预钝化：预钝化温度为650-700℃，时间为600-1000s；大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为500mL/min；c、第二次预钝化：预钝化温度为680-720℃，时间为600-1000s；大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为500mL/min；d、降温：在380-420s内降温至530-570℃；大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为0。或，进一步地，步骤(4)所述预钝化的具体过程为：a、升温：在380-420s内升温至530-570℃；大氮流量18000-22000mL/min；b、第一次预钝化：预钝化温度为680-720℃，时间为900-1100s；大氮流量18000-22000mL/min；c、第二次预钝化：预钝化温度为700-740℃，时间为900-1100s；大氮流量18000-22000mL/min；d、降温：在380-420s内降温至530-570℃；大氮流量20000mL/min。进一步地，步骤(5)所述PECVD镀膜中包括的三次沉积过程具体如下：a、第一次沉积：首先在250-350s内升温到430-470℃，SiH4流量为900-1100mL/min，NH3流量为3900-4100mL/min，沉积时间为75-85s；b、第二次沉积：沉积温度为430-470℃，SiH4流量420-480mL/min，NH3流量为3900-4100mL/min，沉积时间为210-230s；c、第三次沉积：沉积温度为430-470℃，SiH4流量420-480mL/min，NH3流量为4900-5100mL/min，沉积时间为290-310s。进一步地，步骤(1)所述MCCE制绒主要步骤如下：①预处理：利用氢氧化钾溶液将多晶金刚线返工片表面抛光，去除酸制绒绒面；其中氢氧化钾体积浓度为1.6％-3.2％，反应温度78-82℃，反应时间300-400s；②银沉积：将硅片置于硝酸银和HF溶液的混合溶液中，在硅片表面沉积一层银颗粒，混合溶液中HF的体积浓度为4％-9％，硝酸银的质量浓度为0.001％-0.005％，反应温度2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，其特征是：首先通过常规工艺进行黑硅制绒、扩散，随后将酸刻蚀去除PSG后的硅片放入到扩散炉中进行预钝化处理，最后进行PECVD镀膜和丝网印刷，得到抗PID效应的高效黑硅电池片。

【技术特征摘要】
1.一种抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，其特征是：首先通过常规工艺进行黑硅制绒、扩散，随后将酸刻蚀去除PSG后的硅片放入到扩散炉中进行预钝化处理，最后进行PECVD镀膜和丝网印刷，得到抗PID效应的高效黑硅电池片。2.如权利要求1所述抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，其特征是步骤如下：（1）黑硅制绒：采用金属催化化学腐蚀法（MCCE）制备多晶黑硅绒面，得到纳米级孔洞结构；（2）扩散：在高温条件下，以氮气为载体将磷源三氯氧磷（POCl3）带入扩散炉中进行表面掺杂形成PN结，扩散工艺中包含两次沉积过程，第一次沉积过程中小氮流量为1200-1800mL/min，第二次沉积过程中小氮流量为300-700mL/min；（3）蚀刻：将扩散后的硅片置于混合酸溶液中，去除磷硅玻璃及边缘刻蚀；所述混合酸溶液按体积浓度计，含有30%-35%的HNO3和2%-6%的HF；（4）预钝化：将蚀刻后的硅片放入到扩散炉中进行预钝化处理；所述钝化处理包括两次预钝化过程，第一次预钝化过程中钝化温度为650-700℃，第二次预钝化过程中钝化温度为680-720℃；（5）PECVD镀膜：通过调整SiH4及NH3流量在硅片表面形成性能优异的减反膜，镀膜过程包括三次沉积过程，其中第一次沉积中SiH4流量为900-1100mL/min，NH3流量为3900-4100mL/min，第二次沉积中SiH4流量为420-480mL/min，NH3流量为3900-4100mL/min，第三次沉积中SiH4流量为420-480mL/min，NH3流量为4900-5100mL/min；（6）丝网印刷：通过丝网印刷机制备正面银电极、背面铝电极及铝背场，最后制得抗PID效应的高效黑硅电池片。3.如权利要求2所述抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，其特征是：步骤（2）所述扩散具体过程为：a、升温：在880-920s内升温至760-800℃；小氮流量为0，大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为0；b、第一次沉积：沉积温度为780-820℃，沉积时间为300-500s；小氮流量为1200-1800mL/min，大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为3000mL/min；c、第一次推进：推进温度为830-870℃，推进时间为800-1200s；小氮流量为0，大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为0；d、第二次沉积：沉积温度为830-870℃，沉积时间为300-500s；小氮流量为300-700mL/min，大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为2000mL/min；e、第二次推进：推进温度为680-720℃，推进时间为800-1200s；小氮流量为0，大氮流量14000-16000mL/min，干氧流量为0；f、降温：在980-1020s内降温至630-670℃；小氮流量为0，大氮流量14000-16000mL/min，干氧流量为0。4.如权利要求2所述抗PID效应的高效黑硅电池片的制备方法，其特征是：步骤（4）所述预钝化的具体过程为：a、升温：在380-420s内升温至530-570℃；大氮流量18000-22000mL/min，干氧流量为0；b、第一次预钝化：预钝化温度为650-700℃，时间为60...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙腾，缪若文，管高飞，沙忠宇，徐明靖，
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