应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺，它包括以下步骤：提供太阳能原始硅片、对原始硅片进行制绒、酸洗、水洗和吹干处理、硅片进行磷扩散处理、去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和PN结、硅片的背面和侧面进行碱抛刻蚀、硅片的正面进行PN结推进、在硅片的正面镀两层氮化硅膜、在硅片的背面镀两层氮氧化硅膜和两层氮化硅膜、在硅片的背面开窗、对硅片进行丝网印刷。本发明专利技术的工艺在硅片的背面镀两层氮氧化硅膜和两层氮化硅膜，因为氮化硅膜有一定的反射效果，将透过氮化硅膜到达背面的光反射到氮化硅膜内，二次吸收，降低了电池近红外光寄生吸收引起的电流下降。

Simplified back passivation process for polycrystalline silicon

【技术实现步骤摘要】
应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺
本专利技术涉及硅太阳电池制造工艺，具体地说是一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺。
技术介绍
太阳能电池在光照下，PN结两边产生大量电子空穴对。这两种载流子在PN结的作用下，向相反的方向迁移，在PN结两端形成电势差。电子在N型层，空穴在P型层外接负载形成回路，最终消耗复合掉。由于硅片体内存在点缺陷，位错，深能级复合中心，硅片背面不平整等因素，造成光生载流子复合，使负载两端的开路电压，光生电流降低，光电转换效率下降。负载得到的电流电压降低。针对此问题业内通过表面钝化，体钝化等方法消除降低复合引起的问题。如正面制绒，镀减反膜，背面镀膜钝化，电注入体钝化等。特别是目前业内主流高效技术，氧化铝背钝化技术。通过PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition等离子增强化学气相沉积)镀一层氧化铝膜再镀一层氮化硅，利用氧化铝对P型晶硅有正向场钝化效应，钝化背面降低复合提升光电转换效率。此工艺方法有三个缺点：一、氧化铝镀膜设备成本，维护成本高。二、由于纳米级氧化铝化学性质活泼，容易吸附空气中水气导致氧化膜钝化效果下降，形成EL(Electroluminescent电至发光红外成像)下暗斑。电流电压下降，电池后期应用中衰减快。三、氧化铝背面钝化工艺对材料要求高，业内选择高品质P型单晶硅片。多晶P型硅片钝化效果稍差。氧化铝里有高密度固定负电荷，不利于N型硅片钝化。
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，提供一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺。按照本专利技术提供的技术方案，所述应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺包括以下步骤：a、提供太阳能原始硅片；b、对原始硅片进行制绒、酸洗、水洗和吹干处理；c、硅片进行磷扩散处理；d、去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和PN结；e、硅片的背面和侧面进行碱抛刻蚀；f、硅片的正面进行PN结推进；g、在硅片的正面镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；h、在硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；i、在硅片的背面开窗；j、对硅片进行丝网印刷。作为优选：步骤a中，所述太阳能原始硅片为多晶硅片，且多晶硅片的电阻率6以下，多晶硅片的厚度为120um～230um，多晶硅片的尺寸为157cm×157cm。作为优选：步骤b中，将氢氟酸、硝酸、添加剂和水混合在一起，形成制绒溶液，在制绒溶液中，氢氟酸的含量为24～28wt％，硝酸的含量为40～45wt％，添加剂的含量为0.5～1wt％，余量为水；将原始硅片浸泡在5～10℃的制绒溶液中进行制绒处理，制绒时间控制在30～50分钟，制绒溶液在硅片上刻蚀出凹坑绒面，制绒后，硅片的制绒减薄量控制在0.3～0.5克，硅片的反射率控制在20～25；将氢氟酸、盐酸和水混合形成酸洗液，在酸洗液中，氢氟酸的含量为10～15wt％，盐酸的含量为25～30wt％，余量为水；将硅片在酸洗液中浸泡4～6分钟后取出，硅片用纯水清洗后吹干。作为优选：步骤c中，将硅片置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在800～860℃，管式扩散炉的方块电阻控制在100～110欧姆，磷扩散处理的时间控制在30～60分钟，通过磷扩散工艺在硅片表面形成一次均匀的PN结，硅片的结深控制在0.2～0.4μm，硅片的表面浓度控制在(2～6)×1020/cm3。作为优选：步骤d中，使用3～5wt％的HF溶液去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和PN结，保留正面的磷硅玻璃和PN结；作为优选：步骤e中，将硅片浸入抛光液中进行碱抛处理4～6分钟，在抛光液中含有10～20wt％的氢氧化钾和1～2wt％的添加剂，余量为水；碱抛后在酸洗液中酸洗5～8分钟，酸洗液中含有8～11wt％的氢氟酸与18～22wt％的盐酸，酸洗后进行纯水清洗，纯水清洗后进行后烘干。添加剂的作用是保护硅片正面PN结不被刻蚀，同时帮助硅片侧面以及背面脱泡加速反应，进而达到抛光效果。平整的背面，表面积小，悬挂键少，界面态好。同时也有利于后面PECVD镀膜沉积。作为优选：步骤f中，将硅片置于600～800℃且无氧无磷源的管式扩散炉进行扩散结推进30～60分钟。PN结推进工艺在硅片表面有限源下活化推进磷。降低表面P浓度，推进结深。得到更均匀的PN结，同时高温钝化体内杂质。将硅表大量间隙式扩散的磷活化成有替位式磷，形成有效掺杂。作为优选：步骤g中，第一氮化硅膜的厚度控制在15～25nm、折射率控制在1.9～2.1，第二氮化硅膜的厚度控制在50～70nm、折射率控制在1.8～2.1。作为优选：步骤h中，通过氨气、硅烷和笑气的体积比控制在1:16:12并反应5分钟，在硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，第一氮氧化硅膜的厚度控制在5～15nm、折射率控制在1.7～1.9；通过氨气、硅烷和笑气的体积比控制在1.9:2.5:1并反应5分钟，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，第二氮氧化硅膜的厚度控制在70～80nm、折射率控制在1.7～1.9；通过将氨气、硅烷的体积比控制在6:1并反应15分钟，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，第一氮化硅膜的厚度控制在25～35nm、折射率控制在2.0～2.1；通过将氨气、硅烷的体积比控制在6:1并反应30分钟，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜，第二氮化硅膜的厚度控制在25～35nm、折射率控制在2.0～2.1。作为优选：步骤i中，利用波长为532nm、输出功率为25～30瓦的激光器，在硅片背面烧熔出虚实相间的线条，虚实比为2:3，虚实线条间距控制在0.8～1.2mm。作为优选：步骤j中，先在硅片的背面使用背电极浆液进行印刷，印刷后在350～400℃下烘干，得到背电极，其中，背电极浆液为银或银铝为主的混合物；再在硅片的背面印刷出铝背场，印刷后在350～400℃下烘干；然后在硅片的正面印刷出正面电极，印刷后在350～400℃下烘干；最后硅片进行烧结，烧结温度控制在700～800℃，带速控制在5000～5500mm/min。本专利技术的工艺可以降低设备成本，本专利技术的工艺在硅片的背面镀两层氮氧化硅膜和两层氮化硅膜，因为氮化硅膜有一定的反射效果，将透过氮化硅膜到达背面的光反射到氮化硅膜内，二次吸收，降低了电池近红外光寄生吸收引起的电流下降。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。以下每个实施例步骤b中使用的添加剂由晶锐能源化工有限公司提供，产品型号为JL-30B，该添加剂的主要物质为柠檬酸钠、聚乙烯醇、水解聚马来酸酐、氟碳表面活性剂与水。以下每个实施例步骤e中使用的添加剂由晶锐能源化工有限公司提供，产品型号为PL-100，该添加剂的主要物质为缓冲剂硫酸钠、高效促进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺，其特征是该工艺包括以下步骤：/na、提供太阳能原始硅片；/nb、对原始硅片进行制绒、酸洗、水洗和吹干处理；/nc、硅片进行磷扩散处理；/nd、去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和PN结；/ne、硅片的背面和侧面进行碱抛刻蚀；/nf、硅片的正面进行PN结推进；/ng、在硅片的正面镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；/nh、在硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；/ni、在硅片的背面开窗；/nj、对硅片进行丝网印刷。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺，其特征是该工艺包括以下步骤：
a、提供太阳能原始硅片；
b、对原始硅片进行制绒、酸洗、水洗和吹干处理；
c、硅片进行磷扩散处理；
d、去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和PN结；
e、硅片的背面和侧面进行碱抛刻蚀；
f、硅片的正面进行PN结推进；
g、在硅片的正面镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；
h、在硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；
i、在硅片的背面开窗；
j、对硅片进行丝网印刷。


2.如权利要求1所述的应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺，其特征是：步骤a中，所述太阳能原始硅片为多晶硅片，且多晶硅片的电阻率6以下，多晶硅片的厚度为120um~230um，多晶硅片的尺寸为157cm×157cm。


3.如权利要求1所述的应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺，其特征是：步骤b中，将氢氟酸、硝酸、添加剂和水混合在一起，形成制绒溶液，在制绒溶液中，氢氟酸的含量为24~28wt%，硝酸的含量为40~45wt%，添加剂的含量为0.5~1wt%，余量为水；将原始硅片浸泡在5~10℃的制绒溶液中进行制绒处理，制绒时间控制在30~50分钟，制绒溶液在硅片上刻蚀出凹坑绒面，制绒后，硅片的制绒减薄量控制在0.3~0.5克，硅片的反射率控制在20~25%；
将氢氟酸、盐酸和水混合形成酸洗液，在酸洗液中，氢氟酸的含量为10~15wt%，盐酸的含量为25~30wt%，余量为水；将硅片在酸洗液中浸泡4~6分钟后取出，硅片用纯水清洗后吹干。


4.如权利要求1所述的应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺，其特征是：步骤c中，将硅片置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在800~860℃，管式扩散炉的方块电阻控制在100~110欧姆，磷扩散处理的时间控制在30~60分钟，通过磷扩散工艺在硅片表面形成一次均匀的PN结，硅片的结深控制在0.2~0.4μm，硅片的表面浓度控制在(2~6)×102...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪松柏，姜勇飞，徐明靖，管梦莹，李凡，
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