铸造单晶硅片黑丝的去除方法、HIT异质结太阳能电池及其制备方法技术

本技术方案公开了一种铸造单晶硅片黑丝的去除方法，HIT异质结太阳能电池及其制备方法，铸造单晶硅片黑丝的去除方法包括：高温磷扩散退火，将铸造单晶硅片放入热处理炉中，抽真空，并加热温度至不低于1200℃，在保护气氛下通三氯氧磷进行表面磷扩散，在上述硅片的表面形成一层磷硅玻璃层，并保温10‑120min，保温结束后在以2‑15℃/min的冷却速率降温至常温。通过高温磷扩散退火工艺，有效减少铸造单晶硅片的黑丝面积，不仅有效降低电池片的EL不良比例，且能有效提升电池片的效率。

【技术实现步骤摘要】
铸造单晶硅片黑丝的去除方法、HIT异质结太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及硅片和太阳能电池制备
，尤其涉及一种铸造单晶硅片黑丝的去除方法和HIT异质结太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
HIT异质结电池(HeterojunctionwithIntrinsicThin-layer)全称是晶体硅异质结太阳电池，如图1所示，HIT异质结电池主要采用较高少子寿命寿命的N型单晶硅片作为衬底，通过化学气相沉积在其前后表面沉积本征非晶硅层和P/N型非晶硅层，然后通过物理气相沉积在其前后表面沉积透明导电层(TCO膜)，最后在前后表面低温印刷栅格电极。HIT技术通过在晶体硅上沉积非晶硅薄膜，综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势，是高转换效率硅基太阳能电池的重要发展方向之一，但由于其高昂的生产原材料以及设备投入制约了其发展。铸造单晶硅片为近几年快速发展的一种晶体硅片产品，其单次投料量大，但其生产成本远低于直拉单晶硅。同时，铸造单晶硅片的生长晶向为[001]，可使用碱制绒工艺得到金字塔形状的绒面，但在制备过程中，由于铸造单晶硅片采用定向凝固生长，其籽晶多数采用薄硅块按照一定的规则铺底拼接而成，且在生长过程中排杂不如直拉单晶工艺，导致铸造单晶硅片仍存在少量晶界和位错，如图2中采用PL(Photoluminescence，光致发光)测试仪测量的铸造单晶硅片的PL图，图中团聚黑色线条即为黑丝，这些黑丝不仅影响电池片的EL不良比例，而且影响电池片的最终效率。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提出一种铸造单晶硅片黑丝的去除方法和一种HIT异质结太阳能电池及其制备方法。本专利技术的一个方面，提供了一种铸造单晶硅片黑丝的去除方法，其步骤包括：高温磷扩散退火，将铸造单晶硅片放入热处理炉中，抽真空，并加热温度至不低于1200℃，在保护气氛下通三氯氧磷进行表面磷扩散，在上述硅片的表面形成一层磷硅玻璃层，并保温10-120min，保温结束后在以2-15℃/min的冷却速率降温至常温，通过高温磷扩散并退火去除上述硅片的黑丝面积。通过高温磷扩散退火工艺，可以有效减少铸造单晶硅片的黑丝面积，不仅有效降低电池片的EL不良比例，且能有效提升电池片的效率。进一步地，上述高温磷扩散退火步骤中，上述加热温度为1200-1350℃，上述保温时间为10-60min，上述冷却速率为2-15℃/min。进一步地，上述高温磷扩散退火步骤中，上述加热温度为1300-1350℃，上述保温时间为10-20min，上述冷却速率为2-5℃/min。进一步地，上述高温磷扩散退火步骤中，上述保护气体为氩气。本专利技术的另一方面，提供了一种HIT异质结太阳电池的制备方法，其步骤包括：预清洗，预清洗去除硅片的表面沾污；制绒，对上述硅片进行碱制绒，制备金字塔绒面；非晶硅沉积，化学气相沉积在上述硅片的表面制备非晶硅层；透明导电膜沉积，物理气相沉积在上述硅片的表面制备透明导电膜；丝网印刷，在上述硅片的表面制备栅格电极；固化烧结，形成电池；其中，上述硅片为N型铸造单晶硅片，上述步骤还包括：高温磷扩散退火，将上述硅片放入热处理炉中，抽真空，并加热温度至不低于1200℃，在保护气氛下通三氯氧磷进行表面磷扩散，在上述硅片的表面形成一层磷硅玻璃层，并保温10-120min，保温结束后在以2-15℃/min的冷却速率降温至常温。通过在HIT异质结电池制备过程中增加高温磷扩散退火过程，使得N型铸造单晶硅片能有效的被用于HIT异质结电池制备工艺，并使得其效率与采用直拉单晶制备的单晶硅制备的HIT异质结电池的效率相当或高于0.1～0.2％，由此有效降低了HIT异质结电池的成本，通过利用N型铸造单晶替代高少子寿命的N型单晶硅片，有效降低了成本，加快其产业化。进一步地，上述高温磷扩散退火步骤中，上述加热温度为1200-1350℃，上述保温时间为10-60min，上述冷却速率为2-15℃/min。进一步地，上述高温磷扩散退火步骤中，上述加热温度为1300-1350℃，上述保温时间为10-20min，上述冷却速率为2-5℃/min。进一步地，上述高温磷扩散退火步骤中，上述保护气体为氩气。进一步地，高温磷扩散退火步骤在上述制绒之前或制绒之后。进一步地，上述高温磷扩散退火步骤后还包括清洗，去除上述硅片表面的磷硅玻璃层。优选地，上述清洗方法为采用质量分数63％的硝酸与质量分数49％的氢氟酸，上述硝酸和氢氟酸的体积比为10～8：1～3，去除上述硅片表面的磷硅玻璃层。进一步地，上述N型单晶硅片为N型掺磷铸造单晶硅片。本专利技术的再一方面，本专利技术公开了一种HIT异质结太阳能电池，按照如上任一所述制备方法制备的HIT异质结太阳能电池。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是现有技术HIT异质结电池的示意图。图2是PL测试仪测量的铸造单晶硅片的PL图。图3是本专利技术一个实施例的HIT异质结太阳电池的制备方法的流程图。图4是本专利技术又一个实施例的HIT异质结太阳电池的制备方法的流程图。图5是本专利技术实施铸造单晶硅片去除方法前后铸造单晶硅片的黑丝PL图。图6是不同温度下铸造单晶硅片的黑丝面积减少比例数据图。图7是不同保温时间下铸造单晶硅片的黑丝面积减少比例数据图。图8是不同冷却速率下铸造单晶硅片的黑丝面积减少比例数据图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术的一个方面，提供了一种铸造单晶硅片黑丝的去除方法，其步骤包括：高温磷扩散退火，将硅片放入热处理炉中，抽真空，并加热温度至不低于1200℃，在保护气氛下通三氯氧磷进行表面磷扩散，在所述硅片的表面形成一层磷硅玻璃层，并保温10-120min，保温结束后在以2-15℃/min的冷却速率降温至常温，通过在高温磷扩散并退火去除上述硅片的黑丝面积。在以上步骤中，通过将铸造单晶硅片放入热处理中，并抽真空，将炉内温度加热至不低于1200℃，并在保护气氛，例如氩气下通三氯氧磷进行表面磷扩散，在上述硅片的表面形成一层磷硅玻璃层，并保温10-120min，保温结束后在以2-15℃/min的冷却速率降温至常温，通过在高温磷扩散并退火去除上述硅片的黑丝面积。本专利技术是基于专利技术人以下的发现，图6为在不同温度下铸造单晶硅片的黑丝面积减少比例数据图(图中保温时间为20min，冷却速率是2℃/min)，由图可知，温度低于1200℃，高温磷扩散后黑丝的面积基本不变，甚至在700℃，黑丝会有轻微增加约0.8％，到800℃开始出现轻微的减少约0.9％，但基本变化不大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸造单晶硅片黑丝的去除方法，其特征在于，其步骤包括：高温磷扩散退火，将所述硅片放入热处理炉中，抽真空，并加热温度至不低于1200℃，在保护气氛下通三氯氧磷进行表面磷扩散，在所述硅片的表面形成一层磷硅玻璃层，并保温10-120min，保温结束后在以2-15℃/min的冷却速率降温至常温，通过高温磷扩散退火去除所述硅片的黑丝面积。/n

【技术特征摘要】
1.一种铸造单晶硅片黑丝的去除方法，其特征在于，其步骤包括：高温磷扩散退火，将所述硅片放入热处理炉中，抽真空，并加热温度至不低于1200℃，在保护气氛下通三氯氧磷进行表面磷扩散，在所述硅片的表面形成一层磷硅玻璃层，并保温10-120min，保温结束后在以2-15℃/min的冷却速率降温至常温，通过高温磷扩散退火去除所述硅片的黑丝面积。


2.根据权利要求1所述的铸造单晶硅片黑丝的去除方法，其特征在于，所述高温磷扩散退火步骤中，所述加热温度为1200-1350℃，所述保温时间为10-60min，所述冷却速率为2-15℃/min；任选地，所述高温磷扩散退火步骤中，所述加热温度为1300-1350℃，所述保温时间为10-20min，所述冷却速率为2-5℃/min。


3.根据权利要求1所述的铸造单晶硅片的去除方法，其特征在于，所述高温磷扩散退火步骤中，所述保护气体为氩气。


4.一种HIT异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，其步骤包括：
预清洗，预清洗去除硅片的表面沾污；
制绒，对所述硅片进行碱制绒，制备金字塔绒面；
非晶硅沉积，化学气相沉积在所述硅片的表面制备非晶硅层；
透明导电膜沉积，物理气相沉积在所述硅片的表面制备透明导电膜；
丝网印刷，在所述硅片的表面制备栅格电极；
固化烧结，形成电池；
其中，所述硅片为N型铸造单晶硅片，所述步骤还包括：高温磷扩散退火，将所述硅片放入热处理炉中，抽真空，并加热温度至不低于...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亮，雷琦，徐云飞，罗鸿志，毛伟，何新根，李小平，李建敏，邹贵付，甘胜泉，
申请(专利权)人：赛维LDK太阳能高科技新余有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36