异质结太阳电池的硅片处理方法技术

本发明专利技术公开了一种异质结太阳电池的硅片处理方法，所述硅片处理方法包括提供一硅片，对硅片进行预处理，去除所述硅片表面的原始损伤层、杂质和氧化层；将所述硅片置于等离子体增强化学气相沉积设备的反应腔内，将所述等离子体增强化学气相沉积设备的基板温度控制在200

【技术实现步骤摘要】
异质结太阳电池的硅片处理方法


[0001]本专利技术涉及太阳电池
，尤其涉及一种异质结太阳电池的硅片处理方法。

技术介绍

[0002]随着全球环境的变化，能源转型已经是大势所趋，传统化石能源已经不能满足持续发展的需求，因此各国均在大力发展可持续发展的新能源技术，其中太阳能由于其得天独厚的优势在各种新能源中备受青睐。目前市场上具有多种不同结构的太阳电池电池，其中晶硅异质结(HJT)太阳电池由于转换效率高、工艺步骤简单、工艺温度低以及无光致衰减(LID)等优良性能而越来越受到光伏届的青睐。
[0003]从硅异质结太阳电池制备工艺上来看，清洗制绒和PECVD(等离子体化学气相沉积)沉积非晶硅是影响电池钝化效果的两道关键步骤。清洗制绒是在硅片进行非晶硅沉积之前对其进行多道化学湿法工艺以去除硅片表面机械损伤层、表面金属离子污染源和有机污染物等表面缺陷和污染。PECVD沉积本征非晶硅则是利用氢化非晶硅薄膜中的H原子对硅片表面的悬挂键进行饱和钝化，通常能将硅片表面复合速率降至10cm/s以下，是电池获得高开路电压的重要原因。但是无论清洗制绒还是本征非晶硅钝化都是仅作用于硅片表面，而对硅片体内的位错、氧缺陷以及金属杂质等是没有效果的。相关技术中，硅异质结电池开路电压可达到745mV以上，表面钝化能力近乎完善，在这种情况下，硅片体缺陷就成为限制电池开路电压提升的主要因素。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的实施例提出一种可以提高硅片体寿命的异质结太阳电池的硅片处理方法
[0006]本专利技术实施例的异质结太阳电池的硅片处理方法包括提供一硅片，对硅片进行预处理，去除所述硅片表面的原始损伤层、杂质和氧化层；将所述硅片置于等离子体增强化学气相沉积设备的反应腔内，将所述等离子体增强化学气相沉积设备的基板温度控制在200
‑
600℃，对所述硅片进行低温氢处理。
[0007]本专利技术实施例的异质结太阳电池的硅片处理方法，是在200
‑
600℃的低温条件下，利用等离子体增强化学气相沉积(PCVD)氢处理工艺激发氢原子以钝化硅片体内缺陷，从而达到提高硅片体少子寿命的目的，硅片体寿命的提高，一方面有利于电池开路电压的进一步提高，最终获得异质结电池效率的提高；另一方面也有利于改善由于硅片片源质量波动而导致的末端电池效率的波动现象，使电池效率集中度得到提高。
[0008]在一些实施例中，所述等离子体增强化学气相沉积设备的功率密度300
‑
500mW/cm2。
[0009]在一些实施例中，所述等离子体增强化学气相沉积设备反应腔内的压强为200
‑
2000mtorr。
[0010]在一些实施例中，所述等离子体增强化学气相沉积设备反应腔内的氢气流量为2000
‑
20000sccm。
[0011]在一些实施例中，所述低温氢处理的处理时间为10
‑
40min。
[0012]在一些实施例中，对所述硅片进行预处理的步骤包括：
[0013]采用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液对硅片表面进行抛光处理去除表面机械损伤层；
[0014]采用氨水和双氧水的混合溶液以及盐酸和双氧水的混合溶液对所述硅片表面进行清洗，去除所述硅片表面的金属杂质和有机物；
[0015]采用氢氟酸溶液浸泡所述硅片，去除所述硅片表面的氧化层。
[0016]在一些实施例中，所述预处理步骤中使用的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液的温度为60
‑
80℃、质量比为0.5
‑
10％。
[0017]在一些实施例中，所述预处理步骤中使用的氢氟酸溶液的体积比为0.5
‑
2％。
[0018]在一些实施例中，所述预处理步骤中采用氢氟酸溶液浸泡所述硅片的时间为1min。
[0019]在一些实施例中，所述硅片处理方法还包括：在对所述硅片进行低温氢处理之后，采用硝酸和氢氟酸的混合水溶液去除所述硅片表面因氢处理而产生的损伤层。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例的异质结太阳电池的硅片处理方法的流程图。
具体实施方式
[0021]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。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。
[0022]下面结合附图描述本专利技术实施例的异质结太阳电池的硅片处理方法。
[0023]如图1所示，本专利技术实施例的异质结太阳电池的硅片处理方法包括：
[0024]1)提供一硅片，对硅片进行预处理，去除硅片表面的原始损伤层、杂质和氧化层。
[0025]2)将所述硅片置于等离子体增强化学气相沉积设备的反应腔内，将等离子体增强化学气相沉积设备的基板温度控制在200
‑
600℃，对硅片进行低温氢处理，基板温度可以为300℃、400℃或500℃等区间内的温度；
[0026]3)在对硅片进行低温氢处理之后，采用硝酸和氢氟酸的混合水溶液去除硅片表面因氢处理而产生的损伤层。
[0027]在等离子体增强化学气相沉积设备产生的射频场作用下，氢气被激发成为高能的等离子体，这样硅片表面高密度的氢原子将顺浓度梯度向硅片体内扩散，与硅片体内位错处的悬挂键以及活性的金属离子等缺陷成键，使其失去活性，达到降低硅片体缺陷、提高硅片体少子寿命的目的。
[0028]需要说明的是，相关技术中，用来降低硅片体缺陷、提升硅片质量的方式主要为高温扩散/吸杂处理，包括两种相关技术，但是两种方案均存在不足之处。
[0029]相关技术一是采用三氯氧磷(POCl3)作为扩散源，在硅片表面形成SiO2和P2O3的混合物，俗称磷硅玻璃，然后在N2和O2的气氛下，在700
‑
900℃的温度下进行高温退火，利用金
属杂质在不同物质中分凝系数不同的原理使硅片体内的金属杂质在热驱动下向硅片表面运动，最后通过化学湿法去除富集了金属杂质的表面磷硅玻璃层，从而达到降低硅片体内金属杂质、提高硅片少子寿命的目的。
[0030]在相关技术一中，扩散过程中由于氧元素的存在，会使得氧原子扩散至硅片体内形成氧沉淀或者氧施主而造成新的缺陷；同时硅片内部的位错等并不能得到好的修复和钝化，因此该相关技术一对硅片少子寿命提升效果是有限的。另外，相关技术一的扩散及退火工艺均在高温下进行，与常规PERC电池(Passivated Emitterand Rear Cell)或TOPCon电池中的高温扩散及高温固化工艺兼容，但在硅异质结电池现有的低温设备配置中无法完成。
[0031]相关技术二是将硅片经湿法工艺清洁表面后放置于管式退火炉内，在N2、H2的混合气氛下于800
‑
1000℃下进行高温热处理，使H2在高温下分解成H原子并扩散进入硅片体内进行钝化。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质结太阳电池的硅片处理方法，其特征在于，包括：提供一硅片，对硅片进行预处理，去除所述硅片表面的原始损伤层、杂质和氧化层；将所述硅片置于等离子体增强化学气相沉积设备的反应腔内，将所述等离子体增强化学气相沉积设备的基板温度控制在200
‑
600℃，对所述硅片进行低温氢处理。2.根据权利要求1所述的硅片处理方法，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积设备的功率密度300
‑
500mW/cm2。3.根据权利要求1所述的硅片处理方法，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积设备反应腔内的压强为200
‑
2000mtorr。4.根据权利要求1所述的硅片处理方法，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积设备反应腔内的氢气流量为2000
‑
20000sccm。5.根据权利要求1所述的硅片处理方法，其特征在于，所述低温氢处理的处理时间为10
‑
40min。6.根据权利要求1所述的硅片处理方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿世超，赵晓霞，田宏波，王伟，王雪松，王彩霞，宗军，孙金华，范霁红，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：