一种晶体硅太阳电池工业化生产工艺制造技术

一种晶体硅太阳电池工业化生产工艺，选取硅片，依次进行前表面制绒、磷扩散、去除磷扩散时表面形成的磷硅玻璃和前表面ＰＥＣＶＤ沉积氮化硅后，将带有前表面氮化硅减反射膜保护的硅片置于加热的碱液中进行背面抛光处理除去背面的扩散层，然后经清洗烘干后采用抗弯曲铝浆丝网印刷和烧结即可；该工艺采用化学方法代替等离子刻蚀工艺，实现硅片绒面整个生产流程中无接触，避免了硅片摩擦引起的绒面损伤，从而降低正面银浆烧结后发生漏电的概率；平坦、洁净的背表面有利于烧结时铝硅的反应，形成更均匀的铝背场，抛光面比不规则的绒面具有更强的反射作用，可以增加入射光的吸收，提高电池片长波长的光谱响应，显著提高短路电流和开路电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳电池
，具体涉及一种晶体硅太阳电池工业化生产工艺。
技术介绍
随着化石能源储量的日益减少，以及温室效应引起的种种环境问题，人们对新能 源的需求越来越强。太阳电池作为一种光电转化器件，是获取太阳能源的最直接的方式。近 年太阳电池世界产量一直以每年30% 40%高速增长，成为发展最快的行业之一。目前，晶体硅太阳电池是光伏产品中的主流，占约90%的市场份额。国内晶体硅生 产线基本都是按照制绒、扩散、等离子刻蚀、磷硅玻璃清洗、氮化硅沉积、丝网印刷、烧结的 电池制作流程而设计。该流程制得的单晶硅太阳电池转换效率目前达到17. 5%左右，在此 基础上提高效率空间较小，需要考虑工艺成本，最终找到具有性价比的实施方案。 现有一般生产工艺中，硅片扩散后，从扩散炉管取出后叠在一起，压紧后进行等离 子刻蚀去除边缘P/N结，防止电池边缘漏电。硅片金字塔型的绒面在叠片、分片的过程中容 易出现损伤，引起烧结后的银栅线与P型基体接触而漏电。等离子体在进行刻蚀的过程中， 也会刻蚀掉硅片正面边缘部分面积，刻蚀程度与硅片之间松紧，以及工艺参数有关，需要严 格控制。否则正面有效面积减小，影响电池的短路电流，同样金属栅线边缘可能接触P型基 体而造成漏电。另一方面，硅材料在晶体硅太阳电池的成本中占很大比重。为了减少硅料的用量， 硅片厚度变得越来越小，目前常用的硅片约170um 190μπι。硅片变薄，除了要考虑生产 中的碎片率，烧结后的弯曲度，还要关注电池的长波响应特性。因为硅是一种间接吸收半导 体材料，薄硅片需要有很好的背面反射，才能降低光学损失，增加有效吸收。晶体硅太阳电 池背面一般由掺铝背场层、铝硅合金层、铝浆烧结层组成。铝硅合金层与硅体结合紧密，两 者的界面对光产生反射作用。铝浆在不规则的绒面上经过烧结，虽然也可以得到这三层结 构，但铝硅合金厚度和密度不均勻，界面非常粗糙，反射效果不好。硅片背面抛光后与铝浆 反应，可以产生比较均勻一致的铝硅合金层，得到类似镜面的高反射效果。电池的长波响应 得到提高，转换效率也就随之升高。中国专利申请号200810038354. X的专利申请提供了一种硅太阳电池的制绒方 法，该方法是将硅片两两相并放在花篮中，在氢氧化钠溶液中进行单面制绒。该方法提高制 绒效率，降低了硅片制绒过程中减薄的厚度。中国专利申请号03158056. 4的专利申请提供了一种作为硅太阳电池的背面电 极，在维持硅太阳电池的背面电极功能的同时，烧结时的膜层收缩小，能够抑制硅片翘曲的 导电浆。上述的这些办法虽可降低硅片两次化学腐蚀减薄的不利影响，控制电池弯曲度， 减少碎片产生，但是仍然需要将硅片叠在一起进行边缘刻蚀，未能直接避免绒面损伤的可 能性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种晶体硅太阳电池工业化生产工艺，该工艺能实现硅片 绒面整个生产流程中无接触，减少硅片摩擦引起的绒面损伤，从而降低正面银浆烧结后发 生漏电的概率；该工艺还将原先粗糙的背表面抛光成平坦的表面，去除背面扩散层，铝硅烧 结反应后，提高背反射作用，增加铝背场的均勻性，改善了硅太阳电池的长波响应，提高了 转换效率。本专利技术提供的晶体硅太阳电池工业化生产工艺，选取硅片，依次进行前表面制绒、 磷扩散、去除磷扩散时表面形成的磷硅玻璃和前表面PECVD沉积氮化硅后，将带有前表面 氮化硅减反射膜保护的硅片置于加热的碱液中进行背面抛光处理除去背面的扩散层，然后 经清洗烘干后采用抗弯曲铝浆丝网印刷和烧结即可。本专利技术所述的碱液为无机碱液，所述的无机碱液为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶 液，其重量百分含量为10 40%，所述碱液的温度为50 90°C。本专利技术所述的碱液为有机碱液，所述的有机碱液为四甲基氢氧化铵或乙二胺的水 溶液，其重量百分含量为10 30%，所述碱液的温度为50 90°C。经上述碱液背面抛光处理后硅片的厚度减薄5 15 μ m。优选的，本专利技术所述的硅片为单晶硅片，其电阻率为0.5 5Ω ·_。对于上述单晶硅片，所述的前表面制绒为将硅片两两相并置于含有机溶剂的氢 氧化钠水溶液中进行前表面腐蚀，腐蚀后的硅片再经酸洗、去离子水清洗即可。上述单面制绒过程中所述氢氧化钠水溶液的重量百分含量为0. 5 1. 5%。所述的有机溶剂为异丙醇或酒精，其体积百分含量为1 10%。本专利技术所述磷扩散的过程为采用三氯氧磷液态源，控制恒温区温度为800 900°C进行扩散30 50min，扩散后硅片的方块电阻为40 60 Ω / 口。本专利技术经正面PECVD沉积后的氮化硅的折射率为1. 5 2. 5，膜厚为70 90nm。本专利技术的有益效果是(1)采用化学方法代替等离子刻蚀工艺，不增加工艺步骤，且无需购买昂贵的化学 腐蚀设备，实现硅片绒面整个生产流程中无接触，避免了硅片摩擦引起的绒面损伤，从而降 低正面银浆烧结后发生漏电的概率；(2)平坦、洁净的背表面有利于烧结时铝硅的反应，形成更均勻的铝背场，抛光面 比不规则的绒面具有更强的反射作用，可以增加入射光的吸收，提高电池片长波长的光谱 响应，显著提高短路电流和开路电压。附图说明图1是常规生产工艺制得的太阳电池粗糙面的背面反射示意图，其中1、铝背场；2、铝硅合金；3、铝浆烧结层；图2是本申请生产工艺制得的太阳电池抛光面的背面反射示意图，其中1、铝背场；2、铝硅合金；3、铝浆烧结层；图3是常规生产工艺与本申请生产工艺制得的太阳电池背面反射(长波)曲线。具体实施例方式以下列举具体实施例对本专利技术进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本 专利技术作进一步说明，不代表本专利技术的保护范围，其他人根据本专利技术的提示做出的非本质的 修改和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例提供的晶体硅太阳电池工业化生产工艺为选取硅片，依次进行前表面 制绒、磷扩散、去除磷扩散时表面形成的磷硅玻璃和前表面PECVD沉积氮化硅后，将带有前 表面氮化硅减反射膜保护的硅片置于加热的碱液中进行背面抛光处理除去背面的扩散层， 然后经清洗烘干后采用抗弯曲铝浆丝网印刷和烧结即可。抛光时采用的碱液为无机碱液，该无机碱液为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，其 重 量百分含量为10 40%，温度为50 90°C;抛光时还可采用有机碱液，该有机碱液为四 甲基氢氧化铵或乙二胺的水溶液，其重量百分含量为10 30%，温度为50 90°C。实施例2本实施例提供的晶体硅太阳电池工业化生产工艺，包括以下步骤(1)绒面腐蚀选取电阻率1.0 5Ω ·cm的单晶硅片，将两片并在一起插在花篮槽中，然后置于 温度为80 95°C，含体积百分含量为1 10%酒精的氢氧化钠水溶液中进行前表面单面 腐蚀，氢氧化钠水溶液的重量百分含量为0. 5 1. 5%，制绒后的硅片在10%的稀盐酸中浸 泡2min，然后用去离子水漂洗干净，备用；(2)磷扩散采用三氯氧磷液态源，在工业用管式扩散炉中进行扩散，使恒温区温度为800°C 9000C，扩散时间为30 50min，扩散方阻控制在40 60 Ω / □；(3) PECVD沉积氮化硅扩散好的硅片直接从石英舟卸至清洗花篮中，清洗磷硅玻璃后烘干。在PECVD设 备中，沉积正面氮化硅。氮化硅的折射率控制在2. 0，膜厚约为SOnm ；(4)背面化学抛光正面带有氮化硅保护的硅片在加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅太阳电池工业化生产工艺，其特征在于，选取硅片，依次进行前表面制绒、磷扩散、去除磷扩散时表面形成的磷硅玻璃和前表面ＰＥＣＶＤ沉积氮化硅后，将带有前表面氮化硅减反射膜保护的硅片置于加热的碱液中进行背面抛光处理除去背面的扩散层，然后经清洗烘干后采用抗弯曲铝浆丝网印刷和烧结即可。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海鹏，朱生宾，何胜，金井升，蒋秀林，李玉庆，单伟，
申请(专利权)人：晶澳扬州太阳能光伏工程有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]