用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池与流程

本公开的实施例一般地涉及太阳能电池技术领域，并且更具体地涉及改善表面白点现象并且提高光电转换效率的用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池。

背景技术：

随着具有perc(钝化发射极和背面电池)结构的太阳能电池的大量产出，并且搭配se(选择发射极)技术，晶体硅太阳能电池的光电转换效率有了大幅度的提升。进入perc+时代，双面太阳能电池的两面均可受光发电。经地面或者草坪反射的光照射到太阳能电池背面，从而使发电量有较大的增益。与此同时，在制备具有perc+结构的太阳能电池的过程中，印刷背面铝浆的单耗减少，从而降低了晶体硅太阳能电池的制作成本。因此，具有perc+结构的太阳能电池已逐渐成为晶体硅太阳能电池市场中的主流产品。

然而，在制备具有perc+结构的太阳能电池的过程中存在很多问题。例如，在湿刻蚀过程中，空间洁净度、半成品电池的在置时间等外界因素对太阳能电池的外观造成一定程度的影响。此外，硅衬底表面上的药液残留、雨点状气泡印及硅衬底带液烧伤等现象不仅对成品太阳能电池的外观造成影响，也会降低成品太阳能电池的光电转换效率。

在沉积背面钝化减反射膜之后，一些现象可能以肉眼可见的小白点的形式显现出来。这些小白点对具有perc+结构的太阳能电池背面的外观影响十分严重，导致大量半成品电池需要返工处理。而且，小白点的存在导致硅衬底表面缺陷态的产生，光生载流子很容易在其周围复合，这会降低太阳能电池的开路电压及短路电流。

因此，期望开发用于太阳能电池的改进方案，在改善太阳能电池的表面白点不良现象的同时，提高太阳能电池的光电转换效率。

技术实现要素：

一般地，本公开的实施例提供了用于制造太阳能电池的方法以及由此方法制造的太阳能电池。

在第一方面，提供了一种用于制造太阳能电池的方法。该方法包括：对经掺杂的硅衬底进行刻蚀；将经刻蚀的所述硅衬底放置在溶质为有机溶质的水溶液中，以清洗所述硅衬底；以及对经清洗的所述硅衬底进行干燥。

在一些实施例中，将经刻蚀的所述硅衬底放置在溶质为有机溶质的水溶液中包括：将经刻蚀的所述硅衬底放置在溶质为乙醇、丙酮和异丙醇中的至少一个的水溶液中。

在一些实施例中，将经刻蚀的所述硅衬底放置在溶质为有机溶质的水溶液中包括：将经刻蚀的所述硅衬底放置在有机溶质与水的体积比在1:5至1:20之间的所述水溶液中。

在一些实施例中，将经刻蚀的所述硅衬底放置在溶质为有机溶质的水溶液中包括：将经刻蚀的所述硅衬底放置在有机溶质与水的体积比为1:10的所述水溶液中。

在一些实施例中，将经刻蚀的所述硅衬底放置在溶质为有机溶质的水溶液中包括：将经刻蚀的所述硅衬底放置在有机溶质的循环流量为2l/min以及水的循环流量为20l/min的所述水溶液中。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：在对经掺杂的所述硅衬底进行刻蚀之前，通过第一湿刻蚀来对经掺杂的所述硅衬底进行抛光。

在一些实施例中，对经掺杂的所述硅衬底进行刻蚀包括：通过第二湿刻蚀来去除所述硅衬底上的氧化硅和磷硅玻璃。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：在对经掺杂的所述硅衬底进行刻蚀之后并且在将经刻蚀的所述硅衬底放置在溶质为有机溶质的水溶液中之前：利用水来清洗经刻蚀的所述硅衬底；以及通过第三湿刻蚀来对经清洗的所述硅衬底进行刻蚀。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：在对经清洗的所述硅衬底进行干燥之后，对所述硅衬底进行退火。

在第二方面，提供了一种太阳能电池。该太阳能电池由上面描述的方法制造而成。

根据本公开的实施例，在退火过程之前并且在刻蚀过程之后，通过利用有机溶质和水的溶液来清洗经刻蚀的硅衬底，防止在成品太阳能电池表面处产生小白点和缺陷态的不良现象。因此，成品太阳能电池的a级率得到提高，成品太阳能电池表面的外观不良现象得到改善，并且太阳能电池的光电转换效率也有所提高。

提供发明内容部分是为了以简化的形式介绍对本公开的发明构思的选择，其在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开的实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在附图中：

图1是示出根据本公开的实施例的用于制造太阳能电池的方法的流程图；

图2是示出根据本公开的另一实施例的用于制造太阳能电池的方法的流程图；

图3是示出根据本公开的实施例的制造太阳能电池的方法的各个阶段的示意图；以及

图4是示出由根据本公开的实施例的方法制造的太阳能电池的剖面示意图。

具体实施方式

下面将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本公开的原理。虽然附图中示出了本公开的优选实施例，但应当理解，描述这些实施例仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。此外，示例实施例中描述的数值仅仅是示例性的，本公开的实施例的方面不限于这些数值，并且可以具有其他数值范围。

本公开的实施例提供了用于太阳能电池的改进方案。根据本公开的实施例，在针对硅衬底的湿刻蚀过程之后并且在退火过程之前，在水洗槽中加入一定比例的有机溶质以对经蚀刻后的硅衬底进行清洗。有机溶质可以包括乙醇、丙酮和异丙醇中的至少一个。这样的清洗将溶解硅衬底表面上的部分杂质和残留在硅衬底表面上的药液，并且减少在硅衬底表面处产生的小气泡。这样，可以避免在太阳能电池表面处产生小白点和表面缺陷态。以此方式，在消除太阳能电池表面处的小白点外观的不良影响的同时，提高太阳能电池的光电转换效率。

下文中将结合附图参考各种实施例来详细描述本公开。

图1是示出根据本公开的实施例的制造太阳能电池的方法的各个阶段的示意图。

从图1中的(a)开始，准备硅衬底。在一些实施例中，选用p型单晶硅作为衬底。

如图1中的(b)所示，对硅衬底的表面进行制绒。在一些实施例中，通过湿刻蚀过程来在硅衬底的表面上形成绒面。

接着，对硅衬底进行扩散，如图1中的(c)所示。在一些实施例中，通过在硅衬底中扩散pocl3，以在硅衬底中形成pn结。另外，磷硅玻璃(psg)可以通过扩散而形成在硅衬底的表面上。

随后，对硅衬底进行正面激光，如图1中的(d)所示。在一些实施例中，利用激光对硅衬底的表面进行重掺杂，并且制备出合适的方块电阻。

如图1中的(e)所示，对硅衬底进行刻蚀。在一些实施例中，使用氢氟酸和硝酸溶液来对硅衬底进行背面抛光。然后，在一些实施例中，使用氢氟酸溶液去除硅衬底表面上形成的psg和氧化硅。接着，在一些实施例中，将硅衬底放置在加入一定量的有机溶质的水洗槽中以清洗硅衬底。在一些实施例中，有机溶质可以包括乙醇、丙酮和异丙醇中的至少一个。

然后，对硅衬底进行退火，如图1中的(f)所示。在一些实施例中，通过退火重新激活硅衬底表面的死层中的磷原子，修复悬挂键，并且形成二氧化硅层。

如图1中的(g)所示，在硅衬底的背表面沉积背面钝化膜，以及在硅衬底的正表面沉积正面钝化膜。在一些实施例中，在硅衬底的背表面依次沉积氧化铝层、氧化硅层和氮化硅层。在一些实施例中，在硅衬底的正表面上沉积氮化硅层，以降低反射率，并且降低硅衬底的表面复合速度。

如图1中的(h)所示，对硅衬底进行背面激光开膜。在一些实施例中，去除硅衬底的背表面上的钝化膜的一部分。

最后如图1中的(i)所示，在硅衬底上印刷电极层。在一些实施例中，使用背银浆料和铝浆料分别在硅衬底的背表面上形成银背电极和铝背金属层。在一些实施例中，使用正银浆料在硅衬底的正表面上形成正银电极。在一些实施例中，通过丝网印刷工艺，烘干烧结后形成各个接触电极。

根据本公开的实施例，为了至少解决在消除太阳能电池表面处的小白点外观的不良影响，以及为了提高太阳能电池的光电转换效率，在一个示例中，可以在如图1中的(e)所示的阶段中，利用有机溶质水溶液来清洗经蚀刻的硅衬底。

图2是示出根据本公开的实施例的用于制造太阳能电池的方法100的流程图。如图2所示，方法200包括对经掺杂的硅衬底进行刻蚀(框204)，将经刻蚀的硅衬底放置在溶质为有机溶质的水溶液中以清洗硅衬底(框210)，以及对经清洗的硅衬底进行干燥(框212)。

根据本公开的实施例，利用有机溶质水溶液来对经刻蚀的硅衬底进行清洗。有机溶质可以包括乙醇、丙酮和异丙醇中的至少一个。有机溶质能够溶解在刻蚀过程中残留在硅衬底表面处的药液和/或硅衬底表面的部分杂质。通过有机溶质水溶液进行清洗，可以减少在硅衬底表面处产生的小气泡，以避免在干燥之后在硅衬底的表面处产生气泡印。此外，有机溶质水溶液的清洗可以防止将硅衬底表面的部分杂质带入退火工艺。进一步，在对经清洗和干燥后的硅衬底进行退火时，可以消除硅衬底表面处的带液烧伤的现象，并且防止在硅衬底的表面处产生缺陷态。以此方式，在消除太阳能电池表面的小白点的同时，提高太阳能电池的光电转换效率。

在一些实施例中，可选地在框202，可以对经掺杂的硅衬底进行抛光。在一些实施例中，可以通过第一湿刻蚀来对经掺杂的硅衬底进行抛光。在对硅衬底进行抛光时，可以伴随硅衬底的刻蚀。在一些实施例中，可以对硅衬底的背表面进行抛光。在一些实施例中，第一湿刻蚀可以使用氢氟酸和硝酸。

在框204，对经掺杂的硅衬底进行刻蚀。在一些实施例中，对经掺杂的硅衬底进行刻蚀包括通过第二湿刻蚀来去除硅衬底上的氧化硅。在一些实施例中，可以通过第二湿刻蚀来去除硅衬底的正表面和背表面上的氧化硅。在一些实施例中，可以通过第二湿刻蚀来去除硅衬底上的psg(磷硅玻璃)。该psg是在硅衬底的掺杂和扩散过程中残留的。在一些实施例中，第二湿刻蚀可以使用氢氟酸。

在一些实施例中，可选地在框206，可以利用水来清洗经刻蚀的硅衬底。

在一些实施例中，可选地在框208，通过第三湿刻蚀来对经清洗的硅衬底进行刻蚀。在一些实施例中，可以通过第三湿刻蚀来防止框204处的刻蚀的不足。即，通过第三湿刻蚀来进一步去除硅衬底的表面上的氧化硅和/或psg。在一些实施例中，第三湿刻蚀可以使用氢氟酸，并且通过第三湿刻蚀在硅衬底的表面处建立si-f键，以便于之后干燥硅衬底。在一些实施例中，第三湿刻蚀中使用的氢氟酸的浓度低于第二湿刻蚀中使用的氢氟酸的浓度。

在框210，将经刻蚀的硅衬底放置在溶质为有机溶质的水溶液中，以清洗硅衬底。在一些实施例中，将经刻蚀的硅衬底放置在水槽中，该水槽中加入了有机溶质。

在一些实施例中，有机溶质可以包括乙醇、丙酮和异丙醇中的一个。与乙醇相比，异丙醇的成本更高。此外，尽管丙酮的清洗效果可能优于乙醇，但丙酮具有一定的毒性，会对环境造成污染。在一些实施例中，有机溶质包括乙醇。在其他实施例中，有机溶质可以包括乙醇、丙酮和异丙醇中的任意组合。

在一些实施例中，该水溶液的有机溶质与水的体积比在1:5至1:20之间。在一些实施例中，该水溶液的有机溶质与水的体积比为1:10。在一些实施例中，水槽中的有机溶质的循环流量为2l/min，水的循环流量为20l/min。

在框212，对经清洗的硅衬底进行干燥。在一些实施例中，利用热的气流来对硅衬底进行烘干。在一些实施例中，利用热的氮气气流来对硅衬底进行烘干。

在一些实施例中，可选地在框214，对硅衬底进行退火。在一些实施例中，可以通过退火来重新激活硅衬底表面的磷原子，修复悬挂键，并且形成氧化硅层。由于在框210处利用有机溶质水溶液来对经刻蚀的硅衬底进行清洗，在待经历退火的硅衬底的表面处不具有部分杂质和残留药液。因此，在退火和后续过程之后，在太阳能电池的表面处存在的小白点的数量被控制在预定范围内，从而显著改善太阳能电池的表面处的白点和缺陷态的不良现象。

图3是示出根据本公开的另一实施例的用于制造太阳能电池的方法300的流程图。方法300可以作为方法200的一种示例实现，然而方法200不限于方法300这种实现。

在框302，在经正面激光后的硅衬底的正表面上敷一层水膜，以进入刻蚀槽内。该水膜可以防止刻蚀槽内的刻蚀液攀爬到硅衬底的正表面上。在一些实施例中，在硅衬底的表面施加20ml的水。

在框302之前，用于太阳能电池的硅衬底经过本领域已知的相关过程。例如，硅衬底可以经过制绒、扩散、正面激光等过程。通过制绒过程，在硅衬底的表面形成绒面。通过扩散过程，在硅衬底中形成pn结。通过正面激光过程，对硅衬底的表面进行重掺杂。

在框304，利用氢氟酸和硝酸来对硅衬底的背表面进行刻蚀和抛光。在一些实施例中，刻蚀槽的温度设定为15℃，初配用量如下设置为水：90-100l、hf：30-40l、hno3：80-95l、h2so4：20-35l，补液用量如下设置为水：(0.1-0.6)l/100pcs、hf：(0.1-0.7)l/100pcs、hno3：(0.1-0.8)l/100pcs、h2so4：(0.01-0.3)l/100pcs，以及循环流量设置为35l/min。

在框306，将硅衬底经过水洗槽以对硅衬底进行清洗。在一些实施例中，水洗槽的循环流量设置为30l/min。

在框308，利用氢氧化钾来中和先前刻蚀后残留在硅衬底表面上的碱液。在一些实施例中，碱洗槽的初配用量如下设置为水：60-75l、koh：1-10l，补液用量如下设置为水：(0.02-0.5)l/500pcs、koh：(0.01-0.5)l/500pcs，以及循环流量设置为35l/min。

在框310，将硅衬底经过水洗槽以对硅衬底进行清洗。在一些实施例中，水洗槽的循环流量设置为30l/min。

在框312，利用氢氟酸来中和碱液，并且通过氢氟酸来去除硅衬底表面上的氧化硅。此外，可以通过氢氟酸来去除硅衬底表面上的psg。在一些实施例中，酸洗槽的初配用量如下设置为水：170-190l、hf：30-50l，补液用量如下设置为水：(0.01-0.4)l/500pcs，hf：(0.05-0.6)l/500pcs，以及循环流量设置为100l/min。

在框314，将硅衬底经过水洗槽以对硅衬底进行清洗。在一些实施例中，水洗槽的循环流量设置为30l/min。

在框316，利用氢氟酸对硅衬底进行刻蚀，以防止刻蚀不足。在一些实施例中，酸洗槽的初配用量如下设置为水：50-75l、hf：3-15l，补液用量如下设置为水：(0.01-0.5)l/500pcs、hf：(0.01-0.7)l/500pcs，以及循环流量设置为85l/min。

在框318，将硅衬底经过添加有机溶质的水洗槽以对硅衬底进行清洗。在一些实施例中，有机溶质可以包括乙醇、丙酮和异丙醇中的至少一个。在一些实施例中，有机溶质包括乙醇。在一些实施例中，有机溶质与水的体积比为1:10，水的循环流量为20l/min，并且有机溶质的流量为2l/min。

在框320，利用热风对硅片进行烘干。在一些实施例中，烘干温度设置为55℃，循环流量设置为200l/min。

下面的表1和表2示出了根据本公开的实施例的方法300制造的太阳能电池与根据常规方法制造的太阳能电池的测试结果的比较。在表1和表2中，exp对应于根据本公开的实施例的方法300制造的太阳能电池的测试结果，bl对应于根据常规方法制造的太阳能电池的测试结果。

表1

从表1可以看出，由根据本公开的实施例的方法300制造的太阳能电池的小白点现象明显得到改善。例如，小白点的不良影响存在的硅衬底的比例从0.85％降至0。

表2

另外，从表2可以看出，根据本公开的实施例的方法300制造的太阳能电池的开路电压优于根据常规方法制造的太阳能电池的开路电压，例如提高0.9mv。此外，根据本公开的实施例的方法300制造的太阳能电池的转换效率增加。例如，效率增加了约0.05％。

图4是示出由根据本公开的实施例的方法制造的太阳能电池400的剖面示意图。如图4所示，太阳能电池400包括硅衬底402以及形成在硅衬底402的背表面上的氧化铝层404、氧化硅层406、氮化硅层408、铝背金属层410和银背电极412。此外，太阳能电池400包括形成在硅衬底402的正表面上的氧化硅层414、氮化硅层416和银正电极418。

此外，硅衬底402包括pn结。在一些实施例中，硅衬底402为p型衬底，并且硅衬底402包括形成在其中的n++层和n+层。

根据本公开的实施例，太阳能电池400的表面尤其在背表面的白点和表面缺陷态得到显著改善。

根据本公开的实施例，在对硅衬底进行退火之前，通过利用有机溶质水溶液来清洗经背面刻蚀的硅衬底，去除了硅衬底表面上的部分杂质和残留药液，消除了雨点状气泡印，以及防止了硅衬底带液烧伤等现象。因此，显著改善了成品太阳能电池的小白点外观不良现象，提高了成品太阳能电池的光电转换效率。

以上描述仅是本公开的可选实施例，并不旨在限制本公开。对于本领域技术人员来说，在不脱离本公开的精神和原理的情况下，可以做出各种替代、改变和修改。本公开旨在涵盖落入所附权利要求的范围内的所有这样的替代、改变和修改。