一种高效晶硅太阳能电池的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏电站领域中的晶体硅太阳能电池工艺领域，尤其涉及一种高效晶 硅太阳能电池制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着光伏产业的发展，在电池片生产中，光电转换效率的提升和电池制造成本的 降低已成为整个光伏产业发展的根本。
[0003] 在各种太阳电池中，晶体硅电池一直占据着最重要的地位。近年来，在晶体硅太阳 电池提高效率和降低成本方面取得了巨大成就和进展，进一步提高了它在未来光伏产业中 的优势地位。
[0004]目前，晶体硅太阳能电池常规使用的工艺存在以下两个问题：第一，经过多年的发 展，电池效率已经到了一个瓶颈，在常规工艺上进行优化提效效果微弱；第二，工艺过程中 使用的贵金属较多，导致成本高昂。
【发明内容】
[0005] 发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种晶硅太阳能电池的制 备方法，降低成产成本，提高电池效率。
[0006] 技术方案：本发明所述高效晶硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
[0007] (1)硅片清洗：清洗硅片，去除硅片表面损伤层；
[0008] (2)纳微复合绒面制备：首先在硅片正面制备微米级绒面，然后采用反应离子刻 蚀或金属辅助化学刻蚀方法制备纳米级绒面，并将其嵌套于之前制备的微米级绒面上，形 成纳微复合绒面，再通过化学药液清洗硅片表面，优化纳米绒面结构、去除表面残余脏污粒 子；
[0009] (3)发射极制备：采用扩散或粒子注入工艺制备发射极；
[0010] (4)硅片边缘绝缘、背面抛光处理及去除磷硅玻璃：先采用化学腐蚀方法，将硅片 正面用水膜保护，背面直接与腐蚀化学品接触，再将硅片放入HF溶液中，去除之前硅片表 面形成的磷硅玻璃；化学品与硅片背面及边缘发生化学反应，从而去除边缘的PN结，背面 与化学品接触较多，反应较为激烈，从而进行抛光的处理；
[0011] (5)正面二氧化硅层制备：在硅片正面生成一层二氧化硅；
[0012] (6)背面钝化膜制备：在硅片背面制备一层三氧化二铝+氮化硅的复合膜；
[0013] (7)正面减反射层制备：在硅片正面沉积双层氮化硅层，作为减反射层；
[0014] (8)背面激光开槽：通过激光在硅片背面开槽；
[0015] (9)全铝背场制备：采用丝网印刷工艺，在硅片背面印刷铝浆制备全铝背场；
[0016] (10)烧结：对硅片进行烧结；
[0017] (11)锡背电极制备：采用超声波辅助焊接方式，在铝背场上直接焊接锡背电极；
[0018] (12)正面激光开槽：通过激光在硅片正面开槽；
[0019] (13)正面电极制备：先镀镍层和铜层，再镀银层，作为正面电极；
[0020] (14)退火：对硅片进行退火。
[0021] 本发明进一步优选地技术方案为，步骤（2)中反应离子刻蚀方法制备纳米级绒面 的方法为：通过氧气、氯气或四氟化硫气体形成的等离子体在硅片正面刻蚀出纳米级绒面。
[0022] 优选地，步骤（2)中金属辅助化学刻蚀方法制备纳米级绒面的方法为：利用金属 离子诱导化学腐蚀反应进行，从而在硅片正面形成纳米级绒面。
[0023] 优选地，步骤（2)中清洗硅片表面的溶液为BOE与双氧水及DI水混合溶液。
[0024] 优选地，步骤(6)中所述背面钝化膜的制备方法为：采用等离子体增强化学气相 沉积法制备的三氧化二铝+氮化硅结构，其中三氧化二铝的厚度为5~30nm，氮化硅的厚度 为 60 ~150nm。
[0025] 优选地，步骤（6)中所述背面钝化膜制备方法为：先采用原子层沉积法制备三氧 化二铝，厚度为5~25nm，再经过低温退火后采用等离子体增强化学气相沉积法制备氮化 硅，并叠加在三氧化二铝上，氮化硅的厚度为60~150nm。
[0026] 优选地，步骤（5)中正面二氧化硅的制备方法为：采用臭氧氧化方法或热氧化法， 在娃片表面生长一层二氧化娃，其厚度为2~10nm。
[0027] 优选地，步骤（7)中正面减反射层制备方法为：采用等离子体增强化学气相沉积 法沉积双层氮化硅，其中第一层厚度为15~30nm，折射率为2. 15~2. 3 ;第二层厚度为 50~60nm，折射率为2. 0~2. 1。
[0028] 优选地，步骤（8)中背面激光开槽采用纳秒绿光或皮秒紫外光作为光源，开槽数 目为90~150根、槽宽为40~150um。
[0029] 优选地，步骤（12)中正面激光开槽采用皮秒紫外光作为光源，开槽数目为90~ 150根，槽宽20~40un。
[0030] 优选地，步骤（3)中发射极的方块电阻为95~100欧姆。
[0031] 优选地，步骤（13)中正面电极的制备方法为：先化学镀镍，镍层厚度为2~5um， 然后采用光诱导电镀铜，铜层厚度为15~25um，最后再采用化学镀银，银层厚度为3~ 6um〇
[0032] 有益效果：（1)本发明采用反应离子刻蚀或金属辅助化学腐蚀方法在微米级绒面 基础上制备纳米级绒面，从而形成了纳微复合结构绒面，反射率显著低于现有绒面的反射 率，全面增加了光的吸收利用，可有效提高太阳能电池转换效率；同时本发明采用电镀技术 制备太阳能电池正电极，大幅度降低了贵金属的使用，降低了生产成本；
[0033] (2)本发明采用了边缘绝缘和背面抛光相结合工艺，既能去除边缘PN结，防止漏 电，又能起到背面抛光的效果，并去除磷硅玻璃，提高电池转换效率；
[0034] (3)本发明在硅片的正面生成一层二氧化硅层，既能起到有效防止电站端电势诱 导衰减（PID)情况的发生，又起到了正面钝化效果；
[0035] (4)本发明在娃片背面制备一层三氧化二错+氮化娃的复合膜，充分钝化娃片表 面，从电学角度充分利用了太阳光的能量；
[0036] (5)本发明的硅片背面电极采用超声波辅助焊接锡的方法，既能降低成本，减少了 贵金属的使用，又能起到良好的导电作用。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明所述高效晶硅太阳能电池的制备方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0038] 下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于 所述实施例。
[0039] 下列各实施例中娃片均米用P型多晶娃片。
[0040] 实施例1 : (1)清洗硅片；（2)在硅片正面采用反应离子刻蚀方法制备纳微复合绒 面，再使用BOE与双氧水及DI水混合溶液清洗硅片表面；（3)采用扩散工艺制备发射极，发 射极的方块电阻为95欧姆；(4)硅片正面用水膜保护，背面直接与腐蚀化学品接触，去除边 缘PN结及表面磷硅玻璃，同时背面抛光，背面抛光后反射率控制在30 ; (5)采用臭氧氧化方 法，在硅片表面生长一层二氧化硅，厚度为2nm ; (6)在硅片背面采用等离子体增强化学气 相沉积法（即PECVD)制备三氧化二铝+氮化硅复合膜，其中三氧化二铝的厚度为5nm，氮 化硅的厚度为60nm ; (7)采用PECVD方法在硅片正面沉积双层氮化硅作为减反射层，其中第 一层厚度为15nm，折射率为2. 15 ;第二层厚度为50nm，折射率为2. 0 ; (8)采用纳秒绿光作 为光源，在硅片背面开槽，开槽数目为90根、槽宽为40um ; (9)采用丝网印刷工艺，在硅片 背面印刷铝浆制备全铝背场；（10)使用快速烧结炉对硅片进行烧结，峰值炉温在600°C，时 间为Imin ; (11)采用超声波辅助焊接方式，在铝背场上直接焊接锡背电极；（12)采用皮秒 紫外光作为光源在硅片正面开槽，开槽数目为90根，槽宽20un ; (13)在硅片正面先化学镀 镍，镍层厚度为2um，然后采用光诱导电镀铜，铜层厚度为15um，最后再采用化学镀银，银层 厚度为3um，作为正面电极；（14)采用快速退火炉对硅片退火，得到太阳能电池片样品1。
[0041] 实施例2 : (1)清洗硅片；（2)在硅片正面采用金属辅助化学刻蚀方法制备纳微复 合绒面，再使用BOE与双氧水及DI水混合溶液清洗硅片表面；（3)采用粒子注入工艺制备 发射极，发射极的方块电阻为100欧姆；(4)硅片正面用水膜保护，背面直接与腐蚀化学品 接触，去除边缘PN结及表面磷硅玻璃，同时背面抛光，背面抛光后反射率控制在33 ; (5)采 用热氧化法，在硅片表面生长一层二氧化硅，厚度为IOnm ; (6)在硅片背面先采用原子层沉 积法（即ALD)制备三氧化二铝，厚度为25nm，再经过低温退火后采用PECVD方法制备氮 化硅，并叠加在三氧化二铝上，氮化硅的厚度为150nm ; (7)采用PECVD方法在硅片正面沉 积双层氮化硅作为减反射层，其中第一层厚度为30nm，折射率为2. 3 ;第二层厚度为60nm， 折射率为2. 1 ; (8)采用皮秒紫外光作为光源，在硅片背面开槽，开槽数目为150根、槽宽为 150um; (9)采用丝网印刷工艺，在硅片背面印刷铝浆制备全铝背场；（10)使用快速烧结炉 对硅片进行烧结，峰