一种高效太阳电池的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及太阳电池领域，具体涉及一种高效太阳电池的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着光伏产业的快速发展，晶硅太阳电池以其高性价比的优势得到了迅速发展。 目前晶硅太阳电池领域一般单纯的采用选择性发射极技术或者单纯的采用背抛光技术来 制备太阳电池，例如采用将原料硅片经过制绒在硅片表面形成绒面，再进行抛光、高温高方 阻扩散(一般温度在800°C-850°C，扩散方阻在70〇/〇-100〇/〇)、背面印刷背银、铝浆后 烘干，经烧结和镀减反射膜，得到高效太阳电池。中国专利申请CN 201410694985.2公开了 一种RIE制绒的多晶硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：（1)采用等离子体干法刻蚀去 除多晶硅片的前表面损伤层;然后进行RIE制绒；（2)采用链式湿法化学处理方法对硅片依 次进行背面腐蚀抛光、RIE损伤层去除以及后清洗处理；（3)采用背靠背插片方式对上述硅 片的绒面进行磷源扩散；（4)将扩散后的硅片进行湿法刻蚀并去除表面PSG，然后在其正表 面沉积钝化减反射膜；（5)在硅片背面分别印刷背银、铝浆后烘干，然后在其正表面印刷正 银后烧结，即可得到多晶硅太阳电池。其仅单纯的采用了背抛光技术，且背面抛光采用 HN03/HF/H2S〇4混合溶液，成本较高。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种高效太阳电池的制备方法，该方法采用的是先背抛光再制作选 择性发射极的顺序将选择性发射极技术和背抛光技术结合，可节省对HN〇3和HF大量的成本 消耗，简单易行，相比全背电极接触晶硅太阳电池（IBC电池）、异质结等高效电池，不仅可以 减少工艺复杂性，还能进行大规模生产。该方法制备的太阳电池 Uoc、Isc以及Eff得到了显 著的提高。
[0004] -种高效太阳电池的制备方法，包括步骤：
[0005] 将原料硅片依次经过制绒、扩散、抛光、制作选择性发射极、镀减反射膜和丝网印 刷、烧结，得到高效太阳电池；
[0006] 所述的扩散包括:在三氯氧磷气氛中对制绒后的硅片进行单面低方阻扩散，扩散 后方阻控制在50 Ω /0-55 Ω /?(欧姆/方块）；
[0007] 所述的抛光包括：硅片的扩散面朝上放入60°C-80°C碱溶液中进行背面抛光，清 洗，烘干；
[0008] 所述的制作选择性发射极包括:a.在抛光后的硅片的电极栅线区域印刷油墨作为 掩模，烘干；
[0009] b.刻蚀:将硅片的扩散面朝上，在扩散面铺满水膜，放入第一HN03/HF混合水溶液 中对硅片背面进行第二次背面抛光(背刻蚀），清洗;再将硅片放入第二HN03/HF混合水溶液 中对无油墨保护的发射极区域进行正刻蚀，形成浅扩散层，清洗；
[0010] c.去油墨处理:将硅片依次经过20°C_30°C粗碱溶液和20°C_30°C精碱溶液将油墨 洗掉，形成清晰的蜡印区域，清洗后将硅片放入HF水溶液中去除硅片上存在的氧化层，清 洗，烘干，硅片上形成选择性发射极。
[0011] 本发明预先将扩散后方阻控制在50 Ω/0-55Ω/?，利于后清洗（即刻蚀和去油墨 处理)清洗后获得集中的方阻，方便丝网烧结且烧结时欧姆接触会更好，得到的太阳电池的 效率EfT会更高且更稳定。
[0012] 本发明抛光过程中选用60°C_80°C碱溶液进行背抛光，避免了以往背抛光采用 HN〇3和HF抛光时硝酸价格高且容易挥发利用率低的不足之处。60°C_80°C碱溶液的抛光效 果更好，如果温度太高会导致硅片抛光太剧烈，使硅片变薄最终影响开路电压Uoc、短路电 流Isc以及转换效率Eff变低。为了达到更好的效果，抛光过程中所述的碱溶液优选质量百 分浓度为10 % -35 %的Κ0Η水溶液或者质量百分浓度为10 % -35 %的NaOH水溶液。抛光过程 中所述背面抛光的时间优选为5.5min-8 . Omin;进一步优选，所述娃片优选以1.5m/min-2.2m/min的速率通过60°C_80°C碱溶液。
[0013] 步骤b中，所述的第一HN03/HF混合水溶液用于背刻蚀，主要是将边缘PN结刻蚀掉 防止太阳电池漏电导致Rsh偏低，同时也起到背抛光作用；所述的第二HN0 3/HF混合水溶液 用于正刻蚀，是制作选择性发射极重要的一步，主要是将正面(即扩散面)无油墨保护区域 的方阻刻蚀变大，达到选择性的目的。为了达到更好的效果，步骤b中，所述的第一HN0 3/HF 混合水溶液中HN〇3的质量百分浓度优选为30 %-42%，HF的质量百分浓度优选为2 %-10 % ; 所述的第二HN03/HF混合水溶液中HN〇3的质量百分浓度优选为10%-26%，HF的质量百分浓 度优选为2%-12%。优选的，所述第二次背面抛光（背刻蚀）的时间为1.36min-2.00min;所 述正刻蚀的时间为0.55min_0.8min。
[0014] 为了达到更好的效果，步骤b中，所述的第一HN03/HF混合水溶液的温度优选为10 °C ± 2°C，所述的第二HN03/HF混合水溶液的温度优选为10°C ± 2°C。所述硅片优选以1.5m/ min-2.2m/min的速率通过第一 HN03/HF混合水溶液和第二HN03/HF混合水溶液。
[0015] 步骤c中，所述的粗碱溶液和精碱溶液主要是用于去油墨和去多孔硅，硅片先经过 粗碱溶液清洗再经过精碱溶液清洗，经过粗碱和精碱两步清洗，可以保证硅片被彻底清洗 干净，同时去油墨和去多孔硅也更彻底。为了达到更好的效果，所述的粗碱溶液优选质量百 分浓度为7 % -14 %的Κ0Η水溶液或者质量百分浓度为7 % -14 %的NaOH水溶液。所述的精碱 溶液优选质量百分浓度为4 % -12 %的Κ0Η水溶液或者质量百分浓度为4 % -12 %的NaOH水溶 液。
[0016] 步骤c中，所述的HF水溶液用于去除硅片上存在的氧化层，为了达到更好的效果， 所述的HF水溶液的质量百分浓度优选为4%-12%。
[0017] 本发明中，硅片在三氯氧磷气氛中扩散后，会在扩散面形成磷硅玻璃层，该磷硅玻 璃层可以在抛光过程中保护硅片的扩散面;抛光时，将硅片扩散面朝上放置，当硅片经过60 °C_80°C碱溶液(如K0H/Na0H溶液)时，背面腐蚀坑逐渐腐蚀变大，并趋向于平整。正面（即扩 散面）由于有磷硅玻璃层保护，未受到腐蚀，以Κ0Η碱溶液为例，硅片背面腐蚀的具体化学反 应式为：
[0018] Si+2KOH+H2〇^K2Si03+2H2T;
[0019] 正面铺满水膜的硅片在HN03/HF混合水溶液中会进行第二次背面抛光，此时背面 绒面会更加平整，正面由于有水膜保护不会被侵蚀到，腐蚀机理的具体化学反应式为：
[0020] HN03+Si^Si〇2+NOxT+H20 ；
[0021] Si02+4HF^SiF4+2H20；
[0022] SiF4+2HF-H2[SiF6]。
[0023] 所述的抛光可以在碱槽链式背抛光机中进行。所述的碱槽链式背抛光机可采用现 有设备，包括依次连接的上料端、带加热装置的碱槽、纯水槽、烘干段和下料端的碱槽链式 背抛光机；上料端用于放置硅片，带加热装置的碱槽用于盛放KOH/NaOH碱溶液并使热碱 (KOH/NaOH)温度保持在60°C_80°C，纯水槽用于将硅片上残余的碱洗净，烘干段用于将背面 抛光后的硅片上下表面都烘干，下料端用于将硅片顺利取出。进一步优选:所述的碱槽链式 背抛光机的带速控制在1.5m/min_2.2m/min。
[0024] 步骤a中，所述的印刷油墨可以在现有的INK印刷机中进行。
[0025] 步骤b和步骤c可以在后清洗SC机台中进行。所述的后清洗SC机台可采用现有设 备，包括依次连接的设有滴液阀的水膜保护台、背刻蚀槽、第一纯水槽、正刻蚀槽、第二纯水 槽、粗碱槽、精碱槽、第三纯水槽、HF槽、第四纯水槽和烘干段。设有滴液阀的水膜保护台用 于在硅片经过滴液阀时将硅片上表面全部铺满水膜;背刻蚀槽用于进行第二次背面抛光； 第一纯水槽用于将经过背刻蚀槽后的硅片上残余的酸液洗净;正刻蚀槽用于将无油墨保护 的发射极区域进行腐蚀，即利用HN0 3/HF的混合溶液将掩膜以外的重掺杂区进行刻蚀，从而 形成浅扩散层;第二纯水槽用于将经过正刻蚀槽后的硅片上残余的酸液洗净;粗碱槽和精 碱槽用于将油墨洗掉，形成清晰的蜡印区域;第三纯水槽用于将经过粗碱槽和精碱槽后的 硅片上残余的碱液洗净;HF槽用于去除硅片上存在的氧化层;第四纯水槽用于将经过HF槽 后的硅片上残余的酸液洗净;烘干段用于将硅片烘干。进一步优选:所述的后清洗SC机台的 带速控制在 1 · 5m/min_2 · 2m/min〇
[0026] 所述的制绒、在三氯氧磷气氛中对制绒后的硅片进行单面低方阻扩散、镀减反射 膜以及丝网