专利名称：太阳能电池制绒表面的抛光方法及抛光装置的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池制绒表面的抛光方法及抛光装置。
背景技术：
创新型的技术革新推动了光伏企业太阳能电池片性能的不断提高。目前，采用各种不同的新技术如选择性发射极技术、金属环绕贯通技术和背电极钝化技术等以提高晶硅电池片的转换效率。技术上不断细分和创新，使得电池片的光电转换效率仍有相当的上升空间。目前，多晶硅电池片光电转换效率的产线水平已经达到了 17. 1%以上，并且实验室水平的多晶硅电池片的光电转换效率已经超过了 18%。
目前国内的一些光伏企业产线上的背电极钝化技术主要是原子层生长技术，即在多晶硅背电极表面涂覆一薄层Al2O3涂层，一方面Al2O3涂层可以有效的固定背电极表面的固定电荷，降低背面的载流子复合中心，有利于提高光电流的提升；另一方面，Al2O3涂层本身可以作为一背反射器，促进光能中的长波吸收；另外，Al2O3涂层介于多晶硅基体和背面金属之间，也缓和了电池片的翘曲等。背电极钝化技术的采用使得电池片的光电转换效率同比提高了约O. 29ΓΟ. 5%。然而，在电池片的生产过程中，研究者们发现，在生产电池片初期进行的湿法(酸液法或碱液法)制绒结构对背电极钝化产生一些负面影响，因此，需要将初期湿法方面制备的绒面结构进行抛光，然后再进行原子层生长方法涂覆Al2O3涂层，以提高背电极的钝化效果。然而，由于湿法方法的各向同性特征使得仍然采用湿法方法进行表面抛光的效果相当不理想。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种太阳能电池制绒表面的抛光方法及抛光装置，该方法能够完全抛光初期制绒导致的绒面结构，表面结构分布均匀、光滑。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下本发明公开了一种太阳能电池制绒表面的抛光方法，其中，采用射频激发的行波耦合等离子体对制绒表面进行抛光。优选的，在上述太阳能电池制绒表面的抛光方法中，所述射频激发的行波耦合等离子体在反应气体下对制绒表面进行抛光，所述反应气体选自六氟化硫和氧气、四氟化碳和氧气、六氟化硫、三氟化氮、三氟化氮和氧气、或六氟化硫和氯气。本发明还公开了一种太阳能电池制绒表面的抛光装置，用以对制绒表面进行单面抛光，其中，所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少一个玻璃管，所述玻璃管呈单排阵列设置，每个玻璃管中插入一根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。优选的，在上述太阳能电池制绒表面的抛光装置中，所述串联后金属管的一端接射频输入信号，另一端接地。
优选的，在上述太阳能电池制绒表面的抛光装置中，所述金属管为镀银铜管。本发明还公开了一种太阳能电池制绒表面的抛光装置，用以对制绒表面进行双面抛光，其中，所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少一个玻璃管，所述玻璃管呈双排阵列设置，每个玻璃管中插入一根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。优选的，在上述太阳能电池制绒表面的抛光装置中，所述串联后金属管的一端接射频输入信号，另一端接地。本发明还公开了一种太阳能电池制绒表面的抛光装置，其中，所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少一个玻璃管，所述玻璃管呈双排阵列设置，每个玻璃管中插入一根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。优选的，在上述太阳能电池制绒表面的抛光装置中，所述串联后金属管的一端接 射频输入信号，另一端接地。优选的，在上述太阳能电池制绒表面的抛光装置中，所述金属管为镀银铜管。与现有技术相比，本发明提供一种基于大功率射频激发的行波耦合等离子体对晶体硅太阳电池片背电极抛光的装置与工艺方法。相比常规的湿法而言，该方法又可称为干法抛光，它不依赖于晶体硅片的表面状态(如表面的洁净度，表面的活性或金字塔成核密度等)，其工艺操作十分方便、易于控制，具有更好的可靠性和重复性；再有，由于在干法去除过程中反应物和生成物均为气态，因而不存在液态制绒对硅片的机械冲击损伤，提高了太阳能电池片的机械强度，大大降低了破损率，而且排放物很容易通过洗气装置实现符合环保要求的排放。另外，相对于现有的干法刻蚀技术，由于是单射频激发的行波耦合等离子体，可以简单的通过增加放电管的个数以增加放电面积，并辅以气流均匀排布，就可以满足大面积等离子体均匀处理的要求。该方法能够完全抛光初期制绒导致的绒面结构，表面结构分布均匀、光滑，这为下一步的多晶硅表面背电极钝化技术乃至提高光电转换效率奠定了必要的基础。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I所示为本发明最佳实施例中太阳能电池制绒表面的抛光装置的俯视图；图2所示为本发明最佳实施例中太阳能电池制绒表面的抛光装置的前视图；图3所示为本发明最佳实施例中太阳能电池制绒表面的抛光装置的左侧视图；图4所示为本发明最佳实施例中太阳能电池制绒表面的抛光装置的右侧视图；图5a和图5b分别是多晶硅片在抛光处理前后的表面形貌的比较。
具体实施例方式本发明实施例公开了一种太阳能电池制绒表面的抛光方法，其采用射频激发的行波耦合等离子体在一定反应气体下对制绒表面进行抛光。所述反应气体选自六氟化硫和氧气、四氟化碳和氧气、六氟化硫、三氟化氮、三氟化氮和氧气、或六氟化硫和氯气或者其他起到刻蚀效果的气体。本发明实施例还公开了一种太阳能电池制绒表面的抛光装置，用以对制绒表面进行单面抛光，所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少一个玻璃管，所述玻璃管呈单排阵列设置，每个玻璃管中插入一根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。该实施例中，玻璃管可以完全穿射于真空腔体的两端，也可以穿射于真空腔体的一端，亦或完全收容在真空腔体内。本发明实施例还公开了一种太阳能电池制绒表面的抛光装置，用以对制绒表面进行双面抛光，其中，所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少一个玻璃管，所述玻璃管呈双排阵列设置，每个玻璃管中插入一根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。该实施例中，玻璃管可以完全穿射于真空腔体的两端，也可以穿射于真空腔体的一端，亦或完全收容在真空腔体内。 本发明实施例还公开了一种太阳能电池制绒表面的抛光装置，其中，所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少一个玻璃管，所述玻璃管呈双排阵列设置，每个玻璃管中插入一根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。该实施例中，玻璃管可以完全穿射于真空腔体的两端，也可以穿射于真空腔体的一端，亦或完全收容在真空腔体内。该实施例可以用于制绒表面的单面抛光或双面抛光，当用于单面抛光时，硅片放置于上一排玻璃管的上方或下一排玻璃管的下方；当用于双面抛光时，娃片放置于两排玻璃管之间。下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参图I和图2所示，在最佳实施例中，抛光装置10包括真空腔体11及穿射于该真空腔体11两端的石英玻璃管12，玻璃管12上下设有两排，每排设有4根。为保证真空度，玻璃管12与真空腔体11之间具有真空密封法兰(图未不),每根玻璃管12内各插入一根可通入冷却水的镀银铜管13。两排玻璃管12之间设有承载硅片14的基片架15。镀银铜管13之间串联连接，具体电连接方式如图3和图4所示，射频信号的输入端通过一个射频匹配器与铜管的一端相连，末端直接接地。调节好气压、通入反应气体后，当在射频输入端输入频率为13. 56MHz的一定射频功率时，就会在两排石英玻璃管之间产生大面积的等离子体，通过特定的气体和合适的功率与适当的处理时间，就可以对硅片进行单/双面的等离子体抛光处理。本发明实施例是通过以下技术方案来实现的把硅片放入真空室中，抽真空至5*10_中&，然后通入六氟化硫或三氟化氮气体等其他气体，通过控制气体的流量调节真空室到一定的气压，利用射频电源激发产生相应的射频行波耦合等离子体，对硅片进行抛光刻蚀，刻蚀完成后，停止供气，待抽真空至SxKT1Pa后关闭抽气系统，然后通入氮气至真空室，待气压达到I个大气压，之后打开真空室，将硅片取出。上述的抛光方法中，其主要的活性基团是由等离子体中的电子碰撞源气体分解产生的大量的卤素基团等。这些卤素原子很容易与Si反应生成挥发性的硅的卤化物，从而实现硅的抛光刻蚀。利用上述抛光装置和方法在不同条件下进行抛光测试方法实施例I :将P型(100)晶面直拉单晶硅片放入真空室，抽真空至5X 10_3Pa，以lOOsccm的流量通入SF6，待稳定后，调节高阀使真空室气压保持在2Pa，然后在射频输入端施加200W的射频功率，等离子体放电处理时间为10分钟。然而，关闭射频电源，停止供气，关闭抽气系统，然后充氮气进真空室至I个大气压，打开真空室，取出多晶硅片。抛光之后的单晶硅片在30(Tl200nm范围内平均反射率大于35%。方法实施例2 将P型(100)晶面直拉单晶硅片放入真空室，抽真空至5X 10_3Pa，以lOOsccm的流量通入NF3，待稳定后，调节高阀使真空室气压保持在5Pa，然后在射频输入端施加IOOW的射频功率，等离子体放电处理时间为5分钟。关闭射频电源，停止供气，抽真空至5 X 10 ,关闭抽气系统，然后充氮气进真空室至I个大气压，打开真空室，取出硅片。抛光之后的单晶硅片在30(Tl200nm范围内平均反射率大于37%。方法实施例3 将P型多晶硅入真空室，抽真空至5X 10 ,以45sccm的流量通入SF6和以5sccm的流量通入02，待稳定后，调节高阀使真空室气压保持在5Pa，然后在射频输入端施加200W的射频功率，等离子体放电处理时间为5分钟。关闭射频电源，停止供气，抽真空至5X10_3Pa，关闭抽气系统，然后充氮气进真空室至I个大气压，打开真空室，取出硅片。图5a和图5b分别是多晶硅片在抛光处理前后的表面形貌的比较，抛光后的多晶硅片在30(Tl200nm范围内平均反射率大于36%。综上所述，本发明提供一种基于大功率射频激发的行波耦合等离子体对晶体硅太阳电池片背电极抛光的装置与工艺方法。相比常规的湿法而言，该方法又可称为干法抛光，它不依赖于晶体硅片的表面状态(如表面的洁净度，表面的活性或金字塔成核密度等)，其工艺操作十分方便、易于控制，具有更好的可靠性和重复性；再有，由于在干法去除过程中反应物和生成物均为气态，因而不存在液态制绒对硅片的机械冲击损伤，提高了太阳能电池片的机械强度，大大降低了破损率，而且排放物很容易通过洗气装置实现符合环保要求的排放。另外，相对于现有的干法刻蚀技术，由于是单射频激发的行波耦合等离子体，可以简单的通过增加放电管的个数以增加放电面积，并辅以气流均匀排布，就可以满足大面积等离子体均匀处理的要求。该方法能够完全抛光初期制绒导致的绒面结构，表面结构分布均匀、光滑，这为下一步的多晶硅表面背电极钝化技术乃至提高光电转换效率奠定了必要的基础。应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。·
权利要求
1.ー种太阳能电池制绒表面的抛光方法，其特征在于采用射频激发的行波耦合等离子体对制绒表面进行抛光。
2.根据权利要求I所述的制绒表面的抛光方法，其特征在于所述射频激发的行波耦合等离子体在反应气体下对制绒表面进行抛光，所述反应气体选自六氟化硫和氧气、四氟化碳和氧气、六氟化硫、三氟化氮、三氟化氮和氧气、或六氟化硫和氯气。
3.—种权利要求I所述太阳能电池制绒表面的抛光装置，用以对制绒表面进行单面抛光，其特征在干所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少ー个玻璃管，所述玻璃管呈单排阵列设置，每个玻璃管中插入ー根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池制绒表面的抛光装置，其特征在于所述串联后金属管的一端接射频输入信号，另一端接地。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池制绒表面的抛光装置，其特征在于所述金属管为镀银铜管。
6.一种权利要求I所述太阳能电池制绒表面的抛光装置，用以对制绒表面进行双面抛光，其特征在于所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少ー个玻璃管，所述玻璃管呈双排阵列设置，每个玻璃管中插入ー根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池制绒表面的抛光装置，其特征在于所述串联后金属管的一端接射频输入信号，另一端接地。
8.—种权利要求I所述太阳能电池制绒表面的抛光装置，其特征在于所述抛光装置包括真空腔体及至少部分穿射于所述真空腔体上的至少ー个玻璃管，所述玻璃管呈双排阵列设置，每个玻璃管中插入ー根通入冷却水的金属管，金属管之间串联连接，玻璃管与真空腔体之间密封连接。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池制绒表面的抛光装置，其特征在于所述串联后金属管的一端接射频输入信号，另一端接地。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池制绒表面的抛光装置，其特征在于所述金属管为镀银铜管。
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池制绒表面的抛光方法和抛光装置，其基于大功率射频激发的行波耦合等离子体技术，不依赖于晶体硅片的表面状态，工艺操作十分方便、易于控制，具有更好的可靠性和重复性；不存在液态制绒对硅片的机械冲击损伤，提高了太阳能电池片的机械强度，大大降低了破损率；而且排放物很容易通过洗气装置实现符合环保要求的排放，可以满足大面积等离子体均匀处理的要求。该方法能够完全抛光初期制绒导致的绒面结构，表面结构分布均匀、光滑，这为下一步的多晶硅表面背电极钝化技术乃至提高光电转换效率奠定了必要的基础。
文档编号H01L31/18GK102842498SQ20121034404
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者辛煜, 唐中华, 邹帅 申请人:苏州大学