太陽能電池的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種太陽能電池的制備方法，涉及太陽能電池制造領(lǐng)域。解決了采用現(xiàn)有方法對(duì)硅片進(jìn)行單面制絨時(shí)，由于未去除機(jī)械損傷層而導(dǎo)致的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率降低的問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能電池的制備方法包括：(1)在硅片的正面形成保護(hù)膜；(2)、采用拋光液對(duì)完成步驟(1)的硅片進(jìn)行表面處理，以使硅片的背面與拋光液反應(yīng)，去除機(jī)械損傷層并形成平坦表面；(3)、采用處理液對(duì)完成步驟(2)的硅片進(jìn)行表面處理，以去除硅片正面的保護(hù)膜；(4)、對(duì)完成步驟(3)的硅片進(jìn)行表面制絨工藝，以在硅片的正面形成絨面。
【專利說明】太陽能電池的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池制造領(lǐng)域，尤其涉及太陽能電池的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著人們對(duì)多晶硅材料理解的不斷加深，對(duì)多晶硅材料的處理和電池工藝作了大量的改進(jìn)，從而使多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率得到了迅速的提高，進(jìn)而使多晶硅太陽能電池在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛。
[0003]目前，多晶硅太陽能電池的生產(chǎn)工藝流程為:清洗制絨、擴(kuò)散、刻蝕、PECVD (PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposit1n,等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)、絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)。其中，清洗制絨工藝多采用HF (氫氟酸)和HN03(硝酸)的混合溶液對(duì)硅片表面進(jìn)行處理，以去除硅片表面的機(jī)械損傷層，同時(shí)在硅片的上下兩個(gè)表面上形成腐蝕坑，即絨面。入射光照到硅片正面的絨面上時(shí)，會(huì)經(jīng)過多次反射，從而能達(dá)到增加光線吸收率的目的。但是，由于硅片背面也有絨面，當(dāng)入射光進(jìn)入硅片內(nèi)部達(dá)到背面時(shí)，也容易形成多次反射，導(dǎo)致有較多長(zhǎng)波段光容易透射損失。
[0004]為了降低光的透射損失，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種僅在硅片正面形成絨面的方法。該方法首先在硅片的背面形成氮化硅薄膜；然后采用低濃度(一般為1%左右)堿液對(duì)硅片表面進(jìn)行處理，由于氮化硅不與堿液反應(yīng)，因此能保護(hù)硅片的背面，而正面與堿液反應(yīng)以形成絨面；最后采用HF去除氮化硅薄膜，由于HF不與硅本體發(fā)生反應(yīng)，因此能保證正面已形成的絨面不受影響。
[0005]使用上述方法將硅片背面的氮化硅薄膜去除后，暴露出的硅片背面保持原貌，由于該背面在覆蓋氮化硅薄膜之前未去除機(jī)械損傷層，因此，硅片背面仍保留該機(jī)械損傷層，將該硅片制成太陽能電池后，由于機(jī)械損傷層的存在會(huì)導(dǎo)致有較多的復(fù)合，進(jìn)而導(dǎo)致少子壽命的降低和電流的下降，最終使太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種太陽能電池的制備方法，解決了采用現(xiàn)有方法對(duì)硅片進(jìn)行單面制絨時(shí)，由于未去除機(jī)械損傷層而導(dǎo)致的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率降低的問題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種太陽能電池的制備方法，包括:(1)、在硅片的正面形成保護(hù)膜；(2)、采用拋光液對(duì)完成所述步驟(I)的所述硅片進(jìn)行表面處理，以使所述硅片的背面與所述拋光液反應(yīng)，去除機(jī)械損傷層并形成平坦表面；(3)、采用處理液對(duì)完成所述步驟(2)的所述硅片進(jìn)行表面處理，以去除所述硅片正面的所述保護(hù)膜；(4)、對(duì)完成所述步驟(3)的所述硅片進(jìn)行表面制絨工藝，以在所述硅片的正面形成絨面。
[0009]進(jìn)一步地，所述步驟(4)具體包括:在反應(yīng)槽中放入氫氟酸和硝酸的混合溶液；將完成所述步驟(3)的所述硅片放入所述反應(yīng)槽中進(jìn)行表面處理，以在所述硅片正面形成絨面。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟(4)具體包括:在完成所述步驟(3)的所述硅片背面形成氮化硅薄膜；采用堿液對(duì)所述硅片進(jìn)行表面處理，以在所述硅片正面形成絨面；采用氫氟酸去除所述氮化硅薄膜。
[0011]優(yōu)選地，所述保護(hù)膜為氮化硅薄膜。
[0012]其中，所述氮化硅薄膜的厚度為50nm?lOOnm，折射率為1.5?2.5。
[0013]優(yōu)選地，所述拋光液為氫氧化鈉溶液。
[0014]其中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為3%?10%，溫度為50°C?100°C。
[0015]優(yōu)選地，所述處理液為氫氟酸。
[0016]其中，所述氫氟酸的濃度大于等于3 %。
[0017]進(jìn)一步地，所述采用拋光液對(duì)完成所述步驟(I)的所述硅片進(jìn)行表面處理的步驟具體包括:將完成所述步驟(I)的所述硅片插入花籃中；將盛有所述硅片的所述花籃放到所述處理液中。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能電池的制備方法中，通過先在硅片正面形成保護(hù)膜，然后用拋光液對(duì)硅片的背面進(jìn)行拋光以去除機(jī)械損傷層并使硅片背面形成平坦表面，進(jìn)而通過處理液去除硅片正面的保護(hù)膜，如此處理后，硅片背面的機(jī)械損傷層就會(huì)被去除，且硅片的正面也能保持原貌，接下來對(duì)硅片進(jìn)行正常的表面制絨工藝，由于硅片正面與原硅片的形貌一致，所以和制絨液反應(yīng)能正常形成腐蝕坑；而拋光后的硅片背面與制絨液的反應(yīng)較輕微，使拋光表面的形貌基本不發(fā)生變化，因此，最終獲得的硅片具有正面為絨面、背面為平坦表面的形貌，使用該硅片制成太陽能電池后，不僅能提高光線吸收率、降低長(zhǎng)波段光的透射損失，還能提高轉(zhuǎn)換效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種太陽能電池的制備方法的流程圖；
[0021]圖2a?2d分別為完成圖1中每個(gè)步驟后娃片的首I]面不意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的硅片雙面制絨工藝的流程圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的硅片單面制絨工藝的流程圖；
[0024]圖5a?5c分別為完成圖4中每個(gè)步驟后硅片的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種太陽能電池的制備方法，如圖1和圖2a至圖2d所示，該方法包括如下步驟。
[0027]101、在硅片21的正面形成保護(hù)膜22。
[0028]該步驟具體如圖2a所示，硅片21表面為機(jī)械損傷層23，保護(hù)膜22形成在硅片21的正面。
[0029]102、采用拋光液(圖中未示出)對(duì)完成步驟101的硅片21進(jìn)行表面處理，以使硅片21的背面與拋光液反應(yīng)，去除機(jī)械損傷層23并形成平坦表面24。
[0030]該步驟具體如圖2b所示。
[0031]103、采用處理液對(duì)完成步驟102的硅片21進(jìn)行表面處理，以去除硅片正面的保護(hù)膜22。
[0032]該步驟具體如圖2c所示。
[0033]104、對(duì)完成步驟103的硅片21進(jìn)行表面制絨工藝，以在硅片21正面形成絨面25。
[0034]該步驟具體如圖2d所示。
[0035]上述太陽能電池的制備方法中，通過先在硅片21正面形成保護(hù)膜22，然后用拋光液對(duì)硅片21的背面進(jìn)行拋光以去除機(jī)械損傷層23并使硅片21背面形成平坦表面24，進(jìn)而通過處理液去除硅片21正面的保護(hù)膜22，如此處理后，硅片21背面的機(jī)械損傷層就會(huì)被去除，且硅片21的正面也能保持原貌，接下來對(duì)硅片21進(jìn)行正常的表面制絨工藝，由于硅片21 正面與原硅片的形貌一致，所以和制絨液反應(yīng)能正常形成腐蝕坑；而拋光后的硅片21背面與制絨液的反應(yīng)較輕微，使平坦表面24的形貌基本不發(fā)生變化，因此，最終獲得的硅片21具有正面為絨面25、背面為平坦表面24的形貌，使用該硅片21制成太陽能電池后，不僅能提高光線吸收率、降低長(zhǎng)波段光的透射損失，還能提高轉(zhuǎn)換效率。
[0036]上述步驟104具體可以有兩種方案，一種是單面制絨工藝，一種是雙面制絨工藝。
[0037]下面參照?qǐng)D1及圖3對(duì)雙面制絨工藝進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0038]301、在反應(yīng)槽(圖中未示出)中放入氫氟酸和硝酸的混合溶液。
[0039]其中，硝酸和氫氟酸的溶液配比優(yōu)選為10: I~2:1。
[0040]302、將完成了圖1中步驟103的硅片放入反應(yīng)槽中進(jìn)行表面處理，以在硅片正面形成絨面。
[0041]其中，硝酸的作用是使單質(zhì)硅氧化為二氧化硅，其反應(yīng)式為:
[0042]3Si+4HN03 = = = 3Si02+2H02+4N0 ?
[0043]而氫氟酸使在硅表面形成的二氧化硅不斷溶解，使反應(yīng)不斷進(jìn)行，其反應(yīng)式為:
[0044]Si02+6HF = H2 [SiF6] +2H20
[0045]生成的絡(luò)合物六氟硅酸溶于水，通過調(diào)整硝酸和氫氟酸的比例、混合溶液的溫度可控制反應(yīng)速度。
[0046]由于在完成圖1中步驟103后的硅片背面為拋光后的平坦表面，如上所述，拋光后的硅片背面與制絨液的反應(yīng)較輕微，使拋光表面的形貌基本不發(fā)生變化，而只有硅片正面和混合溶液發(fā)生反應(yīng)，因此，最終能在硅片正面形成絨面。
[0047]下面參照?qǐng)D1、圖4和圖5a至圖5c對(duì)單面制絨工藝進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0048]401、在完成了圖1中步驟103的硅片21背面形成氮化硅薄膜51。
[0049]該步驟具體如圖5a所示。
[0050]402、采用堿液對(duì)硅片21進(jìn)行表面處理，以在硅片21正面形成絨面25。
[0051]該步驟具體如圖5b所示。其中，所使用的堿液為低濃度(一般為1%左右)的氫氧化鈉溶液，由于氮化硅不與氫氧化鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此，低濃度堿性制絨液只會(huì)對(duì)未形成氮化硅薄膜51的硅片21正面進(jìn)行制絨處理，其反應(yīng)式為:
[0052]Si+2Na0H+H20 — NaSi03+2H2 ?
[0053]403、采用氫氟酸去除氮化硅薄膜。
[0054]該步驟具體如圖5c所示。其中，由于氫氟酸與硅本體不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只有氮化硅與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，從而在不影響硅片21正面形成的絨面25的前提下，去除硅片21背面的氮化硅薄膜51，露出硅片21背面經(jīng)拋光后的平坦表面24。
[0055]上述實(shí)施例提供的太陽能電池的制備方法中，保護(hù)膜22可以為氮化硅薄膜，當(dāng)然也可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其它不與拋光液的成分發(fā)生反應(yīng)的薄膜。
[0056]優(yōu)選地，氮化娃薄膜的厚度為50nm?10nm,折射率為1.5?2.5。這樣設(shè)置可以使氮化硅薄膜向硅片表面提供更好的保護(hù)。當(dāng)然，在實(shí)際生產(chǎn)使用過程中，氮化硅薄膜的厚度和折射率都可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
[0057]上述實(shí)施例提供的太陽能電池的制備方法中，拋光液可以為氫氧化鈉溶液，當(dāng)然也可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其它不與保護(hù)膜22的材料發(fā)生反應(yīng)的液體。
[0058]優(yōu)選地，氫氧化鈉溶液的濃度為3%?10%，溫度為50°C?100°C。使用這樣的氫氧化鈉溶液可以使硅片21的拋光效果更好。當(dāng)然,在實(shí)際生產(chǎn)使用過程中,氫氧化鈉溶液的濃度和溫度都可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
[0059]上述實(shí)施例提供的太陽能電池的制備方法中，處理液可以為氫氟酸，當(dāng)然也可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其它能與保護(hù)膜22的材料發(fā)生反應(yīng)，但不與硅本體發(fā)生反應(yīng)，以去除保護(hù)膜的液體。
[0060]優(yōu)選地，氫氟酸的濃度大于等于3 %，以達(dá)到更好地去除保護(hù)膜的目的。當(dāng)然，在實(shí)際生產(chǎn)使用過程中，氫氟酸的濃度也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
[0061]上述實(shí)施例提供的太陽能電池的制備方法中，采用拋光液對(duì)完成圖1中步驟101的硅片21進(jìn)行表面處理的步驟具體可以包括:將完成圖1中步驟101的硅片21插入花籃中；將盛有硅片21的花籃放到處理液中。該方法即為插花籃拋光方式，當(dāng)然也可以采用其它方式實(shí)現(xiàn)娃片的表面拋光處理，例如鏈?zhǔn)皆诰€拋光的方式。
[0062]本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能電池的制備方法是在現(xiàn)有的清洗制絨工藝上的改進(jìn)，通過本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能電池的制備方法，可以在后續(xù)的擴(kuò)散等工藝進(jìn)行之前就形成具有平坦背面的硅片，由于后續(xù)的工藝會(huì)在硅片上形成所需的器件，不需要在后續(xù)的工藝中對(duì)娃片進(jìn)行拋光處理就意味著形成的器件不會(huì)被破壞,從而能避免器件被破壞后產(chǎn)生的太陽能電池性能變差的問題。
[0063]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括: (1)、在硅片的正面形成保護(hù)膜； (2)、采用拋光液對(duì)完成所述步驟(I)的所述硅片進(jìn)行表面處理，以使所述硅片的背面與所述拋光液反應(yīng)，去除機(jī)械損傷層并形成平坦表面； (3)、采用處理液對(duì)完成所述步驟(2)的所述硅片進(jìn)行表面處理，以去除所述硅片正面的所述保護(hù)膜； (4)、對(duì)完成所述步驟(3)的所述硅片進(jìn)行表面制絨工藝，以在所述硅片的正面形成絨面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)具體包括: 在反應(yīng)槽中放入氫氟酸和硝酸的混合溶液； 將完成所述步驟(3)的所述硅片放入所述反應(yīng)槽中進(jìn)行表面處理，以在所述硅片正面形成絨面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)具體包括: 在完成所述步驟(3)的所述硅片背面形成氮化硅薄膜； 采用堿液對(duì)所述硅片進(jìn)行表面處理，以在所述硅片正面形成絨面； 采用氫氟酸去除所述氮化硅薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)膜為氮化硅薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述氮化硅薄膜的厚度為50nm?lOOnm，折射率為L(zhǎng) 5?2.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述拋光液為氫氧化鈉溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述氫氧化鈉溶液的濃度為3%?10%，溫度為50°C?100°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述處理液為氫氟酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述氫氟酸的濃度大于等于3%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述采用拋光液對(duì)完成所述步驟(I)的所述硅片進(jìn)行表面處理的步驟具體包括: 將完成所述步驟(I)的所述硅片插入花籃中； 將盛有所述硅片的所述花籃放到所述處理液中。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104051563SQ201310081637
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】韓允, 王大男 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司