一种异质结太阳能电池的硅片处理方法与流程

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池的硅片处理方法。

背景技术：

能源危机下光伏产业发展迅速，进一步推广光伏应用的关键是提高电池光电转换效率，降低电池成本。异质结太阳能电池是si衬底上生长非晶si薄层的异质结电池，具有结构简单、工艺温度低、转换效率高，温度特性好的特点，是适合于大规模推广应用的高效电池之一，具有很好的发展前景。

单晶硅异质结太阳能电池通常以n型si作为衬底，典型的结构如图1所示，在n型si衬底受光面上先后沉积薄层本征非晶si层及p型非晶si层形成发射极；在另一面由薄本征非晶si层及n型非晶si层形成背场；在两面掺杂的非晶si薄层上用磁控溅射的方法沉积透明导电氧化物薄膜，最后在电池顶部和底部形成栅状金属电极。制备高效异质结太阳能电池的前提是要求单晶硅硅片衬底材料缺陷和杂质少，表面洁净度高，这样可以减少载流子在输运过程中的复合几率，从而可提高短路电流和开路电压，实现较高的光电转换效率。

太阳能电池硅片的表面处理是通过多道湿化学工艺来实现，首先是为去除硅片表面因线切割导致的机械损伤层，然后通过酸洗减少硅片表面的金属颗粒、最后去除表面因化学处理导致的化学氧化层及表面药液残留。 但是单纯用湿化学的方式只能处理硅片的表层无法有效地去除或减少硅片内部金属杂质。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种异质结太阳能电池的硅片处理方法及其制备工艺，解决了因现有技术单纯采用湿化学的方式只能处理硅片的表层无法有效地去除或减少硅片内部金属杂质的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种异质结太阳能电池的硅片处理方法，所述处理方法包括如下步骤：对硅片进行去损伤处理；将去损伤处理后的硅片进行退火处理，诱发金属杂质及晶体缺陷向表面位移在硅片形成洁净区；对退火处理后的硅片进行两面制绒处理，形成金字塔绒面；对制绒后的硅片进行化学清洗，去除化学氧化层和表面残余，并钝化硅片表面；将清洗后的硅片进行二次退火处理，通过氢促进硅片中氧外扩，让硅片表面形成负氧区。

进一步的，所述退火处理为在1个标准大气压的空气中进行，退火温度为350℃～1000℃，退火时间为0.5-1h。

进一步的，所述制绒处理为将硅片放入含氢氧化钾质量比为1-5％，添加剂体积比为0.5-3％的混合溶液中，温度为70-90℃下进行，制绒时间为20-40分钟。

进一步的，所述步骤对硅片进行去损伤处理为：将硅片放入溶度为10-30％的氢氧化钾溶液，反应温度为70℃-90℃中反应15-45min，去除掉表面的机械损伤层。

进一步的，所述步骤对制绒后的硅片进行化学清洗，去除化学氧化层和表面残余，并钝化硅片表面为：先用硝酸与氢氟酸的混合液浸泡，然后进行氢氟酸清洗，再进行氨水与双氧水的氧化中和，最后用氢氟酸的钝化疏水，所述氨水和双氧水的氧化中和温度为70-90℃，清洗时间为10-20min。

进一步的，所述二次退火处理为在高纯氢气的高温中进行，退火温度为350℃～1000℃，退火压力为50-300pa，退火时间为0.5-1h。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明一种异质结太阳能电池的硅片处理方法，采用具有腐蚀性的溶液对硅片表面进行腐蚀，去除掉表面的机械损伤层后，放入常压空气中快速退火处理，诱发金属杂质及晶体缺陷向表面位移形成洁净区，然后化学制绒清洗后再次放入高纯氢气的高温退火炉中，利用氢促进硅中氧外扩，使得硅片表面形成一层负氧区，有效的去除了硅片表面的金属杂质及改善了氧含量。采用本发明衬底处理方法制成的太阳能电池工艺温度低、转换效率高，温度特性好。

附图说明

构成

本技术：
的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种异质结太阳能电池的硅片处理方法的流程图；

图2为本发明硅片处理后形成负氧区后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图1所示一种异质结太阳能电池的硅片处理方法，包括如下步骤：

步骤s01、对硅片进行去损伤处理，损伤处理为将硅片放入溶度为10-30％的氢氧化钾溶液，反应温度为70℃-90℃中反应15-45min；所述硅片n型非晶硅或p型非晶硅中任意一种；

步骤s02、将去损伤处理后的硅片在常压空气中高温退火处理，退火温度为350℃～1000℃，退火时间为0.5-1h，诱发金属杂质及晶体缺陷向表面位移在硅片形成洁净区；

步骤s03、对退火处理后的硅片进行制绒处理，所述制绒处理为将硅片放入含氢氧化钾质量比为1-5％，添加剂体积比为0.5-3％的混合溶液中，温度为70-90℃下，进行20-40分钟的制绒，形成“金字塔”形状的绒面；

步骤s04、对制绒后的硅片进行化学清洗，除化学氧化层和表面残余，并钝化硅片表面，该步骤为：先用硝酸与氢氟酸的混合液浸泡，然后进行氢氟酸清洗，再进行氨水与双氧水的氧化中和，最后用氢氟酸的钝化疏水，所述氨水和双氧水的氧化中和温度为70-90℃，清洗时间为10-20min。

步骤s05、将化学清洗后的硅片放入高纯氢气中高温进行二次退火处理，让硅片表面形成负氧区如图2所示，所述二次退火处理的退火压力为50-300pa，退火温度350℃～1000℃，退火时间为0.5-1h，所述负氧区宽度 为30-50um。

本发明采用具有腐蚀性的溶液对硅片表面进行腐蚀，去除掉表面的机械损伤层后，放入常压空气中快速退火处理，诱发金属杂质及晶体缺陷向表面位移形成洁净区，然后化学制绒清洗后再次放入高纯氢气的高温退火炉中，利用氢促进硅中氧外扩，使得硅片表面形成一层负氧区，有效的去除了硅片表面的金属杂质及改善了氧含量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种异质结太阳能电池的硅片处理方法，包括如下步骤：先对硅片进行去损伤处理；再对硅片进行退火处理，诱发金属杂质及晶体缺陷向表面位移在硅片形成洁净区；然后让硅片进行两面制绒处理，形成金字塔绒面；再进行化学清洗，去除化学氧化层和表面残余，并钝化硅片表面；最后将硅片进行二次退火处理，通过氢促进硅片中氧外扩，让硅片表面形成负氧区。本发明采用腐蚀性溶液对硅片表面进行腐蚀，去除掉表面的机械损伤层后，放入常压空气中快速退火，诱发金属杂质及晶体缺陷向表面位移形成洁净区，然后化学制绒和清洗后再次放入高纯氢气中二次退火，利用氢促进硅中氧外扩，使得硅片表面形成负氧区，有效的去除了硅片表面的金属杂质及改善了氧含量。

技术研发人员：庄辉虎;林锦山;宋广华;杨与胜;王树林
受保护的技术使用者：钧石（中国）能源有限公司
技术研发日：2016.03.16
技术公布日：2017.09.26