本发明涉及硅太阳电池制造工艺，具体地说是一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺。
背景技术：
：太阳能电池在光照下，pn结两边产生大量电子空穴对。这两种载流子在pn结的作用下，向相反的方向迁移，在pn结两端形成电势差。电子在n型层，空穴在p型层外接负载形成回路，最终消耗复合掉。由于硅片体内存在点缺陷，位错，深能级复合中心，硅片背面不平整等因素，造成光生载流子复合，使负载两端的开路电压，光生电流降低，光电转换效率下降。负载得到的电流电压降低。针对此问题业内通过表面钝化，体钝化等方法消除降低复合引起的问题。如正面制绒，镀减反膜，背面镀膜钝化，电注入体钝化等。特别是目前业内主流高效技术，氧化铝背钝化技术。通过pecvd(plasmaenhancedchemicalvapordeposition等离子增强化学气相沉积)镀一层氧化铝膜再镀一层氮化硅，利用氧化铝对p型晶硅有正向场钝化效应，钝化背面降低复合提升光电转换效率。此工艺方法有三个缺点：一、氧化铝镀膜设备成本，维护成本高。二、由于纳米级氧化铝化学性质活泼，容易吸附空气中水气导致氧化膜钝化效果下降，形成el(electroluminescent电至发光红外成像)下暗斑。电流电压下降，电池后期应用中衰减快。三、氧化铝背面钝化工艺对材料要求高，业内选择高品质p型单晶硅片。多晶p型硅片钝化效果稍差。氧化铝里有高密度固定负电荷，不利于n型硅片钝化。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺。按照本发明提供的技术方案，所述应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺包括以下步骤：a、提供太阳能原始硅片；b、对原始硅片进行制绒、酸洗、水洗和吹干处理；c、硅片进行磷扩散处理；d、去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和pn结；e、硅片的背面和侧面进行碱抛刻蚀；f、硅片的正面进行pn结推进；g、在硅片的正面镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；h、在硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；i、在硅片的背面开窗；j、对硅片进行丝网印刷。作为优选：步骤a中，所述太阳能原始硅片为多晶硅片，且多晶硅片的电阻率6以下，多晶硅片的厚度为120um～230um，多晶硅片的尺寸为157cm×157cm。作为优选：步骤b中，将氢氟酸、硝酸、添加剂和水混合在一起，形成制绒溶液，在制绒溶液中，氢氟酸的含量为24～28wt％，硝酸的含量为40～45wt％，添加剂的含量为0.5～1wt％，余量为水；将原始硅片浸泡在5～10℃的制绒溶液中进行制绒处理，制绒时间控制在30～50分钟，制绒溶液在硅片上刻蚀出凹坑绒面，制绒后，硅片的制绒减薄量控制在0.3～0.5克，硅片的反射率控制在20～25；将氢氟酸、盐酸和水混合形成酸洗液，在酸洗液中，氢氟酸的含量为10～15wt％，盐酸的含量为25～30wt％，余量为水；将硅片在酸洗液中浸泡4～6分钟后取出，硅片用纯水清洗后吹干。作为优选：步骤c中，将硅片置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在800～860℃，管式扩散炉的方块电阻控制在100～110欧姆，磷扩散处理的时间控制在30～60分钟，通过磷扩散工艺在硅片表面形成一次均匀的pn结，硅片的结深控制在0.2～0.4μm，硅片的表面浓度控制在(2～6)×1020/cm3。作为优选：步骤d中，使用3～5wt％的hf溶液去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和pn结，保留正面的磷硅玻璃和pn结；作为优选：步骤e中，将硅片浸入抛光液中进行碱抛处理4～6分钟，在抛光液中含有10～20wt％的氢氧化钾和1～2wt％的添加剂，余量为水；碱抛后在酸洗液中酸洗5～8分钟，酸洗液中含有8～11wt％的氢氟酸与18～22wt％的盐酸，酸洗后进行纯水清洗，纯水清洗后进行后烘干。添加剂的作用是保护硅片正面pn结不被刻蚀，同时帮助硅片侧面以及背面脱泡加速反应，进而达到抛光效果。平整的背面，表面积小，悬挂键少，界面态好。同时也有利于后面pecvd镀膜沉积。作为优选：步骤f中，将硅片置于600～800℃且无氧无磷源的管式扩散炉进行扩散结推进30～60分钟。pn结推进工艺在硅片表面有限源下活化推进磷。降低表面p浓度，推进结深。得到更均匀的pn结，同时高温钝化体内杂质。将硅表大量间隙式扩散的磷活化成有替位式磷，形成有效掺杂。作为优选：步骤g中，第一氮化硅膜的厚度控制在15～25nm、折射率控制在1.9～2.1，第二氮化硅膜的厚度控制在50～70nm、折射率控制在1.8～2.1。作为优选：步骤h中，通过氨气、硅烷和笑气的体积比控制在1:16:12并反应5分钟，在硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，第一氮氧化硅膜的厚度控制在5～15nm、折射率控制在1.7～1.9；通过氨气、硅烷和笑气的体积比控制在1.9:2.5:1并反应5分钟，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，第二氮氧化硅膜的厚度控制在70～80nm、折射率控制在1.7～1.9；通过将氨气、硅烷的体积比控制在6:1并反应15分钟，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，第一氮化硅膜的厚度控制在25～35nm、折射率控制在2.0～2.1；通过将氨气、硅烷的体积比控制在6:1并反应30分钟，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜，第二氮化硅膜的厚度控制在25～35nm、折射率控制在2.0～2.1。作为优选：步骤i中，利用波长为532nm、输出功率为25～30瓦的激光器，在硅片背面烧熔出虚实相间的线条，虚实比为2:3，虚实线条间距控制在0.8～1.2mm。作为优选：步骤j中，先在硅片的背面使用背电极浆液进行印刷，印刷后在350～400℃下烘干，得到背电极，其中，背电极浆液为银或银铝为主的混合物；再在硅片的背面印刷出铝背场，印刷后在350～400℃下烘干；然后在硅片的正面印刷出正面电极，印刷后在350～400℃下烘干；最后硅片进行烧结，烧结温度控制在700～800℃，带速控制在5000～5500mm/min。本发明的工艺可以降低设备成本，本发明的工艺在硅片的背面镀两层氮氧化硅膜和两层氮化硅膜，因为氮化硅膜有一定的反射效果，将透过氮化硅膜到达背面的光反射到氮化硅膜内，二次吸收，降低了电池近红外光寄生吸收引起的电流下降。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下每个实施例步骤b中使用的添加剂由晶锐能源化工有限公司提供，产品型号为jl-30b，该添加剂的主要物质为柠檬酸钠、聚乙烯醇、水解聚马来酸酐、氟碳表面活性剂与水。以下每个实施例步骤e中使用的添加剂由晶锐能源化工有限公司提供，产品型号为pl-100，该添加剂的主要物质为缓冲剂硫酸钠、高效促进剂壬基酚阴离子表面活性剂和脱泡剂弱酸盐。实施例1一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺包括以下步骤：a、提供太阳能原始硅片，所述太阳能原始硅片为多晶硅片，且多晶硅片的电阻率6以下，多晶硅片的厚度为175um，多晶硅片的尺寸为157cm×157cm；b、将氢氟酸、硝酸、添加剂和水混合在一起，形成制绒溶液，在制绒溶液中，氢氟酸的含量为24wt％，硝酸的含量为40wt％，添加剂的含量为0.5wt％，余量为水，将原始硅片浸泡在5℃的制绒溶液中进行制绒处理，制绒时间控制在30分钟，制绒溶液在硅片上刻蚀出类似条形面包的凹坑绒面，制绒后，硅片的制绒减薄量控制在0.3克，硅片的反射率控制在20％；将氢氟酸、盐酸和水混合形成酸洗液，在酸洗液中，氢氟酸的含量为10wt％，盐酸的含量为25wt％，余量为水，将硅片在酸洗液中浸泡4分钟后取出，硅片用纯水清洗后吹干；c、将硅片置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在800℃，管式扩散炉的方块电阻控制在110欧姆，磷扩散处理的时间控制在30分钟，通过磷扩散工艺在硅片表面形成一次均匀的pn结，硅片的结深控制在0.2μm，硅片的表面浓度控制在2×1020/cm3；d、使用3wt％的hf溶液去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和pn结，保留正面的磷硅玻璃和pn结；e、将硅片浸入抛光液中进行碱抛处理4分钟，在抛光液中含有10wt％的氢氧化钾和1wt％的添加剂，余量为水；碱抛后在酸洗液中酸洗5分钟，酸洗液中含有8wt％的氢氟酸与18wt％的盐酸，酸洗后进行纯水清洗，纯水清洗后进行后烘干；f、将硅片置于600℃且无氧无磷源的管式扩散炉进行扩散结推进30～60分钟；g、在硅片的正面镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；第一氮化硅膜的厚度控制在15nm、折射率控制在1.9，第二氮化硅膜的厚度控制在50nm、折射率控制在1.8；h、将硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；第一氮氧化硅膜的厚度控制在5nm、折射率控制在1.7，第二氮氧化硅膜的厚度控制在70nm、折射率控制在1.7，第一氮化硅膜的厚度控制在25nm、折射率控制在2.0，第二氮化硅膜的厚度控制在25nm、折射率控制在2.0。i、利用波长为532nm、输出功率为25瓦的激光器，在硅片背面烧熔出虚实相间的线条，虚实比为2:3，虚实线条间距控制在0.8mm。j、先在硅片的背面使用背电极浆液进行印刷，印刷后在350℃下烘干，得到背电极，其中，背电极浆液为银或银铝为主的混合物；再在硅片的背面印刷出铝背场，印刷后在350℃下烘干；然后在硅片的正面印刷出正面电极，印刷后在350℃下烘干；最后硅片进行烧结，烧结温度控制在700℃，带速控制在5000mm/min。实施例1得到的电池片与现有技术的性能参数见表1。表1开路电压短路电流串联电阻并联电阻填充因子转换效率现有技术0.6687v9.472a0.0017ω412.54ω80.18％20.67％实施例10.6697v9.468a0.0018ω281.80ω80.03％20.65％绝对差-0.001v0.004a-0.0001ω130.74ω0.15％0.02％实施例2一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺包括以下步骤：a、提供太阳能原始硅片，所述太阳能原始硅片为多晶硅片，且多晶硅片的电阻率6以下，多晶硅片的厚度为230um，多晶硅片的尺寸为157cm×157cm；b、将氢氟酸、硝酸、添加剂和水混合在一起，形成制绒溶液，在制绒溶液中，氢氟酸的含量为28wt％，硝酸的含量为45wt％，添加剂的含量为1wt％，余量为水，将原始硅片浸泡在10℃的制绒溶液中进行制绒处理，制绒时间控制在50分钟，制绒溶液在硅片上刻蚀出类似条形面包的凹坑绒面，制绒后，硅片的制绒减薄量控制在0.5克，硅片的反射率控制在25％；将氢氟酸、盐酸和水混合形成酸洗液，在酸洗液中，氢氟酸的含量为15wt％，盐酸的含量为30wt％，余量为水，将硅片在酸洗液中浸泡6分钟后取出，硅片用纯水清洗后吹干；c、将硅片置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在860℃，管式扩散炉的方块电阻控制在100欧姆，磷扩散处理的时间控制在60分钟，通过磷扩散工艺在硅片表面形成一次均匀的pn结，硅片的结深控制在0.4μm，硅片的表面浓度控制在6×1020/cm3；d、使用5wt％的hf溶液去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和pn结，保留正面的磷硅玻璃和pn结；e、将硅片浸入抛光液中进行碱抛处理6分钟，在抛光液中含有20wt％的氢氧化钾和2wt％的添加剂，余量为水；碱抛后在酸洗液中酸洗8分钟，酸洗液中含有11wt％的氢氟酸与22wt％的盐酸，酸洗后进行纯水清洗，纯水清洗后进行后烘干；f、将硅片置于800℃且无氧无磷源的管式扩散炉进行扩散结推进60分钟；g、在硅片的正面镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；第一氮化硅膜的厚度控制在25nm、折射率控制在2.1，第二氮化硅膜的厚度控制在70nm、折射率控制在2.1；h、将硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；第一氮氧化硅膜的厚度控制在15nm、折射率控制在1.9，第二氮氧化硅膜的厚度控制在80nm、折射率控制在1.9，第一氮化硅膜的厚度控制在35nm、折射率控制在2.1，第二氮化硅膜的厚度控制在35nm、折射率控制在2.1。i、利用波长为532nm、输出功率为30瓦的激光器，在硅片背面烧熔出虚实相间的线条，虚实比为2:3，虚实线条间距控制在1.2mm。j、先在硅片的背面使用背电极浆液进行印刷，印刷后在400℃下烘干，得到背电极，其中，背电极浆液为银或银铝为主的混合物；再在硅片的背面印刷出铝背场，印刷后在400℃下烘干；然后在硅片的正面印刷出正面电极，印刷后在400℃下烘干；最后硅片进行烧结，烧结温度控制在800℃，带速控制在5500mm/min。实施例2得到的电池片与现有技术的性能参数见表2。表2开路电压短路电流串联电阻并联电阻填充因子转换效率现有技术0.6687v9.472a0.0017ω412.54ω80.18％20.67％实施例20.6666v9.438a0.0015ω283.48ω80.58％20.63％绝对差0.0006v0.012a0.0001ω129.06ω-0.4％0.04％实施例3一种应用在多晶硅片上简化的背面钝化电池工艺包括以下步骤：a、提供太阳能原始硅片，所述太阳能原始硅片为多晶硅片，且多晶硅片的电阻率6以下，多晶硅片的厚度为180um，多晶硅片的尺寸为157cm×157cm；b、将氢氟酸、硝酸、添加剂和水混合在一起，形成制绒溶液，在制绒溶液中，氢氟酸的含量为26wt％，硝酸的含量为40～45wt％，添加剂的含量为0.8wt％，余量为水，将原始硅片浸泡在8℃的制绒溶液中进行制绒处理，制绒时间控制在40分钟，制绒溶液在硅片上刻蚀出类似条形面包的凹坑绒面，制绒后，硅片的制绒减薄量控制在0.4克，硅片的反射率控制在22％；将氢氟酸、盐酸和水混合形成酸洗液，在酸洗液中，氢氟酸的含量为12wt％，盐酸的含量为28wt％，余量为水，将硅片在酸洗液中浸泡5分钟后取出，硅片用纯水清洗后吹干；c、将硅片置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在830℃，管式扩散炉的方块电阻控制在105欧姆，磷扩散处理的时间控制在45分钟，通过磷扩散工艺在硅片表面形成一次均匀的pn结，硅片的结深控制在0.3μm，硅片的表面浓度控制在4×1020/cm3；d、使用4wt％的hf溶液去除硅片背面以及侧面的磷硅玻璃和pn结，保留正面的磷硅玻璃和pn结；e、将硅片浸入抛光液中进行碱抛处理5分钟，在抛光液中含有15wt％的氢氧化钾和1.5wt％的添加剂，余量为水；碱抛后在酸洗液中酸洗7分钟，酸洗液中含有9wt％的氢氟酸与20wt％的盐酸，酸洗后进行纯水清洗，纯水清洗后进行后烘干；f、将硅片置于700℃且无氧无磷源的管式扩散炉进行扩散结推进50分钟；g、在硅片的正面镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；第一氮化硅膜的厚度控制在20nm、折射率控制在2.0，第二氮化硅膜的厚度控制在60nm、折射率控制在2.0；h、将硅片的背面镀第一氮氧化硅膜，在第一氮氧化硅膜上镀第二氮氧化硅膜，在第二氮氧化硅膜上镀第一氮化硅膜，在第一氮化硅膜上镀第二氮化硅膜；第一氮氧化硅膜的厚度控制在10nm、折射率控制在1.8，第二氮氧化硅膜的厚度控制在75nm、折射率控制在1.8，第一氮化硅膜的厚度控制在30nm、折射率控制在2.05，第二氮化硅膜的厚度控制在30nm、折射率控制在2.05。i、利用波长为532nm、输出功率为27瓦的激光器，在硅片背面烧熔出虚实相间的线条，虚实比为2:3，虚实线条间距控制在1.0mm。j、先在硅片的背面使用背电极浆液进行印刷，印刷后在375℃下烘干，得到背电极，其中，背电极浆液为银或银铝为主的混合物；再在硅片的背面印刷出铝背场，印刷后在375℃下烘干；然后在硅片的正面印刷出正面电极，印刷后在375℃下烘干；最后硅片进行烧结，烧结温度控制在750℃，带速控制在5250mm/min。实施例3得到的电池片与现有技术的性能参数见表3。表3开路电压短路电流串联电阻并联电阻填充因子转换效率现有技术0.6687v9.472a0.0017ω412.54ω80.18％20.67％实施例30.6681v9.460a0.0016ω438.96ω80.36％20.67％绝对差0.0006v0.012a0.0001ω-16.42ω-0.18％0％本发明解决了由于氧化铝背钝化工艺设备昂贵、维护成本高、工艺不稳定、原料硅片硅引起的生产成本高的问题。本发明在硅片的背面镀两层氮氧化硅膜，这样的工艺可以降低设备成本，可以利用现有的pecvd设备实现，无需新购。本发明中的氮氧化硅膜和硅片本体有良好的界面态，同时碱抛平整背面更利用钝化效果提升。本发明的工艺增加了硅片的正面进行pn结推进步骤，使pn结更均匀，提高硅片少子寿命。本发明在硅片的正面镀两层氮化硅膜，在硅片的背面镀两层氮氧化硅膜和两层氮化硅膜，因为氮化硅膜有一定的反射效果，将透过氮化硅膜到达背面的光反射到氮化硅膜内，二次吸收，降低了电池近红外光寄生吸收引起的电流下降。本发明在硅片的背面镀两层氮氧化硅膜和两层氮化硅膜，双层氮氧化硅+双层氮化硅的钝化提效原理是：氮氧化硅及氮化硅里有大量的氢，可以钝化硅界面悬挂键，及钝化硅体内缺陷，而多晶p型硅片体内缺陷多钝化效果好。同时特殊的碱抛工艺，大幅度降低背表面悬挂键，得到优良的背表面界面态，此外特定厚度的氮氧化硅和氮化硅对特定波段光有全反射(厚度＝波长/4)，反射到硅体光二次吸收提效。当前第1页1 2 3