一种单晶硅太阳能电池的刻蚀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳能电池的制造工艺，具体涉及一种太阳能电池的刻蚀方法。
【背景技术】
[0002] 目前，单晶硅太阳能电池的主要制造工艺已经标准化，其主要步骤如下：
[0003] a、化学清洗及表面织构化处理：通过化学反应使原本光亮的硅片表面形成蜂窝状 的结构以增加光的吸收；
[0004]b、扩散：P型硅片在扩散后表面变成N型，形成PN结，使得硅片具有光伏效应，扩 散的浓度、深度以及均匀性直接影响太阳能电池的电性能，扩散进杂质的总量用方块电阻 来衡量，杂质总量越小，方块电阻越大；
[0005] c、刻蚀：使用等离子刻蚀机对硅片的侧面进行刻蚀，该步骤的目的在于去掉扩散 时在硅片边缘及侧面形成的使PN结两端短路的导电层；
[0006] d、酸洗：使用低浓度的HF对硅片进行浸泡，该步骤的目的是去除扩散时硅片扩散 面产生的SiOjPP205 (磷硅玻璃）；
[0007] e、沉积减反射膜：目前主要有两类减反射膜：氮化硅膜和氧化钛膜，主要起减反 射和钝化的作用；
[0008] f.、印刷电极；
[0009]h.、烧结：使印刷的电极与硅片之间形成合金。
[0010] 现行工艺中单晶硅太阳能电池片通常采用干法刻蚀（即上述步骤C中所说的等离 子刻蚀），而普通湿法刻蚀是指以化学药液对硅片进行化学腐蚀，以达到刻边与去除磷硅玻 璃的目的，具体过程如下：
[0011] @、在链式设备（如RENA)的反应槽体上铺满滚轮，硅片在滚轮上随着滚轮转动 向前运动，同时与药液接触，并进行反应；
[0012] 0、硅片首先经过药液配比为330g/L硝酸+30g/L氢氟酸+350g/L硫酸混合液的 工艺槽，药液温度为8度，反应时间为90秒。
[0013] O.之后硅片经过清洗段1，药液为DI水，并保证液体没过硅片，以达到对硅片清 洗的目的。
[0014] 33.之后娃片经过碱槽，药液为浓度为5%的氢氧化钾，反应温度为20度，反应时 间为10秒，并保证药液以喷淋的方式对硅片进行冲洗，已达到去除在工艺槽中产生的多孔 娃。
[0015] ?.之后硅片经过清洗段2,药液为DI水，并保证液体没过硅片，已到到对硅片清 洗的目的。
[0016] ?.之后硅片经过酸洗槽，药液为8%浓度的氢氟酸药液，温度为常温，反应时间为 60秒，并确保药液没过片子，以确定去除硅片扩散面的磷硅玻璃。
[0017] G.之后硅片经过清洗段3药液为DI水，并保证液体没过硅片，已到到对硅片清洗 的目的。
[0018] 现行工艺中，刻蚀碱槽药液为低浓度的氢氧化钾，目的是去掉硅片在工艺槽中产 生的多孔硅，但对硅片两面的绒面并无明显影响，更无法达到非扩散面抛光的作用。
【发明内容】
[0019] 发明目的：本发明的目的在于为了克服现有技术的不足，提供一种可达到非扩散 面抛光目的的单晶硅太阳能电池的刻蚀方法。
[0020] 技术方案：一种单晶硅太阳能电池的刻蚀方法，包括以下步骤：
[0021] (1)用1号腐蚀液对硅片的非扩散面和侧面进行腐蚀，所述1号腐蚀液中含有浓度 为330g/L的硝酸、30g/L的氢氟酸和350g/L的硫酸，反应温度为8°C;
[0022] (2)用2号腐蚀液对硅片的非扩散面进行腐蚀，所述2号腐蚀液中含有浓度为 50~55g/L的胆碱、250~275g/L的四甲基氢氧化铵（TMAH)和10~12g/L的苯甲酸钠， 反应温度为70~80°C;2号腐蚀液只与硅反应，而与磷硅玻璃（磷硅玻璃是扩散工艺中的 反应产物）不反应，故在一定温度下可在非扩散面达到抛光效果；
[0023] (3)以质量浓度为8%的氢氟酸液腐蚀硅片的扩散面。
[0024] 优选的，所述1号腐蚀液的腐蚀时间为70~100s，保证硅片的非扩散面和侧面可 充分与1号腐蚀液接触，P/N结和磷硅玻璃和1号腐蚀液反应充分，可彻底去除，同时防止 腐蚀时间过久，扩散面沾染到腐蚀液影响太阳能电池的电性能。
[0025] 优选的，所述2号腐蚀液的腐蚀时间为70~100s，使非扩散面经1号腐蚀液腐蚀 后残留的多孔硅表面得到充分腐蚀，同时去除绒面，最后可得到平滑表面，达到抛光效果， 提升非扩散面的表面质量，从而增加了非扩散面与背场银浆的有效接触，以提高电池片的 电转换效率，所述腐蚀时间可防止过度腐蚀，达到硅片所需厚度。
[0026] 有益效果：本发现在不增加工艺复杂度的情况下，使用2号腐蚀液的有机碱混合 液代替氢氧化钾对非扩散面进行腐蚀，又因为有机碱混合液只与硅反应，且能到到抛光效 果，同时有机碱液与磷硅玻璃几乎不反应，生产中的硅片经过1号腐蚀液腐蚀后背面和侧 面的磷硅玻璃已被去除，而扩散面磷硅玻璃完好，所以在扩散面不被破坏的情况下使得非 扩散面抛光，从而使得非扩散面与背场银浆增加有效接触，以提高电池片短路电流、开路电 压、并联电阻及转换效率。
【附图说明】
[0027] 图1为采用本发明刻蚀方法后硅片绒面的显微镜图片；
[0028] 图2为采用现有技术刻蚀方法后硅片绒面的显微镜图片；
[0029] 图3为采用本发明刻蚀方法后硅片的平整度；
[0030] 图4为采用现有技术刻蚀方法后硅片绒面的平整度。
【具体实施方式】
[0031] 下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施 例。
[0032] 实施例1 :本实施例中采用的太阳能电池原材料为P型单晶硅片，电阻率0.5~ 3Q?cm刻蚀方法包括以下步骤：
[0033] 在链式设备的反应槽体上铺满滚轮，硅片在滚轮上随着滚轮向前运动，在运动过 程中与药液接触进行反应。首先，1号腐蚀液为其中包括硝酸浓度330g/L、氢氟酸浓度30g/ L和硫酸浓度350g/L的酸混合液，药液温度为8°C，反应时间为90s，保证硅片与1号腐蚀液 充分接触；之后硅片经过清洗段，药液为DI水，并保证DI水没过硅片；随后，将含有50g/L 胆碱、250g/L四甲基氢氧化铵（TMAH)和10g/L苯甲酸钠的混合液制成2号腐蚀液，将2号 腐蚀液置于碱槽，硅片经过碱槽腐蚀，反应温度为75度，反应时间为90秒，并保证2号腐蚀 液以喷淋的方式对硅片进行冲洗，已达到非扩散面抛光的目的；之后硅片再进行清洗，药液 为DI水，并保证DI水没过硅片；最后硅片经过酸洗槽，药液为质量浓度为8 %的氢氟酸药 液，温度为常温20~25°C，反应时间为60秒，并确保药液没过硅片，以确定去除硅片扩散面 的磷硅玻璃；硅片最后清洗，药液为DI水，并保证液体没过硅片。
[0034] 将10块硅片平均分为两组，分别使用上述刻蚀方法和现有技术中的刻蚀方法，进 行效果对比，用光学显微镜分别观察刻蚀后硅片背面的绒面，使用本发明刻蚀的绒面如图1 所示，采用【背景技术】中方法进行刻蚀的绒面如图2所示，通过图像对比可得，采用发明方法 抛光后绒面平整性明显提高，同时蜂窝状绒面（普通绒面为蜂窝状）消失，这样的抛光绒面 有以下几点优势：有利于硅片与背面浆料的良好接触，背面铝背场可形成镜面反射，穿透硅 片的那部分光可以再次反射回硅材料，抛光后绒面表面损伤降低，电性能有效提高。
[0035] 分析得到的两组绒面平整度，本发明的绒面平整度分析如图3所示，普通方法得 到的绒面平整度分析如图4所示，图中横坐标为硅片表面横向位移、纵坐标为绒面波动；可 以看出本实施例方法抛光后绒面平整性明显增加，且表面损伤明显减少。
[0036] 再将两组硅片的电性能进行对比，如下表所示，其中，编号为奇数的采用的是实施 例中的刻蚀方法，编号为偶数的采用的是普通刻蚀方法：
【主权项】
1. 一种单晶娃太阳能电池的刻蚀方法，其特征在于：包括w下步骤： (1) 用1号腐蚀液对娃片的非扩散面和侧面进行腐蚀，所述1号腐蚀液中含有浓度为 330g/L的硝酸、30g/L的氨氣酸和350g/L的硫酸，反应温度为8°C ; (2) 用2号腐蚀液对娃片的非扩散面进行腐蚀，所述2号腐蚀液中含有浓度为50~55g/ L的胆碱、250~275g/L的四甲基氨氧化锭（TMAH)和10~12g/L的苯甲酸钢，反应温度为 70-80 °C ； (3) W质量浓度为8%的氨氣酸液腐蚀娃片的扩散面。
2. 根据权利要求1所述的单晶娃太阳能电池的刻蚀方法，其特征在于：所述1号腐蚀 液的腐蚀时间为70~100s。
3. 根据权利要求1所述的单晶娃太阳能电池的刻蚀方法，其特征在于：所述2号腐蚀 液的腐蚀时间为70~100s。
【专利摘要】本发明公开了一种单晶硅太阳能电池的刻蚀方法，用2号腐蚀液对硅片的非扩散面进行腐蚀，所述2号腐蚀液中含有浓度为50~55g/L的胆碱、250~275g/L的四甲基氢氧化铵(TMAH)和10~12g/L的苯甲酸钠，反应温度为70~80℃。本发现在不增加工艺复杂度的情况下，使用2号腐蚀液的有机碱混合液代替氢氧化钾对非扩散面进行腐蚀，又因为有机碱混合液只与硅反应，且能达到抛光效果，同时有机碱液与磷硅玻璃几乎不反应，生产中的硅片经过1号腐蚀液腐蚀后背面和侧面的磷硅玻璃已被去除，而扩散面磷硅玻璃完好，所以在扩散面不被破坏的情况下使得非扩散面抛光，从而使得非扩散面与背场银浆增加有效接触，以提高电池片短路电流、开路电压、并联电阻及转换效率。
【IPC分类】H01L31-18, H01L21-306
【公开号】CN104659156
【申请号】CN201510094766
【发明人】王守志, 勾宪芳, 王鹏, 姜利凯
【申请人】中节能太阳能科技（镇江）有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年3月3日