专利名称：一种太阳能电池片的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池片的制备方法。
背景技术：
伴随着传统能源的日渐枯竭、环境污染问题的日益加剧，新能源的开发和应用已经成为人类研究的热点。取之不尽用之不竭、绿色无污染的太阳能是新能源开发利用的重点之一ο硅片是太阳能能源太阳能电池的核心部件，硅片一般是通过原料硅经过多步提纯后制片后成硅片，后硅片经过去油工艺一去除损伤层一制绒一扩散工艺一周边刻蚀一去除氧化层一制氮化硅膜一丝网印刷背、正电极一烧结一测试分选等制得太阳能电池片。太阳能电池对硅的纯度要求较高，一般是6N以上，均需要对硅原料进行复杂的提纯处理，但提纯的硅纯度仍然不高，仍然存在杂质，同时在太阳能电池片的制备过程中也不可避免的会引入金属杂质，而且由于太阳能电池片的制备工艺复杂，容易出现微缺陷，这些杂质和缺陷会在硅禁带中引入多重深能级，成为少数载流子的复合中心，严重影响太阳电池的光电转换效率。现有技术有研究通过对硅片通磷源进行磷吸杂处理并去除吸杂层，例如通磷源、 氮气和氧气在硅片表面制备吸杂层，后用氢氟酸浸泡除去吸杂层，但该方法是利用磷原子与硅原子由于直径不同而引起失配位错形成吸杂中心，所形成的吸杂有限，且一般需要高的磷表面浓度和结深，工艺更复杂，难实现，且为后续制备带来困难，与现行工艺改进方向矛盾。
发明内容
本发明为了解决现有技术制备的太阳能电池片中仍然存在较多的杂质和微缺陷， 容易引起载流子复合，影响太阳电池的光电转换效率的问题，提供一种能明显降低硅片中杂质和微缺陷的太阳能电池片的制备方法。一种太阳能电池片的制备方法，步骤包括a、在制绒后的硅片表面制备a-Si:H薄膜；b、将步骤a所得的表面含有a-Si :H薄膜的硅片于800-900 °C下高温处理 60-120min ；C、将经过高温处理的硅片的表面进行腐蚀处理。进一步优选硅片表面为硅片背面。进一步优选步骤b在高温处理的同时对在背面含有a_Si:H薄膜的硅片正面进行磷扩散处理。本发明意外发现在制绒后的硅片的表面尤其是背面沉积一层a_Si:H薄膜，可以很好的解决硅片中较多的杂质和微缺陷，提高电池片的使用寿命以及光电转化效率等电化学性能。原因可能因为a_Si:H薄膜为非晶结构，具有晶格不完整性，在高温条件下，晶体硅
3中的金属杂质和缺陷会发生杂质和缺陷的分解、扩散以及俘获，易向具有晶格不完整性的区域聚集的特性，较易富集到该层薄膜中，然后通过腐蚀去掉硅片表面上的a_Si:H薄膜以及富集在该层中的杂质，能有效去除硅片中杂质和缺陷，较大程度上减少硅片中的载流子的复合中心，提高电池的短路电流，从而提高晶体硅太阳电池的转换效率；特别是本发明的 a-Si:H薄膜中的氢在高温退火时，能够扩散至晶体硅的表面及体内，从而能够起到很好的表面特别是背面及体钝化作用，提高太阳能电池的I-V特性。本发明进一步优选利用硅片表面a-Si :H薄膜吸杂后结合磷吸杂，能更有效减小硅片体内杂质及缺陷。当优选背面沉积 a-Si :H薄膜时可以在处理a-Si H薄膜的同时或之后制备正面磷吸杂，通过背面a_Si :H薄膜吸杂结合正面磷吸杂，不仅更能有效减小硅片体内杂质及缺陷，硅片的平均使用寿命大大提高，而且能形成完美PN结，电池片平均转化效率提高，电池片的各项电性能参数更优， 同时工艺简单易实现。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。本发明提供了一种太阳能电池片的制备方法，步骤包括a、在制绒后的硅片表面制备a-Si:H薄膜；b、将步骤a所得的表面含有a-Si H薄膜的硅片于800-900 °C下高温处理 60-120min ；C、将经过高温处理的硅片的表面进行腐蚀处理。可以结合磷扩散处理，可以在高温处理的同时对沉积有a-Si :H薄膜的硅片正面进行磷扩散处理，此种情况在硅片的背面和正面沉积的a_Si:H薄膜的厚度不同，正面沉积的a-Si :H薄膜的厚度一般较薄，制成氧化层，后进行磷扩散处理制备完美PN结。优选在步骤c腐蚀处理后即去除吸杂了的a-Si :H薄膜后对硅片进行磷扩散处理，后再进行去硅磷层，去除杂质层和硅磷玻璃等，一般是将硅片于HF的水溶液中浸泡I-IOmin时间。优选硅片表面为硅片背面，不对硅片正面进行处理，不在硅片正面形成氧化层，仅在硅片背面沉积，对硅片背面及体钝化作用明显，对太阳能电池片的性能提高显著。此时优选结合常规的正面磷扩散处理，进行除杂，磷扩散处理可以在步骤b之后， 步骤c之前，即在背面含有a-Si :H薄膜的硅片正面表面进行磷扩散处理，后将硅片的正、 背面一起进行腐蚀处理，除杂、a_Si:H薄膜和硅磷玻璃；也可以先腐蚀处理硅片背面的 a-Si H薄膜及杂质，再对腐蚀处理后的硅片进行磷扩散处理，再腐蚀处理除去杂质和硅磷玻璃，除杂更有效。本发明进一步优选步骤b在高温处理的同时对在背面含有a-Si :H薄膜的硅片正面进行磷扩散处理，将吸杂和磷扩散处理有效结合，杂质同时向正、背面扩散，不仅更能有效减小硅片体内杂质及缺陷，硅片的平均使用寿命大大提高，而且电池片平均转化效率提高，电池片的各项电性能参数更优，同时能够起到很好的背面及体钝化作用，提高太阳能电池的I-V特性。同时利用磷扩散处理本身的高温条件，使杂质和微缺陷向a_Si:H 薄膜层富集和背面及体钝化，将除杂工艺和磷扩散处理有效结合，制备完美PN结，工艺更简单，更节约成本。
本发明进一步优选a_Si:H薄膜的厚度为10-200nm，进一步优化太阳能电池片的性能。本发明的腐蚀处理可以为本领域技术人员公知的各种腐蚀处理方法，本发明优选为化学腐蚀，一般为酸洗，例如优选对含有a-Si :H薄膜的硅片背面于HF和HNO3的水溶液中浸泡I-IOmin时间，氧化去除杂质层。正面腐蚀一般硅片于HF的水溶液中浸泡I-IOmin 时间。本发明优选在硅片表面制备a_Si:H薄膜的方法包括以SiH4和H2为反应气体，通过气体等离子化在硅片表面沉积a-Si H薄膜。本发明优选SiH4 H2 = 1 20-1 1。沉积优选为等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)，沉积的时间为10-200S。其中，磷扩散处理可以采用本领域技术人员公知的磷扩散处理工艺，在800-900°C 温度下，将表面含有a-Si :H薄膜的硅片至于磷源、氧气和氮气的氛围下处理60-120min 时间。其中，优选氮气和氧气的流量比为50 1-10 1;磷源和氧气的流量比为 10 1-1 5。例如采用三氯氧磷液态源扩散方法，将背面附有a-Si:H薄膜的晶体硅片置于石英管，温度为800 900°C，携带小N2为800 2500sccm，干氧流量为500 3200sccm， 进行正面磷扩散，其中扩散时间为25 40分钟。同时制备具有良好PN结的硅片，扩散后的硅片表面方块电阻一般在55士5 Ω / 口。本发明所述HNO3和HF为电子级试剂，三氯氧磷为6N的高纯试剂，SiH4和H2也为高纯气体。下面结合具体实施例对本发明做进一步详述。实施例1太阳能电池片制备中的吸杂及扩散工艺a)利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)，以SiH4和H2为反应气体，SiH4和 H2在微波的作用下发生等离子化，进而发生反应在制绒后的硅片背面表面形成a-Si :H薄膜，衬底温度为400°C，微波的功率为3000W，电源频率为2. 45GHz,反应气体SiH4 H2 = 1 10，沉积时间为200s，a-Si:H薄膜厚度为100nm。b)将上述背面沉积有a-Si :H薄膜的晶体硅片背靠背的插入石英舟，放入扩散炉 (Tempress公司生产的TS812M型号)中进行磷扩散吸杂，该工序每步的时间、温度及各种气体的通入量如下表所示
权利要求
1.一种太阳能电池片的制备方法，其特征在于，步骤包括a、在制绒后的硅片表面制备a_Si:H薄膜；b、将步骤a所得的表面含有a-Si:H薄膜的硅片于800-900°C下高温处理60-120min；C、将经过高温处理的硅片的表面进行腐蚀处理。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述步骤c之后还包括对腐蚀处理后的硅片进行磷扩散处理，后再进行去磷硅层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述硅片表面为硅片背面。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述a_Si:H薄膜的厚度为10-200nm。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述步骤b和c之间还包括在背面含有a_Si:H薄膜的硅片正面进行磷扩散处理。
6.根据权利要求3所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述步骤b在高温处理的同时对在背面含有a_Si:H薄膜的硅片正面进行磷扩散处理。
7.根据权利要求3所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述步骤c之后还包括对腐蚀处理后的硅片正面进行磷扩散处理，后再进行去磷硅层。
8.根据权利要求2、5、6或7任意一项所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述磷扩散处理包括在800-900°C下，将硅片于磷源、氧气和氮气的氛围下处理60-120min。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述氮气和氧气的流量比为50 1-10 1 ；所述磷源和氧气的流量比为10 1-1 5;所述磷源为三氯氧磷。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述在硅片表面制备a-Si:H薄膜的方法包括以SiH4和吐为反应气体，通过气体等离子化在硅片表面沉积 a-Si:H 薄膜。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述SiH4 H2 = 1 20-1 1 ；所述沉积的时间为10-300S。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，所述腐蚀处理包括化学腐蚀，将硅片于HF和HNO3的水溶液中浸泡1-lOmin。
全文摘要
本发明提供了一种太阳能电池片的制备方法，步骤包括a、在制绒后的硅片表面制备a-Si:H薄膜；b、将步骤a所得的表面含有a-Si:H薄膜的硅片于800-900℃下高温处理60-120min；c、将经过高温处理的硅片的表面进行腐蚀处理。本发明在制绒后硅片的背面沉积一层a-Si:H薄膜，可以很好的解决硅片中较多的杂质和微缺陷，提高电池片的使用寿命以及光电转化效率等电化学性能。而且能够起到很好的背面及体钝化作用，提高太阳能电池的I-V特性。同时工艺简单易实现。
文档编号H01L31/18GK102315309SQ201010219118
公开日2012年1月11日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者李燕燕 申请人:比亚迪股份有限公司