背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法
【专利摘要】本发明公开了一种背面边缘隔离多晶硅太阳电池的工艺方法，主要步骤为清洗制绒-扩散-点胶腐蚀浆料-加热-清洗-PECVD-丝网印刷-烧结，克服了现有技术中PN结隔离工艺的步骤繁琐，设备复杂，生产成本高，污染严重等缺点。本发明是通过去除背面边缘N型层达到PN结隔离的效果，完全避免了常规工艺中可能对硅片正面造成影响的各类因素，提高了硅片的品质，降低了生产成本，减少了化学品和气体的用量及排放量。
【专利说明】 背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池的制备领域，具体涉及一种背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的生产工艺。
【背景技术】
[0002]在多晶硅太阳能电池生产工艺中，经过扩散形成PN结之后，需要去除硅片边缘的N型层，即边缘隔离，或我们常说的刻蚀。目前常用的刻蚀工艺主要有2类，包括干法刻蚀和湿法刻蚀，它们均不同程度上存在一些问题。
[0003]干法刻蚀工艺是将硅片叠放在一起，利用四氟甲烷和氧气与硅片发生反应从而达到去除边缘N型层的目的。它最大的问题是容易出现过刻的现象，由于硅片之间始终存在缝隙，气体分子渗入后就会对正面的N型层进行轰击，造成损伤。这一方面会造成开路电压的损失，另一方面也会对硅片外观造成不利的影响。
[0004]湿法刻蚀是使硅片漂浮在硝酸和氢氟酸等的混合溶液上，利用腐蚀硅片背面达到去除N型层的目的。这种工艺避免了干法刻蚀对硅片正面的损伤，将边缘隔离和去除磷硅玻璃整合在一台机器中，具有产量大，刻蚀效果好等特点。但同时也存在着一些不足，比如溶液有时会出现上涌的现象，形成我们所说的“刻蚀痕”，影响最终的产品外观；另外工艺过程中各种酸碱化学品的耗量十分巨大，无论对企业还是环境都是很大的负担。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种可节约成本，降低消耗及污染，并且能提高产品质量的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种背面边缘隔离法制备多晶体硅太阳电池的工艺方法，所述工艺方法包括如下步骤:
Ca)清洗制绒:将多晶硅片置于硝酸或铬酸和氢氟酸的混合溶液中，去除损伤层，形成绒面结构；
(b)扩散制备PN结:将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散，形成PN结；
(c)腐蚀浆料:通过点胶法将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面的边缘；
(d)加热:将背面边缘覆盖有腐蚀浆料的硅片进行加热，反应后去除背面边缘的PN结；
(e)清洗:洗去所述腐蚀浆料残余，去除正面磷硅玻璃；
Cf)采用PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜；
(g)采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场。
[0007]优选地，所述步骤(a)中硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在1:2-5:1之间，反应时间在50-250s之间。
[0008]优选地，所述步骤(b)中，扩散温度在700-900°C之间，携带三氯氧磷的氮气流量在500-2500ml/min之间，通气时间在10_30min之间。
[0009]优选地，经过所述步骤(b)扩散后的硅片方块电阻在60-100 Ω / 口。[0010]优选地，步骤(C)中，所述腐蚀浆料的覆盖宽度为0.2-2mm，高度为0.2_2mm，浆料距硅片边缘的距离小于0.5mm。
[0011]优选地，所述腐蚀浆料含有氢氧化钠或氢氧化钾，所述氢氧化钠或氢氧化钾的质量百分浓度为5%-20%。
优选地，步骤(d)中，加热温度设置为150°C _300°C之间。
[0012]优选地，在所述步骤(e)中，先将硅片浸泡在去离子水中l_5min，再喷淋去离子水洗去所述腐蚀浆料残余。
[0013]优选地，在所述步骤(e)中，采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的质量百分浓度为5%-20%，去除磷硅玻璃的时长为2-10min。
[0014]优选地，所述步骤(f)中，沉积温度设置为400_500°C，氮化硅薄膜厚度为80_90nm。
[0015]本发明的优点和有益效果在于:本发明通过腐蚀浆料去除背面边缘的N型层，从而达到PN结隔离的目的，由于该工艺全部在背面完成，因此彻底避免了常规工艺对硅片正面可能造成的不利因素，提高了硅片的质量，极大的降低了工艺成本，并且减少了废水废气的排放。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0017]实施例1
一种背面边缘隔离法制备多晶体硅太阳电池的工艺方法，所述工艺方法包括如下步
骤:
(a)清洗制绒:将多晶硅片置于硝酸和氢氟酸的混合溶液中，去除损伤层，形成绒面结构，其中，硝酸和氢氟酸的体积比为3:1，反应时间在150s ；
(b)扩散制备PN结:将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散，形成PN结，扩散温度为860°C，三氯氧磷的流量为1200sccm，通气时间在20min，扩散后方块电阻为80 Ω / □;
(c)腐蚀浆料:通过点胶法将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面的边缘，所述腐蚀浆料含有氢氧化钠，所述氢氧化钠的质量百分浓度为10% ；
(d)加热:将背面边缘覆盖有腐蚀浆料的硅片进行加热，反应后去除背面边缘的PN结，加热温度为250°C，加热时间为3分钟；
Ce)清洗:先将硅片浸泡在去离子水中5min，再喷淋去离子水洗去所述腐蚀浆料残余，然后采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的质量百分浓度为8%，去除磷硅玻璃的时长为3min ；
(f)采用PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜，沉积温度设置为450°C，氮化硅薄膜厚度为 85nm。；
(g)采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场； 其中，步骤(c)中，所述腐蚀浆料的覆盖宽度为1.8_，高度为1.8_，浆料距硅片边缘
的距离为0.48mm。
[0018]实施例2一种背面边缘隔离法制备多晶体硅太阳电池的工艺方法，所述工艺方法包括如下步
骤:
(a)清洗制绒:将多晶硅片置于铬酸和氢氟酸的混合溶液中，去除损伤层，形成绒面结
构；
(b)扩散制备PN结:将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散，形成PN结；
(c)腐蚀浆料:通过点胶法将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面的边缘；
(d)加热:将背面边缘覆盖有腐蚀浆料的硅片进行加热，反应后去除背面边缘的PN结；
(e)清洗:洗去所述腐蚀浆料残余，去除正面磷硅玻璃；
Cf)采用等离子增强化学气相沉积法PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜；
(g)采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场。
[0019]其中，所述步骤(a)中铬酸和氢氟酸的体积比在1:2，反应时间在250s之间；
其中，所述步骤(b )中，扩散温度在700 0C，携带三氯氧磷的氮气流量在500，通气时间在 30min ；
其中，经过所述步骤(b )扩散后的硅片方块电阻在100 Ω /□;
其中，步骤(c)中，所述腐蚀浆料的覆盖宽度为0.3_，高度为0.5_，浆料距硅片边缘的距离为0.3mm ；
其中，所述腐蚀浆料含有氢氧化钾，所述氢氧化钾的质量百分浓度为18% ；
其中，步骤(d)中，加热温度设置为280°C之间；
其中，在所述步骤(e)中，先将硅片浸泡在去离子水中4min，再喷淋去离子水洗去所述腐蚀浆料残余；采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的质量百分浓度为18%，去除磷硅玻璃的时长为9min ；
其中，所述步骤(f)中，沉积温度设置为480°C，氮化硅薄膜厚度为88nm。
[0020]实施例3
一种背面边缘隔离法制备多晶体硅太阳电池的工艺方法，所述工艺方法包括如下步
骤:
(a)清洗制绒:将多晶硅片置于硝酸或铬酸和氢氟酸的混合溶液中，去除损伤层，形成绒面结构；
(b)扩散制备PN结:将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散，形成PN结；
(c)腐蚀浆料:通过点胶法将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面的边缘；
(d)加热:将背面边缘覆盖有腐蚀浆料的硅片进行加热，反应后去除背面边缘的PN结； Ce)清洗:洗去所述腐蚀浆料残余，去除正面磷硅玻璃；
Cf)采用等离子增强化学气相沉积法PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜；
(g)采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场； 其中，所述步骤(a)中硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在5:1，反应时间在50s ；
其中，所述步骤(b)中,扩散温度在900°C,携带三氯氧磷的氮气流量在2500ml/min,通气时间在IOmin ；
其中，经过所述步骤(b )扩散后的硅片方块电阻在60 Ω /□;
其中，步骤(c)中，所述腐蚀浆料的覆盖宽度为1.2_，高度为1.2_，浆料距硅片边缘的距离0.2m ； 其中，所述腐蚀浆料含有氢氧化钠，所述氢氧化钠的质量百分浓度为15% ；
其中，步骤(d)中，加热温度设置为160°C ;
其中，在所述步骤(e)中，先将硅片浸泡在去离子水中lmin，再喷淋去离子水洗去所述腐蚀浆料残余，采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的质量百分浓度为5%-20%，去除磷硅玻璃的时长为3min ；
其中，所述步骤(f)中，沉积温度设置为400-500°C，氮化硅薄膜厚度为82nm。
[0021]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种背面边缘隔离法制备多晶体硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括如下步骤: Ca)清洗制绒:将多晶硅片置于硝酸或铬酸和氢氟酸的混合溶液中，去除损伤层，形成绒面结构； (b)扩散制备PN结:将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散，形成PN结； (c)腐蚀浆料:通过点胶法将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面的边缘； (d)加热:将背面边缘覆盖有腐蚀浆料的硅片进行加热，反应后去除背面边缘的PN结； Ce)清洗:洗去所述腐蚀浆料残余，去除正面磷硅玻璃； Cf)采用PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜； (g)采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场。
2.如权利要求1所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，所述步骤(a)中硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在1:2-5:1之间，反应时间在50-250S之间。
3.如权利要求2所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，所述步骤(b)中，扩散温度在700-900°C之间，携带三氯氧磷的氮气流量在500-2500ml/min之间，通气时间在10_30min之间。
4.如权利要求3所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，经过所述步骤(b)扩散后的硅片方块电阻在60-100 Ω / 口。
5.如权利要求4所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，步骤(c)中，所述腐蚀浆料的覆盖宽度为0.2-2_，高度为0.2-2_，浆料距硅片边缘的距离小于0.5mm。
6.如权利要求5所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，所述腐蚀浆料含有氢氧化钠或氢氧化钾，所述氢氧化钠或氢氧化钾的质量百分浓度为5%-20%。
7.如权利要求1所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，步骤(d)中，加热温度设置为150°C _300°C之间。
8.如权利要求7所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，在所述步骤(e)中，先将硅片浸泡在去离子水中l_5min，再喷淋去离子水洗去所述腐蚀浆料残余。
9.如权利要求8所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，在所述步骤(e)中，采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的质量百分浓度为5%-20%，去除磷硅玻璃的时长为2-10min。
10.如权利要求9所述的背面边缘隔离法制备多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，所述步骤(f)中，沉积温度设置为400-500°C，氮化硅薄膜厚度为80-90nm。
【文档编号】H01L31/18GK103500771SQ201310400428
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】刘强, 薛小兴, 杨斌, 卢君 申请人:江苏爱多光伏科技有限公司