一种太阳能电池及其电池背抛光工艺的制作方法

文档序号：11102490阅读：1091来源：国知局

本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种太阳能电池及其电池背抛光工艺。

背景技术：

常规晶体硅太阳能电池在生产中，经过制绒、扩散、背面抛光、刻边去杂质玻璃、背面沉积叠层钝化膜、正面沉积减反射膜、背面激光开孔、丝网印刷正背面金属浆料、烧结等工序，最终制成太阳能电池片。太阳能电池的背面印刷有铝背场与背电极，其中铝背场的作用一方面是与硅共熔结晶形成重参杂的P+层，降低硅体内的费米能级，提高电压；另一方面是由于硅片较薄，对入射到硅片内部的长波长的光无法完全吸收，铝层将未吸收的光再次反射至硅片内部，从而增加光的利用率，使电流增大。

常规晶体硅太阳能电池由于陷光的需要，在表面采用化学方法织构绒面，通过正面的绒面的二次反射甚至多次反射来降低反射率。但绒面的存在同时也产生了负面影响，背面绒面深凹的位置与金属会产生接触不良的现象。因此对电池背面进行抛光处理，使硅片的背面平整，来避免铝浆与硅片表面接触不良的现象。

然而，目前太阳能电池背面抛光工艺虽然能够起到一定的背抛光作用，但其抛光的效果不佳，电池背光面绒面小，不发亮，使电池难以对长波段(波长大于1000nm)的光进行吸收。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种太阳能电池背抛光工艺，通过这种抛光工艺在铝背场印刷前对硅片背光面进行处理，使硅片背光面更加光滑，甚至达到镜面效果，以形成更均匀的背场并提高光的反射率和吸收率。

本发明的第二目的在于提供太阳能电池，这种太阳能电池的电池背采用上述抛光工艺制得，这种太阳能电池对光的吸收率大，且转化率高。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种太阳能电池背抛光工艺，其包括：

将硅片于15～35℃的刻蚀液中浸泡100～150s进行刻蚀处理，刻蚀液由质量分数为65～68％的HNO₃和质量分数为48～49％的HF按照体积比5～5.5：1混合而成；以及将刻蚀处理后的硅片置于20～30℃的碱液和/或酸液中进行清洗70～100s，再用水清洗处理后的硅片。

一种太阳能电池，太阳能电池的电池背光面采用权利要求1～9任一项的太阳能电池背抛光工艺加工得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

通过本发明提供的这种抛光工艺在铝背场印刷前对硅片背面进行处理，将电池背光面的绒面腐蚀掉，并形成镜面结构，使得硅片背面更加光滑，甚至达到镜面效果，以形成更均匀的背场并提高光的反射率和吸收率。抛光处理后硅片的背面平整，一方面增加了铝层对未吸收光的反射率，另一方面可以使铝浆与硅片表面接触更加充分，从而提高钝化效果，同时，也可增加太阳能电池对波长大于1000nm的长波段的光进行吸收。这种抛光工艺处理过的电池背在显微镜观察，电池背呈现片状、颗粒状或小的凹坑，对穿透到电池背光面的长波长的光起到镜面反射的作用。本发明提供的太阳能电池的电池背光面采用上述抛光工艺制得，这种太阳能电池对光的吸收率大，且转化率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例6提供的抛光后的硅片的宏观照片；

图2为本发明实施例6提供的抛光后的硅片的微观照片；

图3为本发明对比例1提供的抛光后的硅片的宏观照片；

图4为本发明对比例1提供的抛光后的硅片的微观照片；

图5为本发明实施例6和对比例1提供的太阳能电池的光谱响应图，其中：EQE-a、IQE-a以及Refl-a，分别表示实施例6提供的太阳能电池的外量子效率、内量子效率以及反射率；EQE-b、IQE-b以及Refl-b，分别表示对比例1提供的太阳能电池的外量子效率、内量子效率以及反射率。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本实施方式提供一种太阳能电池背抛光工艺，其包括：

S1:将硅片于15～35℃的刻蚀液中浸泡100～150s进行刻蚀处理，所述刻蚀液由质量分数为65～68％的HNO₃和质量分数为48～49％的HF按照体积比5～5.5：1混合而成。

硅片在刻蚀处理的过程中，HNO₃将硅片表面的硅氧化成SiO₂，SiO₂再与HF快速反应生成SiF₄和水，SiF₄和水形成氟硅酸溶于溶液中，完成硅片的刻蚀过程。

在本发明中，刻蚀液包括HNO₃和HF，二者均为电子级。HNO₃的质量分数优选为68％，即HNO₃(68％)；HF的质量分数优选为49％，即HF(49％)。HNO₃与HF的体积比为5～5.5：1；优选为，HNO₃(68％)与HF(49％)的体积比为5.2：1。刻蚀液中HNO₃的含量为43～45wt％，优选为43.5wt％；刻蚀液中HF的含量为8～9wt％，优选为8.3wt％。

发明人在多年的研究基础上发现，当刻蚀液中HNO₃与HF的含量在上述范围内时，刻蚀液对有效的将电池背面的绒面腐蚀掉，并形成平整的镜面结构，达到均匀抛光的效果，使抛光处理的减重量达到0.29～0.33g，从而提高了太阳能电池对波长大于1000nm的长波段的光进行吸收。

刻蚀液中还含有H₂SO₄，H₂SO₄不参与硅片的刻蚀反应，但H₂SO₄能够增加刻蚀液中H离子的浓度，从而加快刻蚀反应的速度，同时加入H₂SO₄也能增加刻蚀液的粘度，有利于对硅片进行均匀抛光。H₂SO₄与HNO₃的体积比为0.3～0.5：1，优选的，H₂SO₄与HNO₃的体积比为0.4：1。这种刻蚀液的粘度适中，且能够有效的加速刻蚀反应，以得到平整的镜面结构。

进行刻蚀处理时，刻蚀液放置在刻蚀槽中，刻蚀槽的总体积为360～400L。在本发明中，电池背光面进行抛光处理通常是通过常规电池背面抛光采用后清洗RENA设备中实现的，电池背抛光是在刻蚀槽中进行的，刻蚀槽的体积为360～400L，优选为396L。刻蚀槽的长度为2～2.4m，优选为2.2m。在刻蚀过程中，硅片以0.95～1.05m/min的速度通过刻蚀槽，优选为以1m/min的速度通过刻蚀槽，且随着反应过程中刻蚀液的消耗，会不断的往刻蚀槽中添加刻蚀液，以使刻蚀液中HNO₃、HF以及H₂SO₄的浓度保持不变。

S2:将处理后的硅片置于20～30℃的碱液或酸液中进行清洗20～25s，再用水清洗处理后的硅片。

碱液中的碱为NaOH或KOH，碱的含量为5～6wt％，优选为含量为5.5wt％的KOH。NaOH或KOH溶液能够去除硅片表面的多孔硅，并中和硅片上的酸液。酸液中的酸为HF或HNO₃，酸的含量为8～10wt％，优选为含量为9wt％的HF。HF能够去除硅片的氧化层，使硅片表面呈平整的镜面结构。

在本发明较为优选的实施例中，先将硅片置于27～28℃的碱液中浸泡20～25s，将浸泡后的硅片用清水漂洗后，再将硅片置于15～30℃的酸液中浸泡70～100s，再用水清洗硅片。将硅片先后依次通过碱液和酸液，有利于及时去除硅片表面的多孔硅和氧化层，以得到更加均匀的抛光效果。较为优选的，碱液放置于碱槽中，酸液放置于酸槽中，碱槽的长度为0.3～0.5m，酸槽的长度为1.5～1.8m，硅片以1.1～1.2m/min的速度通过碱槽或酸槽，以此提高碱液去除多孔硅、酸液去除氧化层的效率。

本发明还提供一种太阳能电池，这种太阳能电池的电池背采用上述的太阳能电池背抛光工艺加工得到。这种太阳能电池能够吸收长波段的光，对光的吸收率大，且转化率高。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：

实施例1