PERC太阳能电池硅片背面的清洗方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体是指perc太阳能电池硅片背面的清洗方法。

背景技术：

晶硅太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体p～n结上，形成新的空穴～电子对，在p～n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。

传统晶硅太阳能电池基本上只采用正面钝化技术，在硅片正面用pecvd的方式沉积一层氮化硅，降低少子在前表面的复合速率，可以大幅度提升晶硅电池的开路电压和短路电流，从而提升晶硅太阳电池的光电转换效率。

随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究背钝化太阳电池技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供perc太阳能电池硅片背面的清洗方法，该清洗方法能够显著提升perc太阳能电池硅片背面氧化铝膜的钝化效果，减少电池污染，提高电池的开路电压和短路电流，从而提升电池的光电转换效率。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现的：perc太阳能电池硅片背面的清洗方法，其特征在于：该清洗发生在perc太阳能电池制备过程中电池硅片沉积正面氮化硅膜之后、沉积背面氧化铝膜之前，该清洗方法具体包括依次进行的如下步骤：

(1)将硅片放入koh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中koh的质量分数为0.1％～6％，h2o2的质量分数为0.1％～5％，混合溶液的温度为60～99度，放置时间为30～300s；

(2)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为30～300s；

(3)将硅片放入koh溶液中，koh的质量分数为0.3％～18％，温度为60～99度，放置时间为30～300s；

(4)将硅片放入koh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中koh的质量分数为0.1％～6％，h2o2的质量分数为0.1％～5％，混合溶液的温度为60～99度，放置时间为30～300s；

(5)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为30～300s；

(6)将硅片放入hf溶液或者hcl溶液或者hf和hcl的混合溶液中，温度为60～90度，放置时间为5～300s，其中，hf溶液中，hf的质量分数为0.2％～6％，hcl溶液中，hcl的质量分数为0.2％～5％，hf和hcl的混合溶液中，hf的质量分数为0.2％～6％，hcl的质量分数为0.2％～5％；

(7)将硅片放入去离子水中进行漂洗，温度为60～99度，漂洗时间为30～300s，漂洗完成后将硅片提出水面；

(8)对硅片进行烘干。

上述步骤(1)和步骤(4)的目的是清洗硅片的有机杂质或与碱反应后粘附的副产物。步骤(3)的目的是刻蚀硅片背面。

其中，上述步骤中所有的koh均可以用naoh替换。

所述步骤(6)放入酸液是为了中和硅片从前面步骤带来的残留碱液、去除金属离子以及去掉硅片背面的氧化层。

所述步骤(7)中，漂洗完成后采用慢提拉技术将硅片提出水面。采用慢提拉技术，即将硅片在热的去离子水中浸泡后，慢慢提出水面，有助于硅片疏水。

本发明的清洗方法在perc太阳能电池硅片正面沉积正面氮化硅膜后，对硅片背面进行清洗，然后取出在背面沉积背面氧化铝膜，即perc太阳能电池硅片背面的清洗发生在沉积正面氮化硅膜之后、并且在沉积背面氧化铝膜之前。由于清洗背面可以去除硅片背面的氧化层和脏污，减少电池污染，有利于背面氧化铝膜的沉积，可以显著提升背面氧化铝膜的钝化效果，提高电池的开路电压和短路电流，从而大幅度提升电池的光电转换效率。并且设备投入成本低，工艺简单，且与目前生产线兼容性好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是perc太阳能电池的整体结构截面图；

图2是perc太阳能电池硅片背面的清洗方法的流程框图。

附图标记说明

1、背银电极，2、铝背场，3、背面氮化硅膜，4、背面氧化铝膜，

5、p型硅，6、n型硅，7、正面氮化硅膜，8、正银电极，

9、激光开槽区；10、背铝条。

具体实施方式

实施例一

如图1所示的能够提高光电转换效率的perc太阳能电池，包括自下而上依次设置的背银电极1、铝背场2、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、p型硅5、n型硅6、正面氮化硅膜7和正银电极8，太阳能电池在背面还开设有开通背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4后直至p型硅5的多条激光开槽区9，多条激光开槽区9平行设置，每个激光开槽区9内均填充有背铝条10，背铝条10与铝背场2采用铝浆料一体印刷成型，铝背场2通过背铝条10与p型硅5相连，背银电极1、铝背场2、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、p型硅5、n型硅6、正面氮化硅膜7和正银电极8自下而上依次相连接，p型硅5为电池的硅片，n型硅6为在硅片正面扩散形成的n型发射极，正面氮化硅膜7沉积在硅片正面，背面氧化铝膜4沉积在硅片背面，硅片沉积正面氮化硅膜7后再沉积背面氧化铝膜4，并且在沉积背面氧化铝膜4前对硅片背面进行清洗。

本实施例的背面氧化铝膜4的材质为三氧化二铝(al2o3)，背面氮化硅膜3和正面氮化硅膜7的材质相同，均为氮化硅(si3n4)。

本实施例中，正面氮化硅膜7的厚度为75微米，背面氮化硅膜3的厚度为150微米，背面氧化铝膜4的厚度为8nm。正面氮化硅膜7的厚度可以在50～300微米内取值，最优的厚度为60～90微米，背面氮化硅膜3的厚度可以在80～300微米内取值，最优的厚度为100～200微米，背面氧化铝膜4的厚度可以在2～50nm内取值，比如为10nm、20nm、30nm、40nm，最优的厚度为5～30nm。

该perc太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(101)在硅片正面形成绒面，硅片为p型硅5；

(102)在硅片正面进行扩散形成n型硅6，即n型发射极；

(103)去除硅片周边的pn结和扩散过程形成的正面磷硅玻璃，并对硅片正面进行臭氧氧化处理；步骤(3)后，根据实际情况决定是否还需要对硅片背面进行抛光；

(104)在硅片正面沉积正面氮化硅膜7；

(105)对硅片背面进行清洗，

(106)在硅片背面沉积背面氧化铝膜4；

(107)在硅片背面沉积背面氮化硅膜3；

(108)对硅片背面进行激光开槽，开通背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4后直至硅片，形成多条激光开槽区9；

(109)在硅片背面印刷背电极浆料，烘干；

(110)在硅片背面印刷铝浆料，形成铝背场2，在印刷铝背场2的同时在激光开槽区9内印刷铝浆料，形成背铝条10，背铝条10与铝背场2一体印刷成型，印刷后进行烘干；

(111)在硅片正面印刷正电极浆料，烘干；

(112)对硅片进行高温烧结，形成背银电极1、铝背场2和正银电极8；

(113)对硅片进行抗lid退火处理，形成太阳能电池。

本发明perc太阳能电池硅片在沉积正面氮化硅膜7后再沉积背面氧化铝膜4，并且在沉积背面氧化铝膜4前对硅片背面进行清洗，即perc太阳能电池硅片背面的清洗发生在沉积正面氮化硅膜7之后、并且在沉积背面氧化铝膜4之前。

如图2所示，本发明perc太阳能电池硅片背面的清洗方法，该清洗发生在perc太阳能电池制备过程中电池硅片沉积正面氮化硅膜之后、沉积背面氧化铝膜之前，该清洗方法包括依次进行的如下步骤：

(1)将硅片放入koh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中koh的质量分数为0.1％，h2o2的质量分数为0.1％，混合溶液的温度为99度，放置时间为300s；

(2)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为30s；

(3)将硅片放入koh溶液中，koh的质量分数为0.3％，温度为99度，放置时间为300s；

(4)将硅片放入koh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中koh的质量分数为0.1，h2o2的质量分数为0.1，混合溶液的温度为99度，放置时间为300s；

(5)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为30s；

(6)将硅片放入hf溶液，温度为90度，放置时间为300s，hf的质量分数为0.2％；该步骤也可以用hcl溶液来代替hf溶液，此时hcl的质量分数为0.2％，或者用hf和hcl的混合溶液来代替hf溶液，hf和hcl的混合溶液中，hf的质量分数为0.2％，hcl的质量分数为0.2％；

(7)将硅片放入去离子水中进行漂洗，温度为60度，漂洗时间为300s，漂洗完成后采用慢提拉技术将硅片提出水面；

(8)对硅片进行烘干。

实施例二

perc太阳能电池硅片背面的清洗方法，该清洗方法包括依次进行的如下步骤：

(1)将硅片放入naoh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中naoh的质量分数为1.5％，h2o2的质量分数为1.3％，混合溶液的温度为90度，放置时间为240s；

(2)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为240s；

(3)将硅片放入naoh溶液中，naoh的质量分数为4.5％，温度为90度，放置时间为240s；

(4)将硅片放入naoh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中naoh的质量分数为1.5％，h2o2的质量分数为1.3％，混合溶液的温度为90度，放置时间为250s；

(5)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为250s；

(6)将硅片放入hf溶液，温度为80度，放置时间为240s，hf的质量分数为1.5％；该步骤也可以用hcl溶液来代替hf溶液，此时hcl的质量分数为1.2％，或者用hf和hcl的混合溶液来代替hf溶液，hf和hcl的混合溶液中，hf的质量分数为1.5％，hcl的质量分数为1.2％；

(7)将硅片放入去离子水中进行漂洗，温度为90度，漂洗时间为250s，漂洗完成后采用慢提拉技术将硅片提出水面；

(8)对硅片进行烘干。

实施例三

perc太阳能电池硅片背面的清洗方法，该清洗方法包括依次进行的如下步骤：

(1)将硅片放入koh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中koh的质量分数为3％，h2o2的质量分数为2.5％，混合溶液的温度为80度，放置时间为150s；

(2)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为150s；

(3)将硅片放入koh溶液中，koh的质量分数为9％，温度为80度，放置时间为160s；

(4)将硅片放入koh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中koh的质量分数为3％，h2o2的质量分数为2.5％，混合溶液的温度为82度，放置时间为160s；

(5)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为150s；

(6)将硅片放入hf溶液，温度为75度，放置时间为150s，hf的质量分数为3％；该步骤也可以用hcl溶液来代替hf溶液，此时hcl的质量分数为2.5％，或者用hf和hcl的混合溶液来代替hf溶液，hf和hcl的混合溶液中，hf的质量分数为3％，hcl的质量分数为2.5％；

(7)将硅片放入去离子水中进行漂洗，温度为80度，漂洗时间为160s，漂洗完成后采用慢提拉技术将硅片提出水面；

(8)对硅片进行烘干。

实施例四

perc太阳能电池硅片背面的清洗方法，该清洗方法包括依次进行的如下步骤：

(1)将硅片放入naoh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中naoh的质量分数为4.5％，h2o2的质量分数为3.8％，混合溶液的温度为70度，放置时间为60s；

(2)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为100s；

(3)将硅片放入naoh溶液中，naoh的质量分数为14％，温度为70度，放置时间为60s；

(4)将硅片放入naoh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中naoh的质量分数为4.5％，h2o2的质量分数为3.8％，混合溶液的温度为70度，放置时间为60s；

(5)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为90s；

(6)将硅片放入hf溶液，温度为70度，放置时间为40s，hf的质量分数为4.5％；该步骤也可以用hcl溶液来代替hf溶液，此时hcl的质量分数为3.8％，或者用hf和hcl的混合溶液来代替hf溶液，hf和hcl的混合溶液中，hf的质量分数为4.5％，hcl的质量分数为3.8％；

(7)将硅片放入去离子水中进行漂洗，温度为65度，漂洗时间为250s，漂洗完成后采用慢提拉技术将硅片提出水面；

(8)对硅片进行烘干。

实施例五

perc太阳能电池硅片背面的清洗方法，该清洗方法包括依次进行的如下步骤：

(1)将硅片放入koh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中koh的质量分数为6％，h2o2的质量分数为5％，混合溶液的温度为60度，放置时间为30s；

(2)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为300s；

(3)将硅片放入koh溶液中，koh的质量分数为18％，温度为60度，放置时间为30s；

(4)将硅片放入koh和h2o2的混合溶液中，该混合溶液中koh的质量分数为6％，h2o2的质量分数为5％，混合溶液的温度为60度，放置时间为30s；

(5)将硅片放入去离子水中进行漂洗，漂洗时间为300s；

(6)将硅片放入hf溶液，温度为90度，放置时间为5s，hf的质量分数为6％；该步骤也可以用hcl溶液来代替hf溶液，此时hcl的质量分数为5％，或者用hf和hcl的混合溶液来代替hf溶液，hf和hcl的混合溶液中，hf的质量分数为6％，hcl的质量分数为5％；

(7)将硅片放入去离子水中进行漂洗，温度为99度，漂洗时间为30s，漂洗完成后采用慢提拉技术将硅片提出水面；

(8)对硅片进行烘干。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。