本发明涉及太阳能电池
技术领域：
，具体涉及一种太阳能perc电池的制备方法。
背景技术：
太阳能发电技术是基于半导体“光生伏特效应”将光转化为电的一种新能源技术，且由于其清洁、可再生、应用范围广等特点受到了大家的青睐，而太阳能电池片是整个发电系统的核心部件。发展至今，常规电池片受其工艺限制，效率无法再有大幅度提升，在此基础上，各种高效太阳能电池开始出现。perc电池(钝化发射极及背表面电池)是其中一种应用较为广泛的高效太阳能电池，常规al2o3为钝化层的perc电池的工艺流程一般包括制绒→扩散→刻蚀→镀al2o3→镀背面sinx→镀正面sinx→激光开槽或开孔→丝网印刷→烧结→测试，而在刻蚀工艺阶段，通常需要对硅片背面进行抛光处理，使硅片背面更加平整，来提高钝化层的均匀性。现有技术中在刻蚀工序阶段通过高浓度硝酸和氢氟酸的混合液腐蚀背面，来增加刻蚀量从而达到背面抛光的目的。但是这种方式存在化学品成本高、废水废气处理成本高、对环境造成污染等缺陷，且高浓度的酸极易造成正面过刻，对设备要求较高，工艺窗口较小。技术实现要素：有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种太阳能perc电池的制备方法，该制备方法刻蚀效果好，能够降低化学用品损耗，减少环境污染。为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：一种太阳能perc电池的制备方法，具体包括以下步骤：1)清洗制绒：利用酸性或碱性腐蚀液在硅片表面形成绒面；2)扩散制结：在扩散炉内导入pocl3气源，与硅片反应形成p原子，并向硅片内部扩散，形成形成了n型半导体和p型半导体的交界面，即pn结；3)边缘及背面刻蚀去结：采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀；4)背面抛光：采用碱性溶液对硅片进行碱洗达到背面抛光效果；5)正面去psg：对硅片进行酸洗去除硅片正面psg；6)镀钝化膜层：具体包括以下三个步骤：背面沉积al2o3膜层，利用ald原子沉积的方式在硅片背面沉积al2o3钝化膜层，沉积厚度8-12nm；背面镀sinx膜层，采用pecvd工艺在硅片背面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm；正面镀sinx膜层，采用pecvd工艺在硅片正面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm；7)激光开槽：利用激光在背面局部开孔或开槽；8)丝网印刷：利用网版在硅片正背面印刷金属浆料，正面银浆，背面铝浆，形成正背面电极；9)烧结：在烧结炉中对丝网印刷后的硅片进行烧结处理，烧结温度900-1000℃，使正背面电极与电池片之间形成良好的欧姆接触；10)测试：对电池片成品进行外观以及电性能的测试。其中，步骤3)中的采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀，所述混合酸刻蚀液包括hno3、hf、h2so4中的至少两种；步骤4)中采用碱性溶液进行碱洗抛光。优选地，步骤3)边缘及背面刻蚀去结包括以下步骤：a)第一次酸洗：采用所述混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀，除去硅片边缘及背面的pn结；b)第一次漂洗：采用纯水对第一次酸洗后的硅片进行漂洗；c)第一次碱洗：采用浓度为1％-3％的koh溶液，在常温下去除硅片表面的酸残留；d)第二次漂洗：采用纯水对第一次碱洗后的硅片进行第二次漂洗。更加优选地，步骤a)中第一次酸洗时的工艺温度为5℃-15℃，所述混合酸刻蚀液的体积百分浓度为43％-60％。进一步优选地，所述混合酸刻蚀液由hno3和hf组成，其中hno3和hf的体积比为1：0.2-1。更加优选地，步骤b)中第一次漂洗时ph值保持6-7。优选地，步骤4)背面抛光包括步骤碱洗抛光和第三次漂洗，所述碱洗抛光中的工艺温度为70-90℃，所用的试剂为浓度为1％-3％的碱性溶液。更加优选地，所述碱性溶液为koh溶液。优选地，所述步骤5)正面去psg包括步骤第二次酸洗、第四次漂洗以及慢提拉。更加优选地，所述第二次酸洗中所用的试剂为hf与hcl的混合酸液，其中hf与hcl的体积比为1：0.3-2。更加优选地，所述混合酸液的体积百分浓度为5％-10％。与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的一种太阳能perc电池的制备方法，该制备方法流程合理，操作简单；在刻蚀工序阶段采用低浓度的混合酸刻蚀液在低温下进行刻蚀，刻蚀效果好，不会产生高浓度的酸造成的正面过刻的问题，能够降低化学用品损耗，有效的保护空气及水资源环境，减少环境污染，减少废水废气处理成本；采用碱性溶液进行背面抛光效果好，可以在较低的背面刻蚀深度下达到较优的背面抛光效果；同时与现有生产线高度匹配，无需过多增加额外的生产设备，易于推广使用。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明优选实施例的太阳能perc电池的制备方法的流程框图；图2为本发明优选实施例中边缘及背面刻蚀去结的流程框图；图3为本发明优选实施例中背面抛光及正面去psg的流程框图。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。实施例一参照图1至3，本实施例的一种太阳能perc电池的制备方法，具体包括以下步骤：步骤s1：清洗制绒利用酸性或碱性腐蚀液在硅片表面形成绒面。步骤s2：扩散制结在扩散炉内导入pocl3气源，与硅片反应形成p原子，并向硅片内部扩散，形成了n型半导体和p型半导体的交界面，即pn结。步骤s3：边缘及背面刻蚀去结采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀，具体的，包括以下步骤：a)第一次酸洗：采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀以除去硅片边缘及背面的pn结，本实施例中的刻蚀减重约在0.1g。该步骤中的工艺温度为5℃，所使用的混合酸刻蚀液的体积百分浓度为60％。混合酸刻蚀液包括hno3、hf、h2so4中的至少两种，本实施例中混合酸刻蚀液由hno3和hf组成，其中hno3和hf的体积比为1：1。由于采用了低浓度的hno3和hf的混合酸刻蚀液在低温条件下对硅片进行酸洗，除去硅片边缘及背面的pn结，刻蚀效果好，同时因为硅片正面水膜的存在，从而保护了硅片正面的psg，不会产生高浓度的酸造成的正面过刻的问题；采用低浓度的混合酸刻蚀液也能够降低化学用品损耗，减少环境污染，废液处理的费用也较低。b)第一次漂洗：采用纯水对第一次酸洗后的硅片进行漂洗。保持水流量为2000l/h的条件下对第一次酸洗后的硅片进行漂洗，由于水的流量较大，可以保证漂洗时ph值保持在6-7之间，即保持中性，避免破坏硅片正面psg。c)第一次碱洗：采用浓度为2％的koh溶液，在常温下去除硅片表面的酸残留。d)第二次漂洗：采用纯水对第一次碱洗后的硅片进行第二次漂洗，水流量保持600l/h；e)吹干：采用氮气对第二次漂洗后的硅片进行吹干，保持氮气气体流量为160m3/h，温度为50℃。步骤s4：背面抛光和正面去psg其中，背面抛光为采用碱性溶液进行碱洗抛光，具体包括以下步骤：g)碱洗抛光碱洗抛光中的工艺温度为80℃，所用的试剂为浓度为3％的koh碱性溶液。本实施例中，在80℃条件下，利用浓度为2％的koh溶液对硅片进行碱洗，当硅片减重0.3g则达到背面抛光效果，同时由于硅片正面psg的存在，保护了硅片正面的pn结。h)第三次漂洗：采用纯水对碱洗抛光后的硅片进行第三次漂洗。正面去psg为对硅片进行酸洗去除硅片正面psg，具体包括以下步骤：i)第二次酸洗：第二次酸洗在常温下采用混合酸液去除硅片正面psg。所用的试剂为hf与hcl的混合酸液，其中hf与hcl的体积比为1：2，混合酸液的体积百分浓度为10％。j)第四次漂洗：采用纯水对去除硅片正面psg的硅片进行第四次漂洗。k)慢提拉：在65℃下对第四次漂洗后的硅片进行缓慢提拉。l)烘干：在80℃下对提拉后的硅片进行烘干。步骤s5：背面沉积al2o3膜层利用ald原子沉积的方式在硅片背面沉积al2o3钝化膜层，沉积厚度8-12nm。步骤s6：背面镀sinx膜层采用pecvd工艺在硅片背面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm。步骤s7：正面镀sinx膜层采用pecvd工艺在硅片正面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm。步骤s8：激光开槽利用激光在背面局部开孔或开槽。步骤s9：丝网印刷利用网版在硅片正背面印刷金属浆料，正面银浆，背面铝浆，形成正背面电极。步骤s10：烧结在烧结炉中对步骤s9得到的丝网印刷后硅片进行烧结处理，烧结温度900-1000℃，使正背面电极与电池片之间形成良好的欧姆接触。步骤s11：测试对电池片成品进行外观以及电性能的测试。实施例二本实施例的一种太阳能perc电池的制备方法，具体包括以下步骤：步骤s1：清洗制绒利用酸性或碱性腐蚀液在硅片表面形成绒面。步骤s2：扩散制结在扩散炉内导入pocl3气源，与硅片反应形成p原子，并向硅片内部扩散，形成了n型半导体和p型半导体的交界面，即pn结。步骤s3：边缘及背面刻蚀去结采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀，具体的，包括以下步骤：a)第一次酸洗：采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀以除去硅片边缘及背面的pn结，本实施例中的刻蚀减重约在0.1g。该步骤中的工艺温度为15℃，所使用的混合酸刻蚀液的体积百分浓度为43％。混合酸刻蚀液包括hno3、hf、h2so4中的至少两种，本实施例中混合酸刻蚀液由hno3和hf组成，其中hno3和hf的体积比为1：0.2。由于采用了低浓度的hno3和hf的混合酸刻蚀液在低温条件下对硅片进行酸洗，除去硅片边缘及背面的pn结，刻蚀效果好，同时因为硅片正面水膜的存在，从而保护了硅片正面的psg，不会产生高浓度的酸造成的正面过刻的问题；采用低浓度的混合酸刻蚀液也能够降低化学用品损耗，减少环境污染，废液处理的费用也较低。b)第一次漂洗：采用纯水对第一次酸洗后的硅片进行漂洗。保持水流量为2000l/h的条件下对第一次酸洗后的硅片进行漂洗，由于水的流量较大，可以保证漂洗时ph值保持在6-7之间，即保持中性，避免破坏硅片正面psg。c)第一次碱洗：采用浓度为2％的koh溶液，在常温下去除硅片表面的酸残留。d)第二次漂洗：采用纯水对第一次碱洗后的硅片进行第二次漂洗，水流量保持600l/h；e)吹干：采用氮气对第二次漂洗后的硅片进行吹干，保持氮气气体流量为160m3/h，温度为50℃。步骤s4：背面抛光和正面去psg其中，背面抛光为采用碱性溶液进行碱洗抛光，具体包括以下步骤：g)碱洗抛光碱洗抛光中的工艺温度为80℃，所用的试剂为浓度为1％的koh碱性溶液。本实施例中，在80℃条件下，利用浓度为2％的koh溶液对硅片进行碱洗，当硅片减重0.3g则达到背面抛光效果，同时由于硅片正面psg的存在，保护了硅片正面的pn结。h)第三次漂洗：采用纯水对碱洗抛光后的硅片进行第三次漂洗。正面去psg为对硅片进行酸洗去除硅片正面psg，具体包括以下步骤：i)第二次酸洗：第二次酸洗在常温下采用混合酸液去除硅片正面psg。所用的试剂为hf与hcl的混合酸液，其中hf与hcl的体积比为1：0.3，混合酸液的体积百分浓度为5％。j)第四次漂洗：采用纯水对去除硅片正面psg的硅片进行第四次漂洗。k)慢提拉：在65℃下对第四次漂洗后的硅片进行缓慢提拉。l)烘干：在80℃下对提拉后的硅片进行烘干。步骤s5：背面沉积al2o3膜层利用ald原子沉积的方式在硅片背面沉积al2o3钝化膜层，沉积厚度8-12nm。步骤s6：背面镀sinx膜层采用pecvd工艺在硅片背面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm。步骤s7：正面镀sinx膜层采用pecvd工艺在硅片正面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm。步骤s8：激光开槽利用激光在背面局部开孔或开槽。步骤s9：丝网印刷利用网版在硅片正背面印刷金属浆料，正面银浆，背面铝浆，形成正背面电极。步骤s10：烧结在烧结炉中对步骤s9得到的丝网印刷后硅片进行烧结处理，烧结温度900-1000℃，使正背面电极与电池片之间形成良好的欧姆接触。步骤s11：测试对电池片成品进行外观以及电性能的测试。实施例三本实施例的一种太阳能perc电池的制备方法，具体包括以下步骤：步骤s1：清洗制绒利用酸性或碱性腐蚀液在硅片表面形成绒面。步骤s2：扩散制结在扩散炉内导入pocl3气源，与硅片反应形成p原子，并向硅片内部扩散，形成了n型半导体和p型半导体的交界面，即pn结。步骤s3：边缘及背面刻蚀去结采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀，具体的，包括以下步骤：a)第一次酸洗：采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀以除去硅片边缘及背面的pn结，本实施例中的刻蚀减重约在0.1g。该步骤中的工艺温度为8℃，所使用的混合酸刻蚀液的体积百分浓度为50％。混合酸刻蚀液包括hno3、hf、h2so4中的至少两种，本实施例中混合酸刻蚀液由hno3和hf组成，其中hno3和hf的体积比为1：0.4。由于采用了低浓度的hno3和hf的混合酸刻蚀液在低温条件下对硅片进行酸洗，除去硅片边缘及背面的pn结，刻蚀效果好，同时因为硅片正面水膜的存在，从而保护了硅片正面的psg，不会产生高浓度的酸造成的正面过刻的问题；采用低浓度的混合酸刻蚀液也能够降低化学用品损耗，减少环境污染，废液处理的费用也较低。b)第一次漂洗：采用纯水对第一次酸洗后的硅片进行漂洗。保持水流量为2000l/h的条件下对第一次酸洗后的硅片进行漂洗，由于水的流量较大，可以保证漂洗时ph值保持在6-7之间，避免破坏硅片正面psg。c)第一次碱洗：采用浓度为2％的koh溶液，在常温下去除硅片表面的酸残留。d)第二次漂洗：采用纯水对第一次碱洗后的硅片进行第二次漂洗，水流量保持600l/h；e)吹干：采用氮气对第二次漂洗后的硅片进行吹干，保持氮气气体流量为160m3/h，温度为50℃。步骤s4：背面抛光和正面去psg其中，背面抛光为采用碱性溶液进行碱洗抛光，具体包括以下步骤：g)碱洗抛光碱洗抛光中的工艺温度为80℃，所用的试剂为浓度为2％的koh碱性溶液。本实施例中，在80℃条件下，利用浓度为2％的koh溶液对硅片进行碱洗，当硅片减重0.3g则达到背面抛光效果，同时由于硅片正面psg的存在，保护了硅片正面的pn结。h)第三次漂洗：采用纯水对碱洗抛光后的硅片进行第三次漂洗。正面去psg为对硅片进行酸洗去除硅片正面psg，具体包括以下步骤：i)第二次酸洗：第二次酸洗在常温下采用混合酸液去除硅片正面psg。所用的试剂为hf与hcl的混合酸液，其中hf与hcl的体积比为1:1，混合酸液的体积百分浓度为8％。j)第四次漂洗：采用纯水对去除硅片正面psg的硅片进行第四次漂洗。k)慢提拉：在65℃下对第四次漂洗后的硅片进行缓慢提拉。l)烘干：在80℃下对提拉后的硅片进行烘干。步骤s5：背面沉积al2o3膜层利用ald原子沉积的方式在硅片背面沉积al2o3钝化膜层，沉积厚度8-12nm。步骤s6：背面镀sinx膜层采用pecvd工艺在硅片背面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm。步骤s7：正面镀sinx膜层采用pecvd工艺在硅片正面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm。步骤s8：激光开槽利用激光在背面局部开孔或开槽。步骤s9：丝网印刷利用网版在硅片正背面印刷金属浆料，正面银浆，背面铝浆，形成正背面电极。步骤s10：烧结在烧结炉中对步骤s9得到的丝网印刷后硅片进行烧结处理，烧结温度900-1000℃，使正背面电极与电池片之间形成良好的欧姆接触。步骤s11：测试对电池片成品进行外观以及电性能的测试。对比例一一种太阳能perc电池的制备方法，具体包括以下步骤：步骤s1：清洗制绒利用酸性或碱性腐蚀液在硅片表面形成绒面。步骤s2：扩散制结在扩散炉内导入pocl3气源，与硅片反应形成p原子，并向硅片内部扩散，形成了n型半导体和p型半导体的交界面，即pn结。步骤s3：刻蚀去结及背面抛光采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀，具体的，包括以下步骤：a)第一次酸洗：采用混合酸刻蚀液对硅片边缘及背面进行刻蚀以除去硅片边缘及背面的pn结。该步骤中的工艺温度为25℃，所使用的混合酸刻蚀液的体积百分浓度为65％，背面硅片减薄量控制在5μm左右。本对比例中混合酸刻蚀液由hno3和hf组成，其中hno3和hf的体积比7:3。b)第一次漂洗：采用纯水对第一次酸洗后的硅片进行漂洗。c)第一次碱洗：采用浓度为2％的koh溶液，在常温下去除硅片表面的酸残留。d)第二次漂洗：采用纯水对第一次碱洗后的硅片进行第二次漂洗，水流量保持600l/h；e)吹干：采用氮气对第二次漂洗后的硅片进行吹干，保持氮气气体流量为160m3/h，温度为50℃。步骤s4：正面去psg正面去psg为对硅片进行酸洗去除硅片正面psg，具体包括以下步骤：f)第二次酸洗：第二次酸洗在常温下采用混合酸液去除硅片正面psg。所用的试剂为hf与hcl的混合酸液，其中hf与hcl的体积比为1:1，混合酸液的体积百分浓度为5％。g)第四次漂洗：采用纯水对去除硅片正面psg的硅片进行第四次漂洗。k)慢提拉：在65℃下对第四次漂洗后的硅片进行缓慢提拉。l)烘干：在80℃下对提拉后的硅片进行烘干。步骤s5：背面沉积al2o3膜层利用ald原子沉积的方式在硅片背面沉积al2o3钝化膜层，沉积厚度8-12nm。步骤s6：背面镀sinx膜层采用pecvd工艺在硅片背面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm。步骤s7：正面镀sinx膜层采用pecvd工艺在硅片正面沉积氮化硅膜层，沉积厚度70-90nm。步骤s8：激光开槽利用激光在背面局部开孔或开槽。步骤s9：丝网印刷利用网版在硅片正背面印刷金属浆料，正面银浆，背面铝浆，形成正背面电极。步骤s10：烧结在烧结炉中对步骤s9得到的丝网印刷后硅片进行烧结处理，烧结温度900-1000℃，使正背面电极与电池片之间形成良好的欧姆接触。步骤s11：测试对电池片成品进行外观以及电性能的测试。实施例四本实施例对实施例三和对比例一两个不同制作工艺制备的电池片进行了检测和测试，其中，voc为开路电压(opencircuitvoltage)，isc为短路电流(shortcircuitcurrent)，ff为填充因子(fillfactor)，eta为转化效率(efficientratio)，结果如下表：表1实施例三和对比例一的检测和测试结果项目背面刻蚀深度/μm背面反射率/％vociscffeta实施例三1.933.50.6619.7781.3521.50对比例一5.532.560.6619.7681.1621.43表1表面，实施例三制备得到的perc电池片的背面反射率明显优于对比例一制备得到的perc电池片的背面反射率，说明实施例三中的perc电池片的背面更加光滑，更加重要的是实施例三中的perc电池片的背面刻蚀深度明显低于对比例一，刻蚀量少，从而减少化学品消耗，减少了环境污染，降低了废液的处理成本，而电池片的其他参数相当。即采用实施例三中的制作工艺，可以在较浅的背面刻蚀深度下达到或优于现有技术制作的电池片的背面反射率。实施例一至实施例三中的混合酸刻蚀液由hno3和hf组成，在其他的实施例中混合酸刻蚀液也可由hno3和h2so4组成，或hf和h2so4组成，或hno3、hf和h2so4组成，只要能够保持混合酸刻蚀液的体积百分浓度为43％-60％即可。采用h2so4替代全部或部分的hf能够增加刻蚀液粘度，提高液体表面张力，防止正面过刻，且可以减少对环境的污染。本发明利用扩散后的psg和水膜来保护硅片正面的pn结，经过“边缘及背面刻蚀”工艺流程后，硅片边缘及背面的psg和pn结被去除；在工艺步骤“背面抛光”过程中，由于硅片正面仍然有psg保护，因此在碱洗抛光时只有背面和边缘被抛光，而正面的绒面及pn结不被破坏，达到背面单面抛光的目的；最后在工艺步骤“酸洗去psg”中将正面的psg去除。本发明的一种太阳能perc电池的制备方法，该制备方法流程合理，操作简单；在刻蚀工序阶段采用低浓度的混合酸刻蚀液在低温下进行刻蚀，刻蚀效果好，不会产生高浓度的酸造成的正面过刻的问题，能够降低化学用品损耗，有效的保护空气及水资源环境，减少环境污染，减少废水废气处理成本；采用碱性溶液进行背面抛光效果好，可以在较低的背面刻蚀深度下达到较优的背面抛光效果；同时与现有生产线高度匹配，无需过多增加额外的生产设备，易于推广使用。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12