一种太阳能晶硅电池的制备方法及太阳能晶硅电池与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能晶硅电池的制备方法及太阳能晶硅电池。


背景技术：

2.随着化学燃料资源的日益枯竭，新能源的开发与利用也就成为了21世纪永恒的科研方向。太阳能简单、安全、无污染以及取之不尽用之不竭的特点也成为了近百年来的研究热点。太阳能晶硅电池逐渐出现在人类的视野，而对于太阳能晶硅电池的。例如，perc电池作为太阳能晶硅电池的一种，perc电池是通过在电池背面实行钝化技术，增强光线在硅基的内背反射，降低了背面复合，最大化跨越了p-n结的电势梯度，使得电子更稳定的流动，减少了电子重组，从而使perc电池的效率得到有效提高。
3.现有技术中，太阳能晶硅电池的制备方法主要包括将硅片依次经过制绒、扩散、激光se、刻蚀、退火、正背面镀膜、背面开槽、正背面印刷烧结电极，硅片仅通过上述工艺流程中的制绒工艺在硅片正面形成绒面结构以降低反射率，但硅片经过制绒后的反射率仍保持在9-10％，硅片反射率较高，不利于光线充分吸收利用，光利用率低，从而导致制得的太阳能晶硅电池反射率较高，光电转换效率低。


技术实现要素：

4.本发明提供一种太阳能晶硅电池的制备方法，旨在解决现有技术的太阳能晶硅电池的制备方法制得的太阳能晶硅电池反射率较高，光电转换效率低的问题。
5.本发明是这样实现的，提供一种太阳能晶硅电池的制备方法，包括以下步骤：
6.制绒：在硅片的表面形成绒面；
7.扩散：将制绒后的硅片进行磷扩散；
8.去磷硅玻璃：去除扩散后的硅片背面的硅磷玻璃；
9.制备正面电极：在硅片正面制备正面电极；
10.刻蚀：将硅片边缘的pn结刻蚀去除；
11.制作多孔硅层：在硅片正面制作多孔硅层；
12.退火：对硅片进行退火处理；
13.正背面镀膜：在硅片正面制备正面钝化减反射膜，在硅片背面制备背面钝化减反射膜；
14.激光开槽：对镀膜后的硅片背面进行激光开槽；
15.制备背面电极：在硅片背面印刷背面电极并进行烧结。
16.优选的，所述在硅片正面制作多孔硅层的步骤包括：
17.利用氢氟酸与氧化剂混合溶液在硅片正面刻蚀形成所述多孔硅层。
18.优选的，所述利用氢氟酸与氧化剂混合溶液在硅片正面刻蚀形成所述多孔硅层的步骤之后还包括：
19.将刻蚀形成所述多孔硅层的硅片进行水洗。
20.优选的，所述将刻蚀形成所述多孔硅层的硅片进行水洗的步骤之后还包括：
21.利用氢氟酸对水洗后的硅片进行清洗；
22.将氢氟酸清洗后的硅片进行水洗并烘干。
23.优选的，利用氢氟酸与氧化剂混合溶液在硅片正面刻蚀形成所述多孔硅层的步骤具体包括:
24.将硅片正面接触氢氟酸与氧化剂混合溶液，以使硅片正面刻蚀形成所述多孔硅层。
25.优选的，利用氢氟酸与氧化剂混合溶液在硅片正面刻蚀形成所述多孔硅层的步骤具体包括:
26.将硅片浸泡在氢氟酸与氧化剂混合溶液中，以使硅片正面和硅片背面刻蚀形成所述多孔硅层；
27.将硅片背面与碱性溶液接触，以将硅片背面的所述多孔硅层去除。
28.优选的，所述氧化剂为臭氧、硝酸或过氧化氢中的任意一种。
29.优选的，所述氧化剂为臭氧；所述氢氟酸的浓度为35g/l，所述臭氧的浓度为20ppm。
30.优选的，所述扩散的方阻控制在90ω/sqr。
31.本发明还提供一种太阳能晶硅电池，通过上述的太阳能晶硅电池的制备方法制成。
32.本发明还提供一种太阳能晶硅电池，包括硅片，所述硅片正面自下而上依次设置pn结层、多孔硅层、正面钝化减反射膜、正面电极，所述正面电极穿过所述正面钝化减反射膜并与所述pn结层形成欧姆接触；所述硅片背面自上而下依次设置背面钝化减反射膜、背面电极，所述背面电极穿过所述背面钝化减反射膜并与所述硅片形成欧姆接触。
33.本发明提供的太阳能晶硅电池的制备方法通过在硅片正面制作多孔硅层，利用多孔硅层的多孔硅结构来降低硅片对太阳光的反射率，可以使制备的太阳能晶硅电池的反射率降低至2-5％，使太阳能晶硅电池具有较低的反射率，从而大大提升太阳能晶硅电池对太阳光的利用率，提高电池的短路电流，提升电池光电转换效率；而且，通过在硅片正面制作多孔硅层，利用多孔硅层的多孔硅结构可以有效降低硅片正面方阻，从而可以取消传统的激光se工序，避免因激光se工序的激光划线与正面电极的重合度不高容易产生雾状不良的影响。另外，通过在制作多孔硅层步骤之前制作正面电极，使正面电极与pn结层形成良好的欧姆接触，可以获得更低的串阻，以进一步提升光电转换效率。
附图说明
34.图1为本发明实施例一提供的一种太阳能晶硅电池的结构示意图；
35.图2为本发明实施例二提供的一种太阳能晶硅电池的制备方法的流程图。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
37.本发明实施例提供的太阳能晶硅电池的制备方法通过在硅片正面制作多孔硅层，利用多孔硅层的多孔硅结构来降低硅片对太阳光的反射率，可以使制备的太阳能晶硅电池的反射率降低至2-5％，从而大大提升太阳能晶硅电池对太阳光的利用率，提高电池的短路电流，提升电池光电转换效率；而且，通过在硅片正面制作多孔硅层，利用多孔硅层的多孔硅结构可以有效降低硅片正面方阻，从而可以取消传统的激光se工序，避免因激光se工序的激光划线与正面电极的重合度不高易产生雾状不良的影响。另外，通过在制作多孔硅层步骤之前制作正面电极，使正面电极与pn结层形成良好的欧姆接触，可以获得更低的串阻，以进一步提升光电转换效率。
38.实施例一
39.请参照图1，本发明实施例提供一种太阳能晶硅电池，包括硅片1，硅片1正面自下而上依次设置pn结层2、多孔硅层3、正面钝化减反射膜4、正面电极5，正面电极5穿过正面钝化减反射膜4并与pn结层2形成欧姆接触；硅片1背面自上而下依次设置背面钝化减反射膜6、背面电极7，背面电极7穿过背面钝化减反射膜6并与硅片1形成欧姆接触。
40.本发明实施例中，硅片1选用单晶硅片。
41.本发明实施例中，pn结层2具体由三氯氧磷和硅片1进行反应制得，以在硅片1正面形成pn结层2，实现光能到电能的转换。
42.本发明实施例中，多孔硅层3形成于pn结层2的上表面，多孔硅层3的表面分布有多孔阵列，以使多孔硅层3呈多孔硅结构，以利用多孔硅层3的多孔硅结构降低硅片1对太阳光的反射率，可以使制备的太阳能晶硅电池的反射率降低至2-5％，从而大大提升太阳能晶硅电池对太阳光的利用率，提高电池的短路电流，提升电池光电转换效率；而且，利用多孔硅层3的多孔硅结构，可以有效降低方阻，从而可以取消传统的激光se工序，避免因激光se工序的激光划线与正面电极5的重合度不高容易产生雾状不良的影响，从而提升电池性能。
43.本发明实施例中，正面钝化减反射膜4和背面钝化减反射膜6可以是氧化铝膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜的一种或多种组合。
44.本发明实施例提供的太阳能晶硅电池通过设置多孔硅层，利用多孔硅层的多孔硅结构来降低硅片对太阳光的反射率，可以使制备的太阳能晶硅电池的反射率降低至2-5％，从而大大提升太阳能晶硅电池对太阳光的利用率，提高电池的短路电流，提升电池光电转换效率；而且，通过在硅片正面制作多孔硅层3，可以有效降低方阻，从而可以取消传统的激光se工序，避免因激光se工序的激光划线与正面电极的重合度不好容易产生雾状不良的影响。
45.实施例二
46.请结合参照图2，本发明实施例提供一种太阳能晶硅电池的制备方法，用于制备实施例一的太阳能晶硅电池，包括以下步骤：
47.步骤s1，制绒：在硅片1的表面形成绒面；
48.本步骤中，具体通过碱制绒工艺在单晶硅片的表面形成绒面，从而实现增大比表面积，可以接受更多光子，同时减少入射光的反射，并通过清洗制绒时残留的液体，减少酸性和碱性物质对电池制结的影响。
49.步骤s2，扩散：将制绒后的硅片1进行磷扩散；
50.本步骤中，利用三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子，经过一定时间，磷原子进入硅片1的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成n型半导体和p型半导体的交界面，即在硅片1正面形成pn结层2，完成扩散制结工序，实现光能到电能的转换。优选的，扩散的方阻控制为90ω/sqr。
51.步骤s3，去磷硅玻璃：去除扩散后的硅片背面的硅磷玻璃；
52.本步骤中，通过碱抛槽去除扩散工艺在硅片背面形成的磷硅玻璃，减少磷硅玻璃对电池效率的影响。其中，具体采用浓度为100g/l浓度的药液去除磷硅玻璃。
53.本发明实施例中，由于后续制作的多孔硅层3可以降低方阻，因而无需通过传统太阳能晶硅电池的制备方法中的激光se工序，避免因se激光划线与正面电极的重合度不好容易产生雾状不良的问题。
54.步骤s4，制备正面电极5：在硅片1正面制备正面电极5；
55.本步骤中，在硅片1正面制备正面电极5的制备具体方式不限，可以是利用银浆料进行丝网印刷，再进行烧结的方式，也可以通过电镀的方式形成正面电极5。
56.本发明实施例中，通过在制作多孔硅层3之前制备正面电极5，使正面电极5与pn结层2形成良好的欧姆接触，避免在制作多孔硅层3之后再印刷正面电极5导致正面电极5与pn结层2接触不良的问题。
57.步骤s5，刻蚀：将硅片1边缘的pn结刻蚀去除；
58.本步骤中，由于扩散工艺在硅片1边缘形成了短路通道，pn结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到pn结的背面，而造成短路。因而，经过去磷硅玻璃将边缘pn结刻蚀去除，避免边缘造成短路。
59.本步骤中，具体采用氢氟酸、硝酸及硫酸的混合溶液在刻蚀槽内对扩散后的硅片进行刻蚀。
60.步骤s6，制作多孔硅层3：在硅片1正面制作多孔硅层3；
61.本发明实施例中，在硅片1正面的pn结层2上制作由多孔阵列组成的多孔硅层3，利用多孔硅层3的多孔硅结构来进一步降低硅片1对太阳光的反射率，可以使制备的太阳能晶硅电池的反射率降低至2-5％，可以大大提升太阳能晶硅电池的光利用率，提高电池的短路电流，提升电池效率。
62.作为本发明的一个实施例，在硅片1正面制作多孔硅层3的步骤包括：
63.利用氢氟酸与氧化剂混合溶液在硅片正面刻蚀形成多孔硅层3。
64.本实施例中，采用氢氟酸与氧化剂混合溶液在刻蚀槽中对硅片正面进行刻蚀形成多孔硅层3。
65.本实施例中，氧化剂为臭氧、硝酸或过氧化氢中的任意一种。优选的，氧化剂为臭氧，利用其氧化性能好，可以很好地与氢氟酸混合以均匀刻蚀出多孔硅层3。实现。其中，氢氟酸与臭氧组成的混合溶液中，氢氟酸浓度为35g/l，臭氧的浓度为20ppm，以便很好地控制太阳能晶硅电池的反射率。
66.本实施例中，利用氢氟酸与氧化剂混合溶液对硅片正面的pn结层2进行刻蚀，以在pn结层2形成多孔硅结构的多孔硅层3，制作方式简单，实现成本低。
67.作为本发明的一个实施例，氢氟酸与氧化剂混合溶液处理硅片1的时间为30-60s，以将太阳能晶硅电池的反射率控制在2-5％。
68.作为本发明的一个实施例，利用氢氟酸与氧化剂混合溶液在硅片正面刻蚀形成多孔硅层3具体包括:
69.将硅片正面接触氢氟酸与氧化剂混合溶液，以使硅片正面刻蚀形成多孔硅层3。
70.本实施例中，只将硅片正面接触氢氟酸与氧化剂混合溶液，以在硅片正面直接刻蚀形成多孔硅层3，制作方式简单，工序步骤少。
71.作为本发明的另一个实施例，利用氢氟酸与氧化剂混合溶液在硅片正面刻蚀形成多孔硅层3具体包括：
72.将硅片浸泡在氢氟酸与氧化剂混合溶液中，以使硅片正面和硅片背面刻蚀形成多孔硅层3；
73.将硅片背面与碱性溶液接触，以将硅片背面的多孔硅层去除。
74.本实施例中，通过先将硅片浸泡在氢氟酸与氧化剂混合溶液中，以使硅片正面和硅片背面刻蚀同时形成多孔硅层，然后再利用碱性溶液(氢氧化钾或氢氧化钾溶液)将硅片背面的多孔硅层刻蚀去除，以保留硅片正面的多孔硅层3。
75.作为本发明的一个实施例，利用氢氟酸与氧化剂混合溶液在硅片正面刻蚀形成多孔硅层3的步骤之后还包括：
76.将刻蚀形成多孔硅层3的硅片1进行水洗。
77.本实施例中，通过刻蚀形成多孔硅层3的硅片1放置在水槽内进行水洗，以清洗残留在硅片1表面的氢氟酸与氧化剂混合溶液，避免对电池效率产生影响。
78.作为本发明的一个实施例，将刻蚀形成多孔硅层3的硅片1进行水洗的步骤之后还包括：
79.利用氢氟酸对水洗后的硅片进行清洗；
80.将氢氟酸清洗后的硅片进行水洗并烘干。
81.本实施例中，通过氢氟酸对水洗后的硅片放置在盛有氢氟酸的槽内进行清洗，以提升硅片的斥水性能，便于硅片后续干燥，同时将经氢氟酸清洗后的硅片放置在水槽内进行水洗并烘干，清洗残留在硅片表面的氢氟酸溶液，避免对电池效率产生影响。
82.步骤s7，退火：对硅片进行退火处理；
83.本步骤中，在硅片1制作完成多孔硅层3后，将硅片1在退火的温度700
°
下，通过氧气高温炉在硅片背面生成一层二氧化硅薄膜，以提升电池钝化效果。
84.步骤s8，正背面镀膜：在硅片1正面制备正面钝化减反射膜4，在硅片1背面制备背面钝化减反射膜6；
85.本实施例中，正面钝化减反射膜4和背面钝化减反射膜6可以是氧化铝膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜的一种或多种组合。
86.本实施例中，通过ald或者pecvd方式在硅片1正面沉积正面钝化减反射膜4，通过ald或者pecvd方式在硅片1背面沉积背面钝化减反膜6，以起到减少光反射及起到钝化作用。
87.步骤s9，激光开槽：对镀膜后的硅片1背面进行激光开槽；
88.本步骤中，通过在镀膜后的硅片1背面进行印刷背面电极7的位置进行激光开槽，以使后续印刷的背面电极7与硅片1形成欧姆接触。
89.步骤s10，制备背面电极7：在硅片背面印刷背面电极7并进行烧结。
90.本步骤中，在步骤s9中的激光开槽位置采用铝浆料进行丝网印刷，并通过进行烧结形成背面电极7，以使背面电极7与硅片1形成欧姆接触，同时可以使正面电极7烧蚀正面钝化减反射膜4，便于正面电极7的焊接。
91.本发明实施例提供的太阳能晶硅电池的制备方法通过在硅片正面制作多孔硅层，利用多孔硅层的多孔硅结构来降低硅片对太阳光的反射率，可以使制备的太阳能晶硅电池的反射率降低至2-5％，从而大大提升太阳能晶硅电池对太阳光的利用率，提高电池的短路电流，提升电池光电转换效率；而且，通过在硅片正面制作多孔硅层，利用多孔硅层的多孔硅结构可以有效降低硅片正面方阻，从而可以取消传统的激光se工序，避免因激光se工序的激光划线与正面电极的重合度不高容易产生雾状不良的影响。另外，通过在制作多孔硅层步骤之前制作正面电极，使正面电极与pn结层形成良好的欧姆接触，可以获得更低的串阻，以进一步提升光电转换效率。
92.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。