一种晶体硅太阳能电池的制造返工方法与流程

1.本发明属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池的制造返工方法。


背景技术：

2.随着晶体硅太阳能电池技术的发展，目前n型钝化接触太阳能电池(tunnel oxide passivated contact，又称topcon电池)量产转换效率超过24％，成为perc电池后具有很强竞争力的下一代电池。n型topcon电池，在结构上基体为n型硅片，正面通过硼扩散的方式得到p+掺杂层，在背面沉积隧穿氧化层和多晶硅，并通过原位磷掺杂或是本征磷扩散的方式得到n+掺杂层；并在正面沉积alo
x
层，正背面沉积sin
x
层；通常采用丝网印刷的方式得到对应的金属电极，其中正面使用银铝浆，背面使用银浆，其通常制造工艺流程图见图1所示。
3.整个制造工艺中各工序均可能产生不良片，这些不良片可通过返工工艺流程重新制成电池片。传统返工工艺采用去膜后重新腐蚀制绒，再按照图1所示的常规流程制得topcon电池，这使得硅片进一步减薄，与目前硅片的薄片化发展相悖，使得返工片的碎片率较高，且返工片的制造工艺时间长，造成topcon电池的制造成本升高，这种返工方法不具有针对性，整体电池优质率不高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种晶体硅太阳能电池的制造返工方法。采用本发明的制造返工方法能够缩短返工流程，减少硅片的碎片率，降低topcon电池的制造成本。
5.为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：
6.一种晶体硅太阳能电池的制造返工方法，包括以下步骤：
7.(1)对不良片进行分类：将不良片分为第一类不良片、第二类不良片、第三类不良片、第四类不良片及第五类不良片5种不良片类型；
8.(2)不同种类的不良片采用不同返工方法。
9.进一步地，所述第一类不良片是“硼扩散”工序后，方块电阻正常、但氧化层厚度小于80nm、外观颜色可见异常的不良片；其中方块电阻的正常范围为100-140ω/
□
；
10.所述第二类不良片是“背面清洗处理”工序后，背面外观异常的不良片；
11.所述第三类不良片是“沉积隧穿氧化层&多晶硅”工序后，因沉积设备异常产生的批量不良片；
12.所述第四类不良片是“退火”工序后，背面方阻异常或外观异常的不良片；
13.所述第五类不良片是“正面沉积alo
x
层和正背面沉积sin
x
层”工序后，外观异常的不良片。
14.进一步地，所述第一类不良片的返工方法包括：酸洗
→
扩散通氧
→
刻蚀&背面清洗处理
→
后续正常生产流程；其中，经过酸洗和扩散通氧处理后，氧化层的厚度为80-100nm。
15.进一步地，采用质量分数为1％～10％的氢氟酸进行酸洗200～500s；
16.扩散通氧时，扩散氧气流量5000～50000sccm，氧化时间1800～10800s。
17.进一步地，所述第二类不良片的返工方法包括：背面碱清洗
→
沉积隧穿氧化层&多晶硅
→
背面磷掺杂
→
后续正常生产流程；其中进行背面碱清洗时，温度60～85℃，时间100～600s。
18.进一步地，所述第三类不良片的返工方法包括：酸洗
→
背面清洗处理
→
后续正常生产流程，其中采用质量分数为0.5％-5％的氢氟酸进行酸洗10～50s。
19.进一步地，所述第四类不良片的返工方法包括：第一次酸洗
→
碱腐蚀
→
第二次酸洗
→
背面清洗处理
→
后续正常生产流程；其中，在60～85℃下，采用质量分数为0.5％-3％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液进行碱腐蚀200～400s。
20.进一步地，第一次酸清洗时，采用质量分数为0.5％-5％的氢氟酸进行酸洗50-200s；
21.第二次酸清洗时，采用质量分数为10％-30％的氢氟酸进行酸洗20-100s。
22.进一步地，所述第五类不良片的返工方法包括：混合酸洗
→
正面沉积alo
x
层
→
正背面沉积sin
x
层
→
丝网印刷&烧结
→
后续正常生产流程；所述混合酸为氢氟酸和盐酸的混合酸，其中氢氟酸的质量分数为10％-25％，盐酸的质量分数为2％-8％，混合酸洗500～2000s。
23.本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
24.1、本发明的返工方法现将不良片进行分类，对不同种类的不良片采用不同返工方法，具有针对性，能够缩短返工片制造时长，避免所有不良片统一重新制绒导致硅片进一步减薄，从而减少碎片率，提升返工片的成品优质率，有利于降低topcon电池的生产成本。
25.2、本发明对不良片进行分类返工制得的晶体硅太阳能电池，电池转换效率24.1％以上，优质率93％-95％，碎片率0.9％以下，与正常生产得到的晶体硅太阳能电池的差异较少，较不对不良片进行分类、统一重新制绒的常规返工方法得到的晶体硅太阳能电池不论是电池转换效率还是优质率均有显著提高，而碎片率降低显著。
附图说明
26.图1是是本发明实施例中n型topcon电池的制造工艺流程图。
27.图2是本发明实施例中第一类不良片的返工工艺流程图。
28.图3是本发明实施例中第二类不良片的返工工艺流程图。
29.图4是本发明实施例中第三类不良片的返工工艺流程图。
30.图5是本发明实施例中第四类不良片的返工工艺流程图。
31.图6是本发明实施例中第四类不良片的返工工艺流程图。
具体实施方式
32.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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.实施例1
34.一种晶体硅太阳能电池的制造返工方法，包括以下步骤：
35.(1)对不良片进行分类：将不良片分为第一类不良片、第二类不良片、第三类不良片、第四类不良片及第五类不良片5种不良片类型；
36.(2)不同种类的不良片采用不同返工方法。
37.本实施例的晶体硅太阳能电池为n型topcon电池，采用如图1所示的制造工艺进行制造。
38.具体地，第一类不良片是“硼扩散”工序后，方块电阻正常，但氧化层厚度小于80nm、外观颜色可见异常的不良片；其中方块电阻的正常范围为100-140ω/
□
；
39.第二类不良片是“背面清洗处理”工序后，背面外观异常的不良片；
40.第三类不良片是“沉积隧穿氧化层&多晶硅”工序后，针对沉积设备异常产生的批量不良片；
41.第四类不良片是“退火”工序后，背面方阻异常或外观异常的不良片；
42.第五类不良片是“正面沉积alo
x
层和正背面沉积sin
x
层”工序后外观异常的不良片。
43.如图2所示，第一类不良片的返工方法包括：酸洗
→
扩散通氧
→
刻蚀&背面清洗处理
→
后续正常生产流程；其中，经过酸洗和扩散通氧处理后，氧化层的厚度为80-100nm。
44.采用质量分数为1％～10％的氢氟酸进行酸洗200～500s；扩散通氧时，扩散氧气流量5000～50000sccm，氧化时间1800～10800s。
45.通过氢氟酸酸洗去除异常氧化层，再经过扩散通氧快速生长出合格厚度的氧化层(80-120nm)。
46.如图3所示，第二类不良片的返工方法包括：背面碱清洗
→
沉积隧穿氧化层&多晶硅
→
背面磷掺杂
→
后续正常生产流程；其中进行背面碱清洗时，温度60～85℃，时间100～600s。
47.背面碱清洗时采用质量分数为0.5％-3％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，为了便于调节反应速率与均匀性，可以适量添加表面活性剂。
48.如图4所示，第三类不良片的返工方法包括：酸洗
→
背面清洗处理
→
后续正常生产流程，其中采用质量分数为0.5％-5％的氢氟酸进行酸清洗10～50s。采用hf清洗的目的是去除背面氧化层，当背面呈脱水状态即表明背面氧化层去除干净。
49.如图5所示，第四类不良片的返工方法包括：第一次酸洗
→
碱腐蚀
→
第二次酸洗
→
背面清洗处理
→
后续正常生产流程；其中，在60～85℃下，采用质量分数为0.5％-3％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液进行碱腐蚀200～400s。碱腐蚀的目的是去除背面多晶硅，为了便于调节反应速率与均匀性，可以适量添加表面活性剂。
50.第一次酸清洗时，采用质量分数为0.5％-5％的氢氟酸进行酸洗50-200s；第一次酸清洗的目的是去除背面氧化层。
51.第二次酸清洗时，采用质量分数为10％-30％的氢氟酸进行酸洗20-100s。第二次酸清洗的目的是去除背面隧穿氧化层。
52.如图6所示，第五类不良片的返工方法包括：混合酸洗
→
正面沉积alo
x
层
→
正背面沉积sin
x
层
→
丝网印刷&烧结
→
后续正常生产流程；所述混合酸为氢氟酸和盐酸的混合酸，其中氢氟酸的质量分数为10％-25％，盐酸的质量分数为2％-8％，混合酸洗500～2000s。混
合酸洗的目的是去除正面alo
x
和正背面sin
x
膜层。混合酸洗后露出硅本色，表面呈脱水状态，表明清洗成功。
53.对比例1
54.本例中的晶体硅太阳能电池为n型topcon电池，采用如图1所示的制造工艺进行正常生产，不进行返工处理。
55.对比例2
56.本例中的晶体硅太阳能电池为n型topcon电池，采用如图1所示的制造工艺进行制造，对于不良片不进行分类，统一从制绒进行返工。
57.将实施例1、对比例1-2制得的晶体硅太阳能电池进行对比，对比结果见表1所示。
58.表1实施例1、对比例1-2制得的晶体硅太阳能电池的对比结果
[0059][0060]
从表1可以看出，采用本发明实施例1中对不良片进行分类返工制得的晶体硅太阳能电池，电池转换效率24.1％以上，优质率93％-95％，碎片率0.9％以下，与对比例1中正常生产得到的晶体硅太阳能电池的差异较少，较对比例2中不对不良片进行分类，统一从重新制绒进行返工得到的晶体硅太阳能电池有显著提高。
[0061]
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。