Pn结的制备方法及太阳能电池的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种PN结的制备方法及太阳能电池 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 作为清洁环保的新能源，太阳能电池的应用越来越普及。常规太阳能电池的生产 工艺步骤为：（1)损伤层的去除及绒面制备；（2)三氯氧磷扩散制作p-n结；（3)表面PSG的 去除及周边P_n的去除；(4)钝化减反射层的制备；(5)金属化（背电极，背电场和正电极的 印刷烧结）；(6)分选。
[0003] 其中，上述太阳能生产工艺中关键步骤之一是"扩散制作PN结"，而这一步骤通常 采用管式设备进行扩散。硅片进入扩散管后，经过升温，沉积，推进，冷却，出舟步骤，完成 PN结的制作步骤。由于这一步骤通常是在"损伤层的去除及绒面制备"工艺步骤（以下简 称制绒工艺步骤）后，因制绒设备与扩散设备是分离的，制绒工序后，硅片必定暴露在空气 中，因此容易导致硅片表面的沾污和氧化，影响电池效率。另外，因生产中容易出现各种问 题，很可能出现制绒后硅片放置几个小时甚至几天的时间之后才能重新投入生产。因此，在 进行扩散制作PN结的工艺前，为了避免不良影响，通常需要重新用化学药品（一般为HF溶 液或HF溶液+HC1混合液）对硅片进行清洗，不仅增加了工艺步骤，而且增加了生产成本。
[0004] 因此，急需对现有的制备方法进行改进，以提供一种生产工艺简单且生产成本较 低的太阳能电池的制备方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种PN结的制备方法及太阳能电池的制备方法，以 简化生产工艺，降低生产成本。
[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种PN结的制备方法，该制 备方法包括：步骤S1，对硅片进行制绒，得到具有绒面的硅片；步骤S2,利用卤化氢气体在 750~1050°C的高温下对具有绒面的硅片进行清洗，得到清洗后绒面硅片；步骤S3,对清洗 后绒面硅片进行磷扩散，形成PN结。
[0007] 进一步地，卤化氢气体为溴化氢气体、氯化氢气体或氟化氢气体。
[0008] 进一步地，卤化氢气体在850~950°C的高温下对具有绒面的硅片进行清洗，得到 清洗后绒面硅片。
[0009] 进一步地，在步骤S2中，通入卤化氢气体的流量为300sccm~2000sccm。
[0010] 进一步地，在步骤S2中，对具有绒面的硅片进行清洗的时间为30s-300s。
[0011] 进一步地，在步骤S2中，在通入卤化氢气体之前，还包括采用氮气对具有绒面的 娃片进行吹扫的步骤。
[0012] 进一步地，在步骤S1中，采用氢氟酸和硝酸的混合液对硅片进行制绒，得到具有 绒面的硅片；优选氢氟酸的质量浓度为5% -20% ;硝酸的质量浓度为3% -10%。
[0013] 进一步地，在步骤S3的磷扩散步骤中，通入三氯氧磷进行磷扩散，优选通入三氯 氧磷的流量为400sccm-2000sccm。
[0014] 进一步地，步骤S3包括：对清洗后绒面硅片进行三氯氧磷扩散，得到PN结前体； 对PN结前体进行表面磷硅玻璃的去除以及周边PN结的去除，得到PN结。
[0015] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池片的制备方 法，包括PN结的制作、减反射膜的制作以及电极的印刷烧结，其中PN结的制作步骤采用上 述任一种制备方法制作而成。
[0016] 应用本发明的技术方案，通过在磷扩散步骤之前，采用卤化氢气体替代氟化氢溶 液或氟化氢与盐酸的混合溶液对具有绒面的硅片进行清洗纯化，在750°C-1050°C的高温 条件下，卤化氢气体解离为氢离子和卤素离子。氢离子对硅片进行钝化，并将硅片表面可能 产生的氧化层进行还原；卤素离子对硅片表面可能存在的金属离子进行反应，反应产物以 气态形式被排走。然后再进行磷扩散步骤，这样制备的PN结能有效提升硅片的钝化性能， 大大提升所制备的太阳能电池的短路电流和开路电压，从而提升太阳能电池的转换效率。
【附图说明】
[0017] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0018] 图1示出了根据本发明的一种典型实施方式中太阳能电池的PN结的制备方法示 意图。
【具体实施方式】
[0019] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0020] 正如【背景技术】部分所提到的，在现有技术中的PN结制备步骤中，通常是在去除损 伤层以及绒面制备步骤后，进入扩散管，之后在高温状态下进行扩散制备PN结的工艺步 骤。而硅片在空气中的沾污或氧化，会使得高温扩散步骤中杂质进入PN结中，影响电池效 率。为了改善这一缺陷，现有技术所采用的方法是在进行扩散步骤之前，先对制绒后的硅片 重新用化学药剂进行冲洗，不仅使得工艺步骤繁琐，而且增加了生产成本。
[0021 ] 针对现有技术中的上述技术问题，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种 太阳能电池PN结的制备方法，如图1所示，该制备方法包括：步骤S1，对硅片进行制绒，得 到具有绒面的硅片；步骤S2,利用卤化氢气体在750°C-1050°C的高温下对具有绒面的硅片 进行清洗，得到清洗后绒面硅片；步骤S3,对清洗后绒面硅片进行磷扩散，形成太阳能电池 的PN结。
[0022] 本发明的上述太阳能电池PN结的制备方法，通过在磷扩散步骤之前，采用卤化 氢气体替代氟化氢溶液或氟化氢与盐酸的混合溶液对具有绒面的硅片进行清洗纯化，在 750°C-1050°C的高温条件下，卤化氢气体解离为氢离子和卤素离子。氢离子对硅片进行钝 化，并将硅片表面可能产生的氧化层进行还原；卤素离子对硅片表面可能存在的金属离子 进行反应，反应产物以气态形式被排走。然后再进行磷扩散步骤，这样制备的PN结能有效 提升硅片的钝化性能，大大提升所制备的太阳能电池的短路电流和开路电压，从而提升太 阳能电池的转换效率。
[0023] 在本发明的上述太阳能电池PN结的制备方法中，上述卤化氢气体可以为溴化氢 气体、氯化氢气体或氟化氢气体，上述卤化氢气体为强酸性气体，对沾污或氧化层的去除能 力比较强。优选采用溴化氢气体。
[0024] 在本发明的上述太阳能电池PN结的制备方法中，卤化氢气体在上述高温范围内 就能够解离形成氢离子和卤素离子，从而对具有绒面的硅片进行清洗纯化。在本发明一种 更优选的实施例中，在850°C-950°C的高温下对具有绒面的硅片进行清洗，得到清洗后绒 面硅片。在该高温范围内，既能使卤化氢气体解离完全达到清洗所需效果，而且能耗相对较 低，节约能源。
[0025] 在上述制备方法中，卤化氢气体所需通入的流量可根据所用的气体种类的不同进 行适当调整。在本发明一种优选的实施例中，上述卤化氢气体为溴化氢气体，在上述步骤S2 中，通入溴化氢气体的流量为30〇SCCm~2000SCCm。将溴化氢气体的流量控制在该范围内， 能够对具有绒面的硅片清洗的很干净，能够避免杂质沾染物与氧化层在后续磷扩散步骤中 进入娃片内部影响PN结的性能，进而提尚所制备的太阳能电池的光电转换效率。
[0026] 在本发明的上述制备方法中，在上述步骤S2中，溴化氢气体对具有绒面的硅片进 行清洗的时间可以根据所欲清洗的硅片的干净程度进行适当调整。在本发明一种优选的实 施例中，上述清洗的时间为30s-300s，在该时间范围内，能够清洗干净且不容易造成过度清 洗。而少于30s往往清洗不够彻底，影响所制备的PN结的性能，进而影响太阳能电池的性 能；超过300s，一方面造成气体浪费，另一方面清洗过度，容易使硅片厚度变薄，影响后续 使用。
[0027] 在本发明的上述制备方法中，在步骤S2中，在通入溴化氢气体之前，还包括采用 氮气对具有绒面的硅片进行吹扫的步骤。在通入溴化氢气体之前，还用氮气对具有绒面的 硅片进行吹扫的目的是将硅片表面或缝隙中的其他杂质或氧化气体去除，以免于将要通入 的溴化氢气体发生反应进而对具有绒面的硅片造成损坏。
[0028] 在本发明的上述制备方法中，在上述步骤S1中，可以采用常规的制绒方法对硅片 进行制绒。在本发明一种优选的实施例中，采用氢氟酸和硝酸的混合液对硅片进行制绒，得 到具有绒面的硅片，其中，氢氟酸和硝酸的质量浓度分别为：15%~20 %和3 %~10 %，采 用上述浓度的混合酸进行制绒步骤简单、制绒效果好且稳定性强。
[0029] 在本发明的上述制备方法中，在步骤S3中，采用常规的磷扩散工艺进行磷扩散即 可。在本发明另一种优选的实施例中，采用三氯氧磷进行磷扩散，更优选通入三氯氧磷的流 量为500SCCm-2000SCCm。在该流量范围内，能够使得磷扩散工艺所制备得到的PN结结深和 磷的表面浓度均匀，易于控制。
[0030] 在本发明有一种典型的实施例中，上述步骤S3包括：对清洗后绒面硅片进行三氯 氧磷扩散，得到PN结前体；对PN结前体进行表面磷硅玻璃的去除以及周边PN结的去除，得 到太阳能电池的PN结。通过对PN结前提的表面磷硅玻璃及周边PN结进行清除，能够防止 所制备的太阳能电池漏电或光电转换效率低下。
[0031] 在本发明另一种典型的实施方式中，还提供了 一种太阳能电池的制备方法，包括 PN结的制作、减反射膜的制作以及电极的印刷烧结，其中PN结的制作步骤采用上述任一种 制备方法制作而成。采用本发明的太阳能电池的制备方法在制作PN结的步骤中通过采用 氯化氢气体对硅片进行清洗钝化，能有效提升硅片的钝化性能，使得所述制备的太阳能电 池的短路电流和开路电压大大提升，进而太阳能电池的转换效率也得到提升。
[0032] 下面将结合具体的实施例