CN103078008A - 一种晶体硅背面点接触的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅背面点接触的制备方法，包括如下步骤：1）对单晶硅片表面去除损伤层并形成织构化绒面结构；2）将制绒好的硅片插入石英舟中扩散形成PN结，在硅片的正面形成方块电阻；3）去除硅片四周和背面的PN结，同时采用HF去粗扩散形成磷硅玻璃；4）采用微波法的等离子体化学气相沉积的方法在硅片正反两面沉积一层氮化硅钝化减反膜，并在背面留出点接触的点；5）采用丝网印刷技术对电池背电极、背电场、正面电极依次印刷，背电极印刷银浆，背电场印刷铝浆，正面电极印刷银浆，并通过烧结形成良好的欧姆接触。本发明一次性在硅片正反面都镀上氮化硅薄膜，同时在背面的氮化硅层留出需要点接触的点，工艺简单，降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池生产制作技术领域，尤其涉及一种晶体硅背面点接触的制备方法。
背景技术
晶体硅的背面点接触主要是在背面镀上氮化硅，由于氮化硅中氢达到良好的背面钝化效果，但是由于氮化硅的阻挡，背电场的铝不能很好与硅片接触形成合金，所以要在背面的氮化硅薄膜层中开一些点的窗口，这样可以使铝背场与硅片接触形成合金。因为背面氮化硅的钝化和大铝背场的效果，所以可以大幅提升电池的长波相应，提升电池开路电压、短路电流，最终提升电池的转换效率。
对于晶体硅的背面点接触很多种方法：两次镀膜激光背面开窗、印刷腐蚀浆料开窗等。传统的背面点接触有两种：
1、在PECVD中对硅片正反两面沉积氮化硅，在背面的氮化硅层通过激光打孔的方式开出很多接触需要的窗口。但是由于两次PECVD沉积氮化硅工艺比较麻烦，成本比较高，另外激光开窗高能量的激光对硅片的损伤也比较大，需要进行退火工艺修复损伤。
2、印刷腐蚀浆料开窗法：（1）清洗、碱洗硅片，将硅片表面的油污及金属杂质去除并形成倒金字塔结构的绒面，（2）高温扩散形成PN结，达到所需的方块电阻（3）湿法刻蚀去除边缘和背面的PN结，另外用HF酸去除扩散形成的磷硅玻璃（4）在硅片正面采用PECVD沉积氮化硅，（5）在硅片反面采用PECVD沉积氮化硅（6）采用丝网印刷的方式将腐蚀浆料在背面印出很多接触点并采用高温烘干，（7）采用超声清洗将残留腐蚀浆料清洗干净，（8）采用丝网印刷技术对电池背电场、正面电极依次印刷。
采用以上第一种方法是生产速度较快，但是工序很复杂，能耗很大，激光会对硅片产生一定的损伤，对电池转换效率有一定的影响；采用第二种方法对硅片的影响比较小，但是工序比较多，工艺相对比较复杂，能耗比较大，生产速度比较慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种晶体硅背面点接触的制备方法，简化工艺，降低成本，降低能耗，提升转换效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种晶体硅背面点接触的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）提供太阳能电池用的单晶硅片，对单晶硅片表面去除损伤层并形成织构化绒面结构；
2）将制绒好的硅片插入石英舟中，在850-900℃中进行扩散形成PN结，在硅片的正面形成方块电阻60-70ohm/□；
3）采用湿法链式刻蚀去除硅片四周和背面的PN结，达到前后表面PN结的隔离，同时采用HF去粗扩散形成磷硅玻璃；
4）采用微波法的等离子体化学气相沉积的方法在硅片正反两面沉积一层氮化硅钝化减反膜，并在背面留出点接触的点；
5）采用丝网印刷技术对电池背电极、背电场、正面电极依次印刷，背电极印刷银浆，背电场印刷铝浆，正面电极印刷银浆，并通过烧结形成良好的欧姆接触。
优选的，单晶硅片表面去除损伤层并形成织构化绒面结构包括如下步骤：对单晶硅片进行预清洗，采用单晶硅片清洗液进行超声清洗将硅片表面的油污清洗干净，然后将硅片放置于1.5%的氢氧化钠和IPA5%的78-80℃的混合制绒液中进行表面织构化工艺，在单晶硅片表面形成1-3μm的金字塔状绒面结构，增加硅片的表面积，增加电池的短路电流。
优选的，扩散形成PN结包括步骤如下：将制绒好的硅片硅片双片插入石英舟，在850-900℃的POCL3和O2的气氛中进行扩散，正面方块电阻控制在60-70ohm/□。
优选的，采用等离子刻蚀将硅片四周的N层去除括步骤如下：将扩散好的硅片在等离子中通入CF4和O2进行刻蚀，将硅片四周边缘的PN结去除，同时采用HF将扩散形成的磷硅玻璃去除。
优选的，采用微波法的等离子体化学气相沉积的方法在硅片正反两面沉积一层氮化硅钝化减反膜，并在背面留出点接触的点包括步骤如下：在硅烷和氨气的气氛中采用等离子体辉光放电的方式在400-450℃温度下进行沉积氮化硅钝化减反膜；在碳碳框上，氨气和硅烷能够通过空隙达到硅片的背面，在硅片的正反两面都能均匀的形成等离子体，能够在硅片的正反面都能沉积氮化硅薄膜，在硅片的反面由于挡板紧贴着硅片，挡板部分挡住硅片背面的地方没有镀上氮化硅，这样就在硅片的背面被挡板挡住的点没有镀上氮化硅，而在非接触点的地方都镀上了氮化硅，达到了背面点接触所需背面氮化硅的钝化。此步骤中将碳碳框中间尺寸放大，使硅片与碳碳框的间隙变大，气体可以通过硅片与框之间的间隙达到硅片的背面，在硅片的正反面都能沉积到氮化硅薄膜。
优选的，通过烧结形成良好的欧姆接触包括步骤如下：采用丝网印刷背面银电极，在200-300℃的温度下烘干，然后再丝网印刷背电场铝浆，在200-300℃的温度下烘干，接着丝网印刷正面银浆，在200-350℃下烘干，左后在500-900℃的气氛下通入CDA的气氛下进行烧结形成欧姆接触。
本发明提供太阳能电池背面点接触的一种方法，在微波法PECVD中将碳碳框开孔，使在硅片的正反面都形成均匀的等离子体，在硅片的背面盖上一个挡板把背面硅片上需要留出的点挡住，这样可以一次性在硅片正反面都镀上氮化硅薄膜，同时在背面的氮化硅层留出需要点接触的点。由于一次性在硅片正反两面都镀上氮化硅并在背面留出点接触的点，这样的话省略了正反两次镀膜的工序，省略了背面开点需要的激光打孔或者腐蚀浆料开窗的工序，由于背面氮化硅的钝化和大铝背场效果，可以大幅提升太阳能电池开路电压、短路电流和转换效率，另外由于工艺相对简单，降低了对硅片的影响，并且降低了制造成本。
具体实施方式
本发明的具体工艺流程如下：
1.表面绒面化
对单晶硅片进行预清洗，采用单晶硅片清洗液进行超声清洗将硅片表面的油污清洗干净，然后将硅片放置于1.5%浓度的氢氧化钠和IPA5%浓度的80℃的制绒液中进行表面织构化工艺，在单晶硅片表面形成3-5μm的金字塔状绒面结构，增加硅片的表面积，增加电池的短路电流。
2.扩散形成PN结
将制绒好的硅片单片插入石英舟，在850-900℃的POCL3和O2的气氛中进行扩散，形成PN结，正面方块电阻控制在60-70ohm/□。
3.采用湿法刻蚀将硅片四周的N层去除
将扩散好的硅片正面朝上在链式湿法刻蚀的设备上用混酸进行湿法刻蚀，将硅片的四周边缘和背面的PN结去除，同时用HF将扩散形成的磷硅玻璃去除。
4.PECVD沉积氮化硅
将硅片放入直接式PECVD腔体中再氨气、硅烷的气氛中采用等离子体辉光放电在450℃下沉积氮化硅，氮化硅薄膜的厚度是78-85nm，折射率为2.0-2.1。
5.丝网印刷、烧结形成欧姆接触
采用丝网印刷背面银电极，在200-300℃的温度下烘干，然后再丝网印刷背电场铝浆，在200-300℃的温度下烘干，接着丝网印刷正面银浆，在200-350℃下烘干，左后在500-900℃的气氛下通入CDA的气氛下进行烧结形成欧姆接触。
综上所述，本发明提供的一种晶体硅背面点接触的制备方法有如下几点：1、不再采用两次镀膜在硅片正反面镀上氮化硅薄膜，工艺简单，能耗比较低。2、本发明背面留出接触的点在镀膜的时候的一起留出，避免了激光对硅片的影响，工艺简单，对硅片影响较小。3、本发明不增加任何设备，成本比较低。4、本发明工艺简单、生产速度快，容易实现产业化。
Claims (6)
1.一种晶体硅背面点接触的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）提供太阳能电池用的单晶硅片，对单晶硅片表面去除损伤层并形成织构化绒面结构；
2）将制绒好的硅片插入石英舟中，在850-900℃中进行扩散形成PN结，在硅片的正面形成方块电阻60-70ohm/□；
3）采用湿法链式刻蚀去除硅片四周和背面的PN结，达到前后表面PN结的隔离，同时采用HF去粗扩散形成磷硅玻璃；
4）采用微波法的等离子体化学气相沉积的方法在硅片正反两面沉积一层氮化硅钝化减反膜，并在背面留出点接触的点；
5）采用丝网印刷技术对电池背电极、背电场、正面电极依次印刷，背电极印刷银浆，背电场印刷铝浆，正面电极印刷银浆，并通过烧结形成良好的欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的一种晶体硅背面点接触的制备方法，其特征在于：单晶硅片表面去除损伤层并形成织构化绒面结构包括如下步骤：对单晶硅片进行预清洗，采用单晶硅片清洗液进行超声清洗将硅片表面的油污清洗干净，然后将硅片放置于1.5%的氢氧化钠和IPA5%的78-80℃的混合制绒液中进行表面织构化工艺，在单晶硅片表面形成1-3μm的金字塔状绒面结构，增加硅片的表面积，增加电池的短路电流。
3.根据权利要求1所述的一种晶体硅背面点接触的制备方法，其特征在于：扩散形成PN结包括步骤如下：将制绒好的硅片硅片双片插入石英舟，在850-900℃的POCL3和O2的气氛中进行扩散，正面方块电阻控制在60-70ohm/□。
4.根据权利要求1所述的一种晶体硅背面点接触的制备方法，其特征在于：采用等离子刻蚀将硅片四周的N层去除括步骤如下：将扩散好的硅片在等离子中通入CF4和O2进行刻蚀，将硅片四周边缘的PN结去除，同时采用HF将扩散形成的磷硅玻璃去除。
5.根据权利要求1所述的一种晶体硅背面点接触的制备方法，其特征在于：采用微波法的等离子体化学气相沉积的方法在硅片正反两面沉积一层氮化硅钝化减反膜，并在背面留出点接触的点包括步骤如下：在硅烷和氨气的气氛中采用等离子体辉光放电的方式在400-450℃温度下进行沉积氮化硅钝化减反膜；在碳碳框上，氨气和硅烷能够通过空隙达到硅片的背面，在硅片的正反两面都能均匀的形成等离子体，能够在硅片的正反面都能沉积氮化硅薄膜，在硅片的反面由于挡板紧贴着硅片，挡板部分挡住硅片背面的地方没有镀上氮化硅，这样就在硅片的背面被挡板挡住的点没有镀上氮化硅，在其他地方都镀上氮化硅，达到了背面点接触所需背面氮化硅的钝化，而在非接触点的地方都镀上了氮化硅。
6.根据权利要求1所述的一种晶体硅背面点接触的制备方法，其特征在于：通过烧结形成良好的欧姆接触包括步骤如下：采用丝网印刷背面银电极，在200-300℃的温度下烘干，然后再丝网印刷背电场铝浆，在200-300℃的温度下烘干，接着丝网印刷正面银浆，在200-350℃下烘干，左后在500-900℃的气氛下通入CDA的气氛下进行烧结形成欧姆接触。
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