一种钝化接触太阳电池的背面处理方法与流程

1.本发明涉及太阳电池制备技术领域，尤其是指一种钝化接触太阳电池的背面处理方法。

背景技术：

2.随着晶体硅太阳电池技术的发展，由于n型钝化接触太阳电池(tunnel oxide passivated contact的缩写，隧穿氧化层钝化接触，又称topcon电池)背面采用了超薄氧化硅以及掺杂多晶硅层进行钝化，该隧穿氧化钝化接触结构能够使得多数载流子穿过氧化层，对少数载流子起阻挡作用，有效地实现了载流子的选择通过性，从而极大地降低了少数载流子的复合速率，提高了电池的效率。目前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。
3.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。其通常工艺流程图如图1所示，包括：制绒、硼扩散、刻蚀、背面清洗处理、沉积隧穿氧化层和多晶硅、背面磷掺杂、退火、清洗、正面alo
x
、正背面sin
x
、丝网印刷和烧结、分类检测与包装。
4.为了提升超薄氧化硅以及掺杂多晶硅层对背面的钝化效果，在“背面清洗处理”工序需要对硅片背面进行抛光处理，但过于平整的背表面，影响丝网印刷工序浆料的烧结效果，导致电池串联电阻大，影响电池光电转换效率，还容易出现电池背面电极附着力不合格，影响产品的长期可靠性。

技术实现要素：

5.为此，本发明基于“背面清洗处理”工序，提出了一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，实现在硅片背面平整结构的基础上，再微制绒出较小结构的绒面，改善背面电极附着力，优化电池串联电阻，提升电池的光电转换效率。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，包括如下步骤：
7.s1、预清洗：采用质量浓度为0.2～1％的碱与质量浓度为1～2％的双氧水混合溶液清洗硅片表面；
8.s2、第一次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；
9.s3、背面抛光：腐蚀硅片背面，对硅片背面进行抛光处理，形成硅片背面抛光结构；
10.s4、第二次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；
11.s5、第一次碱洗：采用质量浓度为0.2～1％的碱与质量浓度为1％～2％双氧水混合溶液清洗硅片表面；
12.s6、第三次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；
13.s7、微制绒：采用质量浓度为0.3～0.8％的碱与质量浓度为0.2～0.5％的制绒添加剂，腐蚀硅片背面，在背面抛光的结构上，生长金字塔结构的小绒面，增加背面的粗糙度；
14.s8、第四次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；
15.s9、第二次碱洗：采用质量浓度为0.2～1％的碱与质量浓度为1％～2％双氧水混合溶液清洗硅片表面；
16.s10、第五次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；
17.s11、第一次酸洗：采用盐酸溶液清洗硅片表面；
18.s12、第六次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；
19.s13、第二次酸洗：采用溶液清洗去除硅片背面氧化层；
20.s14、第七次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；
21.s15、烘干：将硅片进行烘干。
22.在本发明的一种实施方式中，步骤s2、步骤s4、步骤s6、步骤s8、步骤s10、步骤s12、步骤s14中的水洗时间均为100～200s。
23.在本发明的一种实施方式中，步骤s3中，采用质量浓度为1～3％的碱与质量浓度为0.5～1.5％的表面活性剂来腐蚀硅片背面。
24.在本发明的一种实施方式中，步骤s1、步骤s5、步骤s7、步骤s9中的碱均为氢氧化钠或氢氧化钾。
25.在本发明的一种实施方式中，步骤s1、步骤s5、步骤s9中的反应时间均为100～200s。
26.在本发明的一种实施方式中，步骤s11中，采用质量浓度为1～3％的盐酸溶液清洗硅片表面。
27.在本发明的一种实施方式中，采用盐酸溶液的清洗时间为100～200s。
28.在本发明的一种实施方式中，步骤s13中，采用浓度0.1～0.2％的溶液清洗去除硅片背面氧化层。
29.在本发明的一种实施方式中，采用溶液的清洗时间为50～100s。
30.在本发明的一种实施方式中，步骤s15中，烘干温度为80～90℃，烘干时间为600～900s。
31.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
32.本发明所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，能够达到平衡topcon电池对硅片背面结构的要求，采用背面抛光后在微制绒处理，得到反射率31-34％的背面结构，改善了topcon电池背面电极拉力，提升了电池效率。
附图说明
33.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
34.图1是为现有n型topcon电池制备工艺流程图。
35.图2是本发明的钝化接触太阳电池的背面处理方法流程图。
36.图3是背面抛光后的硅片背面形貌的显微镜图片。
37.图4是微制绒后的硅片背面形貌的显微镜图片。
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
39.参照图2所示，一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，针对刻蚀后硅片，硅片正面已得到p+掺杂层，背面氧化层已去除，在背面沉积隧穿氧化层和多晶硅前，为硅片背面进行抛光和微制绒处理，具体如下：
40.将硅片装入花篮，放入槽式清洗机中，依次经过以下槽体进行如下步骤：
41.s1、预清洗
42.采用质量浓度为0.2～1％的碱与质量浓度为1～2％的双氧水混合溶液清洗硅片表面，反应时间100～200s。目的是为了清洗硅片表面的残留酸(刻蚀工序残留物)及灰尘类表面沾污，其中碱优选使用氢氧化钠或氢氧化钾。
43.s2、第一次水洗
44.将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态，时间100～200s，目的是为了稀释硅片上残留碱与双氧水。
45.s3、背面抛光
46.采用质量浓度为1～3％的碱与质量浓度为0.5～1.5％的表面活性剂，腐蚀硅片背面，对硅片背面进行抛光处理，形成硅片背面抛光结构。其中碱优选使用氢氧化钠或氢氧化钾。
47.经本工序后，以硅片尺寸182*182mm，硅片背面抛光前重量11-12g的硅片为例，其减重0.25～0.4g，腐蚀减重比例0.2-0.4％，背面反射率35～36％。
48.s4、第二次水洗
49.将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态，时间100～200s，目的是稀释硅片上残留碱与表面活性剂。
50.s5、第一次碱洗
51.采用质量浓度为0.2～1％的碱与质量浓度为1％～2％双氧水混合溶液清洗硅片表面，反应时间100～200s，目的是去除硅片表面残留的表面活性剂。碱优选使用氢氧化钠或氢氧化钾。
52.s6、第三次水洗
53.将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态，时间100～200s，目的是水洗稀释硅片上残留碱与双氧水。
54.s7、微制绒
55.采用质量浓度为0.3～0.8％的碱与质量浓度为0.2～0.5％的制绒添加剂，腐蚀硅片背面，在背面抛光的结构上，生长金字塔结构的小绒面，增加背面的粗糙度。碱优选使用氢氧化钠或氢氧化钾。
56.本步骤结束后硅片背面反射率在31～34％。
57.s8、第四次水洗
58.将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态，时间100s～200s，目的是水洗稀释硅片上残留碱与双氧水
59.s9、第二次碱洗
60.采用质量浓度为0.2～1％的碱与质量浓度为1％～2％双氧水混合溶液清洗硅片表面，反应时间100～200s，目的是清洗硅片表面残留的制绒添加剂，碱优选使用氢氧化钠或氢氧化钾。
61.s10、第五次水洗
62.将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态，时间100～200s，目的是水洗稀释硅片上残留碱与双氧水
63.s11、第一次酸洗
64.采用浓度1～3％的盐酸溶液，时间100～200s，清洗硅片残留碱。
65.s12、第六次水洗
66.将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态，时间100～200s。目的是水洗稀释硅片上残留盐酸。
67.s13、第二次酸洗
68.采用浓度0.1～0.2％的溶液，时间50s～100s，清洗去除硅片背面氧化层，本步骤要求硅片表面呈脱水状态。
69.s14、第七次水洗
70.将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态，目的是去除硅片表面残留；通过采用冷水慢提拉花篮，减少硅片表面残留水。
71.s15、烘干
72.将载有硅片的花篮通过烘干槽，将硅片烘干，烘干温度为80～90℃，烘干时间为600～900s。
73.如图3、图4所示，为微制绒前后硅片背面形貌的显微镜图片对比，图3微制绒前硅片背面结构平整，呈抛光状，图4微制绒后的深点状为较小结构的绒面。
74.如表一所示，采用同一款背面主栅浆料，对比测试背面抛光和背面微制绒的topcon电池背面主栅拉力。可知，背面微制绒电池的主栅拉力优于背面抛光电池，合格率也明显提升(合格要求每个焊点大于1n)。
75.表一：背面抛光和背面微制绒的背面主栅拉力对比
76.类型背面主栅拉力均值/n合格率背面抛光2.8587.14％背面微制绒4.2499.15％
77.如表二所示，每组1000片电池，分别采用微制绒方案和背面抛光方案，对两组电池的电性能进行对比。(表中，uoc为开路电压，isc为短路电流，rser为串联电阻，rshunt为并联电阻，ff为填充因子，eff为光电转换效率，irev2为反向偏压14v下的漏电流)
78.表二：背面抛光和背面微制绒的电性能对比
[0079] uoc/visc/arser/ωrshunt/ωff/％eff/％irev2/a背面微制绒0.70913.600.00114357382.9324.2520.164背面抛光面0.71113.580.00145323282.3024.1040.108
[0080]
可以从电池电性能上看出，采用背面微制绒结构的topcon电池，串联(rser)较低，转换效率(eff)有提升。
[0081]
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。

技术特征：

1.一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、预清洗：采用质量浓度为0.2~1%的碱与质量浓度为1~2%的双氧水混合溶液清洗硅片表面；s2、第一次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；s3、背面抛光：腐蚀硅片背面，对硅片背面进行抛光处理，形成硅片背面抛光结构；s4、第二次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；s5、第一次碱洗：采用质量浓度为0.2~1%的碱与质量浓度为1%~2%双氧水混合溶液清洗硅片表面；s6、第三次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；s7、微制绒：采用质量浓度为0.3~0.8%的碱与质量浓度为0.2~0.5%的制绒添加剂，腐蚀硅片背面，在背面抛光的结构上，生长金字塔结构的小绒面，增加背面的粗糙度；s8、第四次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；s9、第二次碱洗：采用质量浓度为0.2~1%的碱与质量浓度为1%~2%双氧水混合溶液清洗硅片表面；s10、第五次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；s11、第一次酸洗：采用盐酸溶液清洗硅片表面；s12、第六次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；s13、第二次酸洗：采用溶液清洗去除硅片背面氧化层；s14、第七次水洗：将硅片浸泡于去离子水，同时保持去离子水溢流状态；s15、烘干：将硅片进行烘干。2.根据权利要求1所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，步骤s2、步骤s4、步骤s6、步骤s8、步骤s10、步骤s12、步骤s14中的水洗时间均为100~200s。3.根据权利要求1所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，步骤s3中，采用质量浓度为1~3%的碱与质量浓度为0.5~1.5%的表面活性剂来腐蚀硅片背面。4.根据权利要求1所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，步骤s1、步骤s5、步骤s7、步骤s9中的碱均为氢氧化钠或氢氧化钾。5.根据权利要求1所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，步骤s1、步骤s5、步骤s9中的反应时间均为100~200s。6.根据权利要求1所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，步骤s11中，采用质量浓度为1~3%的盐酸溶液清洗硅片表面。7.根据权利要求6所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，采用盐酸溶液的清洗时间为100~200s。8.根据权利要求1所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，步骤s13中，采用浓度0.1~0.2%的溶液清洗去除硅片背面氧化层。9.根据权利要求8所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，采用溶液的清洗时间为50~100s。10.根据权利要求1所述的一种钝化接触太阳电池的背面处理方法，其特征在于，步骤s15中，烘干温度为80~90℃，烘干时间为600~900s。

技术总结

本发明涉及一种钝化接触太阳电池的背面处理方法。本发明包括预清洗：采用双氧水混合溶液清洗硅片表面；第一次水洗；背面抛光：腐蚀硅片背面，对硅片背面进行抛光处理，形成硅片背面抛光结构；第二次水洗；第一次碱洗：采用碱与双氧水混合溶液清洗硅片表面；第三次水洗；微制绒：采用碱与制绒添加剂，腐蚀硅片背面；第四次水洗；第二次碱洗：采用碱与双氧水混合溶液清洗硅片表面；第五次水洗；第一次酸洗：采用盐酸溶液清洗硅片表面；第六次水洗；第二次酸洗：采用溶液清洗去除硅片背面氧化层；第七次水洗；烘干：将硅片进行烘干。本发明改善了TOPCon电池背面电极拉力，提升了电池效率。提升了电池效率。提升了电池效率。