[发明专利]一种晶体硅太阳电池背面钝化介质层局部刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池背面钝化介质层局部刻蚀方法。

背景技术

工业化生产晶体硅太阳电池的流程为：表面去损伤层及制绒、扩散制PN结、周边刻蚀及去PSG、PECVD沉积SiN减反射膜、丝网印刷金属浆料及烧结、测试分选。配合制绒添加剂的使用、高方阻细栅密栅工艺、渐变镀膜工艺技术、新型金属浆料的使用，目前工业化生产的多晶硅太阳电池平均转换效率接近17％，单晶硅太阳电池在18％以上。为进一步提高晶体硅太阳电池的转换效率水平，仍有几种新技术在研发或者正逐步进入工业化生产，例如选择性发射极技术、背接触技术、背面钝化技术、N型太阳电池等。选择性发射极技术已有设备供应商提供规模化生产的设备或材料，如Schmidz的掩膜反腐蚀方案、Involight的硅墨方案，而且有几家公司已经在量产。

背面钝化技术被认为是接下来最有可能实现量产的新技术之一。作为背面钝化层的薄膜有SiO₂/SiN和Al₂O₃/SiN薄膜体系。热氧化生长的SiO₂薄膜具有良好的表面钝化效果，在半导体工艺技术中有重要应用。用Al₂O₃/SiN作为背面钝化层，最近受到很大关注。研究发现ALD或者PECVD生长的Al₂O₃薄膜在退火之后，其固定负电荷的密度可达10¹³/cm²以上。用Al₂O₃薄膜代替铝背场，对P型硅片具有更好的场钝化效果，可以提高晶体硅太阳电池在长波段的光谱响应。而且在硅片背面沉积Al₂O₃/SiN介质层可以提高红外光在硅片背面的反射率，增加长波段的利用率。SiN薄膜的引入主要是为了保护SiO₂或者Al₂O₃。虽然ALD生长的Al₂O₃薄膜质量最佳，但这种技术生长缓慢，并不适合规模化生产。最近用PECVD技术实现Al2O3薄膜的快速生长，使得背面钝化技术的工业化应用向前迈出了关键一步。小批量实验研究发现Al₂O₃/SiN介质层背面钝化技术能够将多晶硅太阳电池的转换效率提高0.4％以上。

对于N型太阳电池，同样也存在P型层表面的钝化。采用的钝化膜有SiO₂/SiN和Al₂O₃/SiN两种。

完整的背面钝化技术还包括铝金属层与晶体硅太阳电池背面的局部接触，已提出的实现这种局部接触的技术有：利用激光将钝化介质层局部剥除，后续采用常规的丝网印刷和烧结工艺；先采用常规的丝网印刷和烧结工艺，再进行激光局部加热烧结；正面和背面喷涂石蜡掩膜，在HF、HNO₃溶液中局部腐蚀钝化介质层，用有机溶剂溶解剥离石蜡掩膜层，后续采用常规的丝网印刷和烧结工艺。对于激光加工方案，一方面激光设备昂贵，工艺窗口比较狭小，稳定性和成熟性还有待进一步验证。另一方面背面局部接触点数量众多，以156mm×156mm尺寸、局部接触点相距0.8mm计算，接触点数为36960，因而对激光器的寿命是一很大挑战；对于石蜡掩膜方案，同样有石蜡喷涂设备昂贵的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体硅太阳电池背面钝化介质层局部刻蚀方法，该方法通过在晶体硅片背面的钝化介质层上印刷局部刻蚀浆料，并将晶体硅片进行中高温处理使局部刻蚀浆料刻蚀掉位于其下方的钝化介质层，并通过酸液去除掉局部刻蚀浆料，该方法工艺简单，成本低廉，不需要使用昂贵的仪器和设备。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种晶体硅太阳电池背面钝化介质层局部刻蚀方法，含以下步骤：

(1)在晶体硅片背面钝化介质层上印刷局部刻蚀浆料；

(2)将印刷完局部刻蚀浆料的晶体硅片进行中高温处理，使局部刻蚀浆料刻蚀掉位于其下方的钝化介质层；

(3)采用酸液清洗掉晶体硅片背面钝化介质层上印刷的局部刻蚀浆料；

(4)经含干燥工序获得背面钝化介质层局部刻蚀的晶体硅太阳电池。

在上述步骤中：

步骤(1)中在晶体硅片背面钝化介质层上印刷局部刻蚀浆料，采用的印刷方式为丝网印刷。