[发明专利]湿法刻蚀工艺、设备和太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能电池制造中的湿法刻蚀工艺及使用的湿法刻蚀设备，还涉及太阳能电池及其制造方法。

背景技术

太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，也是清洁能源。为此，人们研制和开发了各种太阳能电池。其中，晶体硅太阳电池的转换效率最高，发展最快，技术最为成熟，得到了广泛的应用。

晶体硅太阳能电池的制作过程主要有硅片清洗；制绒；扩散制PN结；刻蚀；沉积氮化硅减反射膜；丝网印刷制备电极；高温烧结；测试分档。其中，扩散制PN结工序一般采用POCl₃液态源扩散，使P型硅片基体的表层反型成N型掺杂层，以形成太阳电池的核心发电单元“PN结”。在磷扩散过程中，硅片表面的氧化层中被掺入高浓度的磷，形成电阻率较低的磷硅玻璃层(phosphoro Silicate glass，PSG)，磷硅玻璃层的存在，导致PN结在硅片边缘处形成短路，影响太阳能电池的正常工作，因此需要通过湿法刻蚀将硅片整个表层的磷硅玻璃层、以及背面和周边的PN结清除掉，仅保留正面的PN结。

现有湿法刻蚀工艺的第一种方法是先去边(背结)再去磷硅玻璃层，该方法中先通过HNO₃和HF的混合酸将背面及周边的PN结和磷硅玻璃层清除，然后经漂洗，碱洗去多孔硅，再次漂洗后，通过HF和HCL的混合酸去除正面的磷硅玻璃层。但该方法的刻蚀过程中，硅片上表面存在磷硅玻璃层，而磷硅玻璃的亲水性使得酸液(HNO₃和HF)易从硅片侧面逐步上翻到硅片上表面，腐蚀掉上表面的磷硅玻璃及PN结，腐蚀后的硅片颜色变浅，呈现出刻蚀黑线(通常距硅片边缘1～3mm)，造成硅片正面有效PN结的面积缩小，同时也导致电池良品率降低。另外，刻蚀过程中，磷硅玻璃会快速消耗氢氟酸，容易造成溶液中HNO₃和HF浓度比例的紊乱，影响背面刻蚀效果，造成刻蚀不充分的问题。

现有湿法刻蚀工艺的第二方法是先去磷硅玻璃层再去边(背结)。如图1所示，在酸洗槽A#，室温条件下，使用5％～15％的HF溶液，利用上下水刀喷淋方式，同时去除硅片上下两面的磷硅玻璃，使硅片脱水后，传至刻蚀槽进行下一步骤；在刻蚀槽，采用HNO₃、HF的混酸来实现单面腐蚀，去除硅片背面及四周的PN结；经漂洗槽A#漂洗后传至碱洗槽，碱洗槽为滚轮传输结构，硅片漂浮在碱液上，仅在碱槽的末端安装了一把上水刀进行喷淋，以中和上述步骤中硅片正面吸附的酸气；在酸洗槽B#，采用上下喷淋方式，去除正面的磷硅玻璃；最后在漂洗槽C#漂洗，风干槽风干后，结束湿法刻蚀工序。该方法中，由于上表面的磷硅玻璃层在酸洗槽A#中被清除，硅片在传至刻蚀槽后，刻蚀槽酸气会腐蚀上表面裸露的PN结，导致扩散方阻上升，影响最终电池的电性能，易造成整线工艺的波动，另外，碱液(NaOH或KOH)易吸收空气中的二氧化碳，生成碳酸钠析出，形成碱结晶，从而堵塞键槽的喷淋水刀，特别是在温度较低或长时间不用时，结晶堵塞会很严重，增加设备维护成本。

发明内容

本发明提供一种湿法刻蚀工艺、设备和太阳能电池及其制造方法，解决了现有的湿法刻蚀工艺中存在的刻蚀黑线和方阻上升问题，在实现磷硅玻璃层与背结去除的同时，还可实现背面抛光的目的，从而提高太阳能电池的转化效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明提供一种湿法刻蚀工艺，包括：

使用第一腐蚀液对太阳能电池片下表面及侧面进行腐蚀，以去除所述太阳能电池片下表面及侧面的磷硅玻璃层，所述第一腐蚀液为氢氟酸溶液；

使用碱液对所述太阳能电池片进行腐蚀，以去除所述太阳能电池片下表面的PN结，同时实现所述太阳能电池片下表面的抛光效果；

使用含有氢氟酸的第二腐蚀液对所述太阳能电池片进行腐蚀，以去除所述太阳能电池片上表面的磷硅玻璃层。

可选地，所述第一腐蚀液为体积百分比5％～10％的氢氟酸溶液。

可选地，所述碱液为体积百分比20％～30％，温度60℃～80℃的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

可选地，所述第二腐蚀液为体积百分比5％～10％的氢氟酸和体积百分比1％～10％的盐酸的混合液。

优选地，所述使用第一腐蚀液对太阳能电池片下表面及侧面进行腐蚀，以去除所述太阳能电池片下表面及侧面的磷硅玻璃层之前，还包括：

在所述太阳能电池片上表面形成一层水膜，在后续腐蚀时保护所述太阳能电池片上表面。

具体地，在对所述太阳能电池片进行腐蚀后，所述湿法刻蚀工艺还包括：