[发明专利]一种基于背钝化太阳能电池制作的背面抛光工艺

说明书

技术领域

本发明属于高效晶体硅太阳能电池制造领域，具体涉及一种背钝化太阳能电池制作中的背面抛光工艺。

 

背景技术

在背钝化太阳能电池制造工艺中，背面抛光工艺是通过化学手段对晶体硅片的非扩散面进行表面处理，即填平加工面上的微观凹凸不平，获得光亮的镜面。

目前光伏业内硅晶体背钝化太阳能电池一直很难突破，关键因素就在于背面抛光工艺的关键技术没有得到突破，目前行业内的抛光工艺有化学抛光和机械抛光两种，单从抛光效果来说机械抛光绝对不逊于化学抛光，但是机械抛光设备价格昂贵且产能偏低，不适合大规模生产的使用。

而化学抛光设备在市面上很少且技术也不成熟，关键原因有：（1）要保证单面抛光则需要非常精准的定位，目前的链式设备很难做到绝对的单面腐蚀；（2）单面抛光工艺运行中产生的气泡被硅片阻隔无法释放，粘附在硅片上的气泡影响抛光效果；（3）酸抛光成本昂贵，对环境的污染很大，污水处理难度增加。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种经济适用的化学抛光工艺。

本发明为了实现以上目的所采用的技术方案是，一种基于背钝化太阳能电池制作的背面抛光工艺，其特征在于，先在硅片正面生成厚度大于60纳米，起保护作用的氮化硅掩膜，再使用加热的浓碱液对硅片背面进行中度腐蚀，达到抛光效果；所述浓碱液的碱质量浓度在20%-40%，浓碱液温度控制在40℃-60℃；所述腐蚀的时间为30秒-300秒。

上述工艺还包括该步骤：将完成上述中度腐蚀的硅片取出并放入纯水中漂洗。

上述工艺还包括去除氮化硅掩膜的步骤：将完成上述中度腐蚀的硅片或其后经纯水中漂洗的硅片放入低浓度的HF溶液中进行浸泡，以去除氮化硅掩膜。

当上述氮化硅掩膜的厚度为60纳米—62纳米时，上述HF溶液的质量浓度为4%—6%，上述浸泡的时间为580秒—620秒；若氮化硅薄膜厚度增加，浸泡时间也相应增加。

上述工艺中，使用管式PECVD来生成氮化硅掩膜。

上述浓碱液为KOH或者NaOH溶液。

上述浓碱液是在水浴中加热。使用水浴加热使得水浴槽中的碱液温度能够得到稳定的控制，温度波动比较小。

本发明不仅可以达到行业所需要的抛光效果，而且经济适用，适合大生产使用。由于使用成本较低的化学品实现良好的抛光效果，化学液的处理也非常简单，一般的工厂水处理都可以完全解决。

 

附图说明

图1是本发明实施中的抛光液水浴加热工作台示意图。  

在上图中：1-碱液槽体；2-碱液；3-晶体硅片；4-加热线圈；5-水；6-水浴槽体。

图2是包含了本发明抛光工艺的背钝化太阳能电池生产全流程图实例一。

图3是包含了本发明抛光工艺的背钝化太阳能电池生产全流程图实例二。

 

具体实施方式

本发明使用的抛光液为碱性溶液，因此在制作抛光掩膜的时候选择了耐碱性掩膜氮化硅薄膜，在晶体硅太阳能电池生产中，生长氮化硅薄膜是必不可少的工序，因此在晶体硅太阳能电池生产线上实现氮化硅薄膜的生长比较容易。

掩膜的质量决定了在保护过程中对非抛光面的保护程度，致密的氮化硅膜能够很好地保护住硅基不受到腐蚀，因此建议使用管式PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 等离子体增强化学气相沉积法）来生长薄膜来实现更好的保护，一般情况下60纳米以上的厚度都可以达到保护的效果。

高浓度的碱液对硅的腐蚀效果很好，要达到非常好的抛光效果就需要比较重的腐蚀，但是考虑到后续生产工艺中的硅片破损，工业上需要找到一个平衡点，既保证抛光效果又不能腐蚀太多，因此严格控制碱液温度、浓度以及腐蚀时间是本发明的关键点，寻求一个很好的工艺平衡将使得整个工艺的匹配达到一个非常好的效果。

如图1所示，一种基于背钝化太阳能电池制作的背面抛光工艺，其步骤包括：先在硅片正面生成厚度大于60纳米，起保护作用的氮化硅掩膜，再使用经过水浴加热的KOH或者NaOH溶液（温度为40℃-60℃，质量浓度为20%-40%）对硅片背面进行中度腐蚀30秒-300秒，达到抛光效果，最后取出硅片并放入纯水中漂洗。