[发明专利]一种干法黑硅电池的制备方法

说明书

本发明属于电池片生产技术领域，具体涉及一种干法黑硅电池的制备方法。相较传统干法黑硅电池的制备方法，本发明通过调整RIE的工艺参数，以控制黑硅纳米绒面宽度和深度，降低黑硅表面复合，提升短波光谱响应。同时采用热氧化工艺制备SiO₂膜，SiO₂膜和SiNx膜相辅相成，协同作用于钝化发射极，进一步降低黑硅表面复合，提升开路电压，最终达到提升电池片转换效率的目的。

技术领域

本发明属于电池片生产技术领域，特别涉及一种干法黑硅电池的制备方法。

背景技术

在全球的晶体硅光伏产品中，多晶产品仍然占有50％以上的市场需求。多晶产品具有单瓦价格低、工艺成熟、组件可靠性高的特点，有效降低了光伏电站风险，为光伏电站收益提供可靠保障。

多晶黑硅制绒工艺主要是干法制绒，干法黑硅制绒工艺为反应离子刻蚀法(Reactive Ion Etching，RIE)，该方法是等离子体在电场作用下加速撞击黑硅，在黑硅表面形成纳米结构，从而降低多晶黑硅的反射率。该工艺对多晶电池效率提升不高。

现有技术中黑硅电池的制备流程是先进行酸制绒，RIE制绒，经过绒面修复后再进行PN结扩散，然后后清洗去除磷硅玻璃层(PSG)和边缘刻蚀，PECVD积淀减反射膜，丝网印刷和烧结工艺完成黑硅电池的制备。

黑硅电池特殊的微观纳米结构使其具备卓越的减反射性能。然而，其优异的减反射性能和严重的载流子复合、收集之间存在着矛盾，难以达到很好的平衡。

发明内容

为了解决背景技术中指出的黑硅电池减反射性能和严重的载流子复合、收集之间存在着矛盾，难以达到很好的平衡的技术问题，本发明提供了一种干法黑硅电池的制备方法，本发明黑硅电池的制备方法的具体步骤如下：

(1)、酸腐蚀制绒

使用成分为HF：HNO₃：H₂O＝2:4:3(体积比)的混合溶液对金刚线多晶硅片进行制绒。利用HF/HNO₃在较高化学浓度比时的缺陷腐蚀特性，使损伤层区域优先腐蚀，在正面形成坑洞结构，以及对硅片背面进行抛光处理；

(2)、RIE制绒

使用成分为SF₆、O₂、Cl₂的混合气体等离子体对制绒后硅片的正表面进行等离子刻蚀，形成微纳米绒面，控制微纳米开孔宽度在300-400mm，深度在150-190nm。反射率4-7％；

气体用量比(体积比)SF₆:0₂:Cl₂＝8:10:5；

工艺参数：SF₆流量为1120-1600sccm，O₂流量为1400-2000sccm，Cl₂流量为700-1000sccm，压强为25-30帕，速度10-18mm/s；

等离子刻蚀的机理为：游离基和中性原子团与硅材料进行化学反应，使用“硅-卤”键代替“硅-硅”键，达到刻蚀的目的。例如在氧化气氛中加入氯可以减少SiO₂中的缺陷，钝化层对侧壁则起到刻蚀保护作用；通过调整工艺参数实现不同Si/SiO₂比例，形成不同高深宽比的腐蚀坑。

(3)、RIE后清洗

使用成分为缓冲氧化物刻蚀液(BOE)：H₂O₂：H₂O＝1:2:3(体积比)的混合溶液对RIE后硅片进行绒面优化，反应时间6-8min，反应温度40℃。然后按顺序进行水洗-HF洗-水洗-HCl洗-水洗，以去除硅片表面的氧化层或金属杂质。然后甩干；反射率16-17％。