[发明专利]一种太阳能晶硅电池的开窗工艺

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能晶硅电池生产技术领域，特别涉及一种太阳能晶硅电池的开窗工艺。

背景技术

在硅片表面，晶体的周期性被破坏从而会产生悬挂键，使得晶体表面存在大量位于带隙中的缺陷能级；另外，位错、化学残留物、表面金属的沉积都会引入缺陷能级。这些都使得硅片表面成为复合中心。而为了降低生产成本，人们不断降低硅片厚度，使光生载流子很容易扩散到背表面而加重了背表面的复合。降低太阳电池表面的复合速率有两种最基本的技术。一是降低表面态密度，表面复合速率同表面缺陷密度成正比，因此，理论上太阳电池表面复合速率可以通过沉积或生长适当的钝化层（如氮化硅、氧化钛、氧化硅、氧化铝等）而得到极大的降低。二是降低太阳电池表面的自由电子或空穴的浓度。对电池表面钝化工艺主要可分为前表面钝化（即正面钝化）和背表面钝化，其中前表面钝化很早就已经是常规工艺，典型的有沉积氮化硅和氧化硅绝缘层对前表面进行钝化，今后改善的空间不大。对于背表面而言，常规工艺中使用铝背场可以在含硼的P型硅表面形成含有铝的P+层，具有更低电阻的欧姆接触，但并不具有钝化效果。而且随着硅片厚度的降低，其效率损失更为明显。对此推出了背表面钝化技术，尤其是氧化铝钝化层，其优点有：1、背面抛光增强了背表面对于长波长红光的反射率，加长了红光在硅片内部的行程，从而增加了长波吸收；2、背面钝化减少可以有效减少背表面复合，提高载流子寿命。这种电池的结构如附图1所示，分别由1、正面银电极，2、正面减反射层，3、扩散发射极（N型），4、P型硅基体，5、氧化铝钝化层，6、氮化硅保护层，7、背面金属导电层。

在背钝化电池的结构中，背面有氧化铝和氮化硅两层绝缘层，为了能将光电转换生成的电流导出，需要在背面按照一定图案开出窗口，露出晶体硅的表面，便于后面的丝网印刷与烧结形成欧姆接触，将电流传导出去，这就是开窗工艺。常规背钝化电池生产中使用激光刻蚀的方式开窗，但激光由于其高能量的特点会造成硅片表面损伤严重，而且不同厚度的薄膜对激光功率的要求也不一样，对厚度不均匀的硅片开窗效果不稳定，可能造成开窗没有开透的情况。

CN102347376A的发明公开了一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构,其包括镀设于经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体的背表面上的薄膜叠层,薄膜叠层由氧化铝薄膜和氮化硅薄膜构成，氧化铝薄膜设置于P型硅基体的背表面上，氮化硅薄膜设置于氧化铝薄膜的下表面上，优点在于由于氧化铝具有固定的负电荷，因此氧化铝薄膜能有效降低背表面的复合，在氧化铝薄膜上设置氮化硅薄膜，氮化硅富含氢，因此能有效实现钝化，采用氧化铝和氮化硅薄膜叠层实现背钝化可进一步的降低背表面的复合，同时能够显著地提高晶体硅太阳能电池的开路电压。但该专利中未对开窗的工艺给出技术启示。

 

发明内容

本发明的目的在于解决传统激光开窗工艺对晶体硅基体损伤大、对厚度不均匀的硅片开窗效果不稳定，对背面沉积薄膜厚度均匀性要求高等问题，提供一种太阳能晶硅电池的开窗工艺，采用化学蚀刻的方法进行开窗，高选择性，对硅片没有损伤，适用性好，对厚度不均匀的硅片开窗效果稳定，对背面沉积薄膜厚度均匀性要求低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种太阳能晶硅电池的开窗工艺，所述的开窗工艺步骤如下：

（1）前道制程：单晶硅片在质量浓度0.8%-1.5%的NaOH溶液中制绒10-25min在硅片的正面及背面形成金字塔绒面结构，再用纯水清洗，甩干；然后在硅片的正面进行磷扩散形成发射极，扩散方阻为65-75 R_方；用HF溶液将硅片表面的磷硅玻璃清洗干净，并甩干；接着在硅片正面用PECVD法沉积一层氮化硅减反膜，厚度为65-80nm，折射率为1.9-2.1。

（2）背面抛光：将步骤（1）处理得到的硅片放入抛光液中化学抛光3-15min，化学抛光温度为70-90℃。

（3）沉积背钝化层：采用原子层沉积法在步骤（2）背面抛光后的硅片的背面沉积一层厚度10-15nm的氧化铝钝化层，沉积温度控制在200-220℃；然后再在氧化铝钝化层的外表面用PECVD法沉积一层厚度为80-100nm的氮化硅保护层。由于氧化铝钝化层比较薄，而且容易划伤，且在丝网印刷时容易被铝浆烧透，因此需要在氧化铝钝化层的外面制作一层保护层。