一種太陽能電池及其電池背拋光工藝的制作方法

文檔序號：11102490閱讀：1418來源：國知局

本發明涉及太陽能電池領域，具體而言，涉及一種太陽能電池及其電池背拋光工藝。

背景技術：

常規晶體硅太陽能電池在生產中，經過制絨、擴散、背面拋光、刻邊去雜質玻璃、背面沉積疊層鈍化膜、正面沉積減反射膜、背面激光開孔、絲網印刷正背面金屬漿料、燒結等工序，最終制成太陽能電池片。太陽能電池的背面印刷有鋁背場與背電極，其中鋁背場的作用一方面是與硅共熔結晶形成重參雜的P+層，降低硅體內的費米能級，提高電壓；另一方面是由于硅片較薄，對入射到硅片內部的長波長的光無法完全吸收，鋁層將未吸收的光再次反射至硅片內部，從而增加光的利用率，使電流增大。

常規晶體硅太陽能電池由于陷光的需要，在表面采用化學方法織構絨面，通過正面的絨面的二次反射甚至多次反射來降低反射率。但絨面的存在同時也產生了負面影響，背面絨面深凹的位置與金屬會產生接觸不良的現象。因此對電池背面進行拋光處理，使硅片的背面平整，來避免鋁漿與硅片表面接觸不良的現象。

然而，目前太陽能電池背面拋光工藝雖然能夠起到一定的背拋光作用，但其拋光的效果不佳，電池背光面絨面小，不發亮，使電池難以對長波段(波長大于1000nm)的光進行吸收。

技術實現要素：

本發明的第一目的在于提供一種太陽能電池背拋光工藝，通過這種拋光工藝在鋁背場印刷前對硅片背光面進行處理，使硅片背光面更加光滑，甚至達到鏡面效果，以形成更均勻的背場并提高光的反射率和吸收率。

本發明的第二目的在于提供太陽能電池，這種太陽能電池的電池背采用上述拋光工藝制得，這種太陽能電池對光的吸收率大，且轉化率高。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種太陽能電池背拋光工藝，其包括：

將硅片于15～35℃的刻蝕液中浸泡100～150s進行刻蝕處理，刻蝕液由質量分數為65～68％的HNO₃和質量分數為48～49％的HF按照體積比5～5.5：1混合而成；以及將刻蝕處理后的硅片置于20～30℃的堿液和/或酸液中進行清洗70～100s，再用水清洗處理后的硅片。

一種太陽能電池，太陽能電池的電池背光面采用權利要求1～9任一項的太陽能電池背拋光工藝加工得到。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

通過本發明提供的這種拋光工藝在鋁背場印刷前對硅片背面進行處理，將電池背光面的絨面腐蝕掉，并形成鏡面結構，使得硅片背面更加光滑，甚至達到鏡面效果，以形成更均勻的背場并提高光的反射率和吸收率。拋光處理后硅片的背面平整，一方面增加了鋁層對未吸收光的反射率，另一方面可以使鋁漿與硅片表面接觸更加充分，從而提高鈍化效果，同時，也可增加太陽能電池對波長大于1000nm的長波段的光進行吸收。這種拋光工藝處理過的電池背在顯微鏡觀察，電池背呈現片狀、顆粒狀或小的凹坑，對穿透到電池背光面的長波長的光起到鏡面反射的作用。本發明提供的太陽能電池的電池背光面采用上述拋光工藝制得，這種太陽能電池對光的吸收率大，且轉化率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發明實施例6提供的拋光后的硅片的宏觀照片；

圖2為本發明實施例6提供的拋光后的硅片的微觀照片；

圖3為本發明對比例1提供的拋光后的硅片的宏觀照片；

圖4為本發明對比例1提供的拋光后的硅片的微觀照片；

圖5為本發明實施例6和對比例1提供的太陽能電池的光譜響應圖，其中：EQE-a、IQE-a以及Refl-a，分別表示實施例6提供的太陽能電池的外量子效率、內量子效率以及反射率；EQE-b、IQE-b以及Refl-b，分別表示對比例1提供的太陽能電池的外量子效率、內量子效率以及反射率。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。

本實施方式提供一種太陽能電池背拋光工藝，其包括：

S1:將硅片于15～35℃的刻蝕液中浸泡100～150s進行刻蝕處理，所述刻蝕液由質量分數為65～68％的HNO₃和質量分數為48～49％的HF按照體積比5～5.5：1混合而成。

硅片在刻蝕處理的過程中，HNO₃將硅片表面的硅氧化成SiO₂，SiO₂再與HF快速反應生成SiF₄和水，SiF₄和水形成氟硅酸溶于溶液中，完成硅片的刻蝕過程。

在本發明中，刻蝕液包括HNO₃和HF，二者均為電子級。HNO₃的質量分數優選為68％，即HNO₃(68％)；HF的質量分數優選為49％，即HF(49％)。HNO₃與HF的體積比為5～5.5：1；優選為，HNO₃(68％)與HF(49％)的體積比為5.2：1。刻蝕液中HNO₃的含量為43～45wt％，優選為43.5wt％；刻蝕液中HF的含量為8～9wt％，優選為8.3wt％。

發明人在多年的研究基礎上發現，當刻蝕液中HNO₃與HF的含量在上述范圍內時，刻蝕液對有效的將電池背面的絨面腐蝕掉，并形成平整的鏡面結構，達到均勻拋光的效果，使拋光處理的減重量達到0.29～0.33g，從而提高了太陽能電池對波長大于1000nm的長波段的光進行吸收。

刻蝕液中還含有H₂SO₄，H₂SO₄不參與硅片的刻蝕反應，但H₂SO₄能夠增加刻蝕液中H離子的濃度，從而加快刻蝕反應的速度，同時加入H₂SO₄也能增加刻蝕液的粘度，有利于對硅片進行均勻拋光。H₂SO₄與HNO₃的體積比為0.3～0.5：1，優選的，H₂SO₄與HNO₃的體積比為0.4：1。這種刻蝕液的粘度適中，且能夠有效的加速刻蝕反應，以得到平整的鏡面結構。

進行刻蝕處理時，刻蝕液放置在刻蝕槽中，刻蝕槽的總體積為360～400L。在本發明中，電池背光面進行拋光處理通常是通過常規電池背面拋光采用后清洗RENA設備中實現的，電池背拋光是在刻蝕槽中進行的，刻蝕槽的體積為360～400L，優選為396L。刻蝕槽的長度為2～2.4m，優選為2.2m。在刻蝕過程中，硅片以0.95～1.05m/min的速度通過刻蝕槽，優選為以1m/min的速度通過刻蝕槽，且隨著反應過程中刻蝕液的消耗，會不斷的往刻蝕槽中添加刻蝕液，以使刻蝕液中HNO₃、HF以及H₂SO₄的濃度保持不變。

S2:將處理后的硅片置于20～30℃的堿液或酸液中進行清洗20～25s，再用水清洗處理后的硅片。

堿液中的堿為NaOH或KOH，堿的含量為5～6wt％，優選為含量為5.5wt％的KOH。NaOH或KOH溶液能夠去除硅片表面的多孔硅，并中和硅片上的酸液。酸液中的酸為HF或HNO₃，酸的含量為8～10wt％，優選為含量為9wt％的HF。HF能夠去除硅片的氧化層，使硅片表面呈平整的鏡面結構。

在本發明較為優選的實施例中，先將硅片置于27～28℃的堿液中浸泡20～25s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于15～30℃的酸液中浸泡70～100s，再用水清洗硅片。將硅片先后依次通過堿液和酸液，有利于及時去除硅片表面的多孔硅和氧化層，以得到更加均勻的拋光效果。較為優選的，堿液放置于堿槽中，酸液放置于酸槽中，堿槽的長度為0.3～0.5m，酸槽的長度為1.5～1.8m，硅片以1.1～1.2m/min的速度通過堿槽或酸槽，以此提高堿液去除多孔硅、酸液去除氧化層的效率。

本發明還提供一種太陽能電池，這種太陽能電池的電池背采用上述的太陽能電池背拋光工藝加工得到。這種太陽能電池能夠吸收長波段的光，對光的吸收率大，且轉化率高。

以下結合實施例對本發明的特征和性能作進一步的詳細描述：

實施例1