[發(fā)明專(zhuān)利]一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010522712.1
• 申請(qǐng)日: 2010-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102064232A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈輝;馮成坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/18
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/18
• 代理公司: 廣州知友專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝。

背景技術(shù)

隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求不斷增長(zhǎng)。但是常規(guī)化石能源具有資源有限性和不可再生的缺點(diǎn)，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，改變地球氣候特點(diǎn)，因此太陽(yáng)能作為環(huán)保的可再生能源之一，近年來(lái)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視和支持。太陽(yáng)電池光伏發(fā)電是太陽(yáng)能的一種利用形式，它的基本原理是利用光生伏打效應(yīng)將光直接轉(zhuǎn)換成電。太陽(yáng)電池光伏發(fā)電要成為常規(guī)化石能源的替代，太陽(yáng)電池必須具備生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保、電池光電轉(zhuǎn)換效率高的特點(diǎn)。晶體硅太陽(yáng)電池是目前主流的太陽(yáng)電池，因此實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽(yáng)電池低成本環(huán)保生產(chǎn)并具有高的光電轉(zhuǎn)換效率的工藝研究開(kāi)發(fā)顯得尤為重要。單面腐蝕晶體硅硅片p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝是有效提高晶體硅太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的工藝之一。

通常，晶體硅太陽(yáng)電池用硅片在高溫?cái)U(kuò)散后具有雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，如果不針對(duì)此雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效處理，太陽(yáng)電池在實(shí)際工作中會(huì)產(chǎn)生邊緣漏電導(dǎo)致電池光電轉(zhuǎn)換效率的大幅下降。目前，針對(duì)晶體硅硅片雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防漏電處理的方法包括等離子體邊緣刻蝕p-n結(jié)法、激光隔離邊緣p-n結(jié)法和氫氟酸/硝酸(HNO₃/HF)混合腐蝕液背面腐蝕p-n結(jié)法等。這些方法都能比較有效地處理雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)防止太陽(yáng)電池邊緣漏電的目的。但是，對(duì)于等離子體邊緣刻蝕p-n結(jié)法，由于常用的產(chǎn)生等離子體的氣體是四氟化碳(CF₄)或六氟化硫(SF₆)氣體，它們既是劇毒氣體，也是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的有害氣體之一，同時(shí)氣體中的氟元素會(huì)破壞地球的臭氧層，惡化人類(lèi)居住環(huán)境，此外，該方法會(huì)破壞太陽(yáng)電池受光面邊緣的p-n，減少受光面p-n結(jié)的有效面積，降低太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率；對(duì)于激光隔離邊緣p-n結(jié)法，主要是采用激光的局域高溫作用對(duì)太陽(yáng)電池受光面邊緣p-n結(jié)進(jìn)行熔融隔離，截?cái)嗔苏婧捅趁鎝-n結(jié)的電學(xué)連接而達(dá)到防漏電目的，但是此工藝對(duì)激光器的精度要求高，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)穩(wěn)定性要求高，激光設(shè)備成本較高，此外，此工藝也同樣存在減少受光面p-n結(jié)有效面積的缺點(diǎn)，而且硅片在激光高溫處理過(guò)后容易產(chǎn)生熱損傷，降低光電轉(zhuǎn)換效率；對(duì)于HNO₃/HF混合腐蝕液背面腐蝕p-n結(jié)方法，也是晶體硅太陽(yáng)電池大規(guī)模生產(chǎn)中常用的防止邊緣漏電的方法之一，該方法主要采用HNO₃對(duì)p-n結(jié)的硅材料進(jìn)行氧化反應(yīng)生成SiO₂，HF再對(duì)SiO₂進(jìn)行腐蝕剝離的循環(huán)過(guò)程實(shí)現(xiàn)背面p-n結(jié)的腐蝕，但是，由于化學(xué)反應(yīng)腐蝕液的主要成分HNO₃和HF都是易揮發(fā)強(qiáng)酸，反應(yīng)過(guò)程是放熱過(guò)程，因此腐蝕液的成分穩(wěn)定性控制難度很大，酸性腐蝕液的揮發(fā)對(duì)工藝操作者的人生安全造成很大威脅；此外，酸性廢液處理難度大，處理不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，而且采用HNO₃/HF混合腐蝕液背面腐蝕p-n結(jié)的工藝設(shè)備昂貴，提高太陽(yáng)電池的制造成本。因此，這些方法都具有各自的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝，該工藝具有生產(chǎn)成本低、工藝過(guò)程環(huán)境友好、有效防止晶體硅太陽(yáng)電池邊緣漏電并提高電池光電轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中。

本發(fā)明提供的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝是，首先對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)，接著對(duì)硅片進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散或硼擴(kuò)散形成p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，再用酸性化學(xué)液去除磷硅玻璃或硼硅玻璃，接著對(duì)硅片非腐蝕面的p-n結(jié)進(jìn)行介質(zhì)膜保護(hù)，再用酸性化學(xué)液去除非保護(hù)面即腐蝕面的自然氧化層或腐蝕面的介質(zhì)膜材料，然后采用堿性化學(xué)液對(duì)腐蝕面的p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕，最后對(duì)硅片上的介質(zhì)膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗，保留介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜，避免了重新制備此功能薄膜的過(guò)程，有效降低晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)低成本單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)，有效提高晶體硅太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓和短路電流，最終提高電池光電轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明所述的硅片為p型或n型單晶硅片或多晶硅片，硅片電阻率為0.1～20Ω·cm，厚度為50～500μm。

本發(fā)明所述的絨面結(jié)構(gòu)為金字塔絨面結(jié)構(gòu)、倒金字塔絨面結(jié)構(gòu)、橢圓凹坑絨面結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)條狀凹坑絨面結(jié)構(gòu)或多孔硅絨面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所述的高溫磷擴(kuò)散或硼擴(kuò)散的擴(kuò)散溫度為500～1100℃。