[發明專利]N型晶體硅背發射結太陽能電池的制備方法及腐蝕液

無效

• 申請號: 201210073816.8
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102593263A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 余學功;肖承全;楊德仁;王棟;王蓉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C09K13/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及太陽能電池材料領域，具體涉及一種N型晶體硅背發射結太陽電池的制備方法以及所使用的腐蝕液。

背景技術

太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源，利用半導體材料的光電轉換特性，制備成太陽能電池，可以將太陽能轉變為電能。在最近的十年中，太陽能電池的產量以每年30-40％的速度增長，太陽能產業已成為目前市場上發展最快的產業之一。

目前的太陽能電池工藝技術主要是基于P型晶體硅作為襯底材料的，如果使用N型晶體硅材料來制備傳統的前發射結太陽能電池，需要進行硼擴散，這涉及到硼擴散爐及一系列的相關設備，幾乎等于一條新的生產線；如果在原來的P型太陽能電池生產線上來制作N型太陽能電池，通過背面的鋁合金化可以形成背面發射結，得到的是背發射結太陽能電池，公開號為CN?101150148B的專利申請公開了通過兩次絲網印刷鋁漿，兩次燒結，把鋁硅合金的燒結和背電極的燒結分開進行，解決了由于背面全覆蓋鋁而使電極可焊性及可焊性變差的問題，使鋁背發射結N型單晶硅太陽能電池可以實現規模化生產，但是，對于背發射結太陽能電池，襯底材料的擴散長度需要至少是晶體硅片厚度的三倍，只有這樣，前表面附近被激發出來的光生載流子才能被電池背面的發射結有效收集到，而目前晶體硅片切割的標準厚度為180-200μm，對于N型多晶硅片和低質量的N型單晶硅片，其少子擴散長度往往很難達到500-600μm，制備出來的背發射結太陽能電池的短路電流較低，從而導致最終的電池效率較低。

基于N型晶體硅材料低光衰減特性和對過渡金屬的強耐受性等優點，近些年來越來越受到人們的關注，但是由于上述原因的存在，使得N型晶體硅材料在太陽能電池領域的使用受到很大限制。

發明內容

本發明提供了一種N型晶體硅背發射結太陽能電池的制備方法，可顯著提高電池效率。

一種N型晶體硅背發射結太陽能電池的制備方法，包括將N型晶體硅片浸入腐蝕液進行化學減薄，然后再制成所述的N型晶體硅背發射結太陽能電池，所述的腐蝕液包含硝酸和氫氟酸。

作為優選，所述的硝酸質量分數為65％～68％。所述的氫氟酸質量分數為40％。

所述的腐蝕液中合適濃度的硝酸和氫氟酸會影響減薄時間，此處所述的硝酸質量分數為65％～68％，是指在形成腐蝕液之前，硝酸自身的質量百分比濃度。同理，所述的氫氟酸質量分數為40％。是指在形成腐蝕液之前，氫氟酸自身的質量百分比濃度。

所述的腐蝕液中必須同時含有硝酸和氫氟酸，如果所用的硝酸和氫氟酸濃度較大，可以加入適量CH₃COOH和/或水進行稀釋。即所述的腐蝕液還包含CH₃COOH和/或水。此時所述的腐蝕液為硝酸、氫氟酸和H₂O三者的混合液或為硝酸、氫氟酸和CH₃COOH三者混合液或為硝酸、氫氟酸、H₂O和CH₃COOH四者的混合液。由于在形成腐蝕液之前，硝酸和氫氟酸當中已經含有一定量的水，所以此處所述的水是指額外添加的水。

腐蝕液中含有CH₃COOH時，與水一樣可以起到調節腐蝕速度的作用。

腐蝕液中硝酸和氫氟酸的比例無特殊限制，例如硝酸和氫氟酸的體積比可以是1∶0.01～99。

當添加CH₃COOH和/或水時，硝酸、氫氟酸、CH₃COOH和水的也比例無特殊限制。一般情況下硝酸、氫氟酸和CH₃COOH的濃度越大，則所需的減薄時間越短，濃度越小，所需的減薄時間越長，通常在硝酸、氫氟酸和水的體積比為1∶1∶5～7時，減薄時間為8～10min，硝酸、氫氟酸和CH₃COOH的體積比為1∶1∶5～7時，減薄時間為8～10min。

減薄過程中對溫度無特殊限制，溫度升高，可加速減薄過程，但增加危險性和能耗，通常情況下，在室溫下進行即可。

減薄時間與所選用的腐蝕液的濃度也有關系，減薄時間過長可能會導致硅片厚度過薄而在后續工藝中發生彎曲，進而不利于N型晶體硅太陽能電池的制作；減薄時間過短會導致減薄厚度不夠，進而使前表面附近被激發出來的光生載流子不能被電池背面的發射結有效收集到，達不到提高電池效率的目的，一般為8～10min。