一种单晶硅片的处理方法及其单晶硅片和太阳能电池技术

本发明专利技术属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种单晶硅片的处理方法及其单晶硅片和太阳能电池。本发明专利技术所述单晶硅片的处理包括如下步骤：1)在所述单晶硅片的一个表面进行第一次制绒和第一次扩散制备形成p‑n结；2)酸清洗去除不稳固p‑n结和不稳固的绒面结构；3)在所述单晶硅片的表面进行第二次制绒和第二次扩散。所述第二次制绒后形成的绒面结构的厚度小于10纳米，可实现太阳光的透射。本发明专利技术通过两次制绒和两次扩散不仅增加了硅片的上表面单位比表面积，尤其是第二次制绒后的绒面结构可实现太阳光的透射，使得光的吸收效率得到提高，而且上述处理后得到的p‑n结更为均匀，将其制备成太阳能电池，所得电池对太阳光的吸收效率更高。

A processing method of monocrystalline silicon wafer and its monocrystalline silicon wafer and solar cell

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅片的处理方法及其单晶硅片和太阳能电池
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种单晶硅片的处理方法及其单晶硅片和太阳能电池。
技术介绍
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，不仅能降低传统化石能源的使用量还可减少环境污染。太阳能光伏发电可以解决偏远山区和常规电网输送不便地区的用电难问题。常见的制绒目的都是制作出金字塔形貌的绒面结构，使得入射光在硅片表面多次反射和折射，增加了光的吸收，降低了反射率。制绒效果直接影响电池的产能和最终的电池的性能，是因为制绒过程中形成的绒面直接关系着吸收太阳光能的多少。扩散制结是光伏电池生产过程中最基本也最为核心的一个环节，因为只有形成PN结后才能够形成电流。光伏电池的性能与扩散制结的质量有着密切的关系。现有技术中存在大量通过制绒来改善太阳能电池效率的方法，但是依然存在转化效果不高等问题。
技术实现思路
本专利技术首先提供一种单晶硅片的处理方法，其主要改进之处为，依次包括如下步骤：1)在所述单晶硅片的一个表面进行第一次制绒和第一次扩散制备形成p-n结；2)酸清洗去除不稳固p-n结和不稳固的绒面结构；3)在所述单晶硅片的所述一个表面进行第二次制绒和第二次扩散；所述第二次制绒后形成的绒面结构的厚度小于10纳米，可实现太阳光的透射。本专利技术所述方法通过对硅片进行两次制绒，且第二次制绒后绒面可实现太阳光的透射，透过第二层绒面结构照射到第一层绒面后的反射光会被第二层绒面吸收和反射，由原来的平面吸收太阳光转换成立体吸收太阳光，可提高电池片吸收太阳能的效率。而且在第一次扩散后进行酸清洗去除不稳定p-n结和绒面结构，可使得二次制绒后的表面更加均匀，增加硅片上表面的比表面积，形成更加均匀的p-n结，提高单晶硅片的吸收率。本专利技术所述制绒和扩散的操作均在硅片的正面即太阳光的入射面进行。优选的，所述第一次制绒的具体操作包括：使用包括2～3wt％的氢氧化钠的溶液进行制绒，温度控制在60～80℃，制绒时间控制在200～1000s。优选的，所述第二次制绒的具体操作包括：使用包括2～3wt％的氢氧化钠溶液进行制绒，温度控制在60～80℃，制绒时间为100～500s，且为第一次制绒时间的1/3～2/3。在上述碱制绒的过程中，可在氢氧化钠溶液中添加制绒添加剂以提高制绒的效率，其中制绒添加剂可为有机硅、聚醚硅和硅酸钠中的一种几种，其添加量或添加总量为2～3wt％。通过上述的处理，第二次制绒后绒面结构的厚度较薄，可实现太阳光的透射，有利于提高太阳光的吸收效率。优选的，所述第一次扩散制备p-n结的具体操作包括：在温度790～830℃下，通入氧气2～3slm，氮气3～4slm，通气时间4-6min；提升温度10～50℃，通入氧气0.2～1slm，氮气8～9slm，N2-POCl：800-900sccm，通气时间13～15min，快速降温到700～740℃，出舟；优选的，所述第二次扩散制备p-n结的具体操作包括，在750-810℃下，通入氧气2～3slm，氮气3-4slm，通气时间4～6min，在单晶硅片表面形成二氧化硅氧化层；升温至810～830℃，通入氮气8～9slm，氧气0.3～0.8slm，N2-POCl：800-900sccm，通气时间100～150min，扩散磷原子进入硅片；控制本次处理温度高于第一次扩散制备p-n结的温度；升温至850～880℃，不再通入磷源，仅通入氮气4～5slm，氧气：3～4slm，通气时间15～30min，进行深度扩散；降温至790～810℃，通入氮气8～9slm，氧气0.5～0.8slm，N2-POCl400～500sccm，通气时间8～10min，进行低温扩散；急速降温至700～740℃，出舟。采用上述两种不同的工艺，可形成更加均匀的p-n结，提高单晶硅片的吸收率。优选的，所述酸清洗的具体操作包括：采用氢氟酸和盐酸的混合酸进行清洗，所述混合酸中氢氟酸的浓度为5-7wt％；盐酸的浓度为9-11wt％。通过酸清洗，可去除第一次制绒面和扩散后形成的不稳定的p-n结和不稳定的硅面，为第二次制绒和扩散做准备，而若不进行酸清洗，会导致第二次制绒界面容易脱落，不利于形成均匀的p-n结。进一步优选的，采用所述混合酸清洗90～100s。采用上述混合酸在上述时间下进行清洗，既可将不稳定的硅面和p-n结完全去除，还不会因时间过长而破坏单晶硅片表面的结构，导致时间的浪费。优选的，在第一次制绒之前还包括对所述单晶硅片进行纯铁溅射刻蚀的处理。优选的，所述纯铁溅射刻蚀包括如下步骤：将碱抛光后的硅片用去离子水清洗后烘干，将其作为靶材，以平均粒度为50～80μm的纯铁粉作为溅射材料，向所述靶材上进行溅射；然后使用盐酸体积浓度12～18wt％，硝酸体积浓度为3～7wt％的混合酸对溅射得到的所述含铁的硅片进行清洗；优选的，溅射过程中的功率为50～400W，溅射时间为30～180min。通过纯铁表面溅射刻蚀，可在单晶硅片表面形成多孔结构，有利于绒面的形成。优选的，对所述单晶硅片进行纯铁溅射刻蚀前还包括碱抛光的操作。优选的，所述碱抛光的操作包括：采用浓度为2～5wt％的氢氧化钠溶液，在温度50～60℃的条件下抛光150～200s。通过上述碱抛光可理想地去除硅片表面的损伤层。本专利技术的另一目的是保护本专利技术所述处理方法制备得到的单晶硅片。本专利技术的最后一个目的是保护一种太阳能电池，所述太阳能电池由本专利技术所述单晶硅片制备得到。制备本专利技术所述太阳能电池还包括如下步骤，将第二次扩散后的单晶硅片冷却后，进行刻蚀，镀膜，印刷，烧结等常规工艺，得到太阳能电池片。作为优选的操作方式，本专利技术所述太阳能电池的制备方法包括如下步骤：1)碱抛光，将切割好的单晶硅片采用氢氧化钠溶液抛光，去除硅片损伤层；2)纯铁溅射刻蚀，在单晶硅片表面形成多孔结构；3)第一次制绒，在硅片的多孔结构表面形成多孔结构绒面；4)第一次扩散，在多孔结构绒面进行第一次制备p-n结；5)混酸清洗，去除不稳固p-n结和不稳固硅面；6)第二次制绒，重新在硅片的多孔结构表面形成多孔结构绒面；7)第二次扩散，在硅片的多孔结构绒面上制备更为均匀的p-n结；8)冷却后，进行刻蚀，镀膜，印刷，烧结等常规工艺，得到太阳能电池片。本专利技术的另一目的是保护本专利技术所述方法制备得到的太阳能电池。本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术通过两次制绒和两次扩散不仅增加了硅片的上表面单位比表面积，使得吸收效率得到提高，而且使得p-n结更为均匀，对太阳能光的吸收效率更好。2)在第一次扩散完成后，通过酸清洗，可去除不稳定的p-n结和绒面结构，有利于硅片表面形成均匀的结构，对于电池整体性能的提高具有重要的作用。3)本专利技术通过纯铁溅射刻蚀在硅片表面形成多孔结构，有利于第一次制绒的制绒深度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶硅片的处理方法，其特征在于，依次包括如下步骤：/n1)在所述单晶硅片的一个表面进行第一次制绒和第一次扩散制备形成p-n结；/n2)酸清洗去除不稳固p-n结和不稳固的绒面结构；/n3)在所述单晶硅片的所述一个表面进行第二次制绒和第二次扩散；/n所述第二次制绒后形成的绒面结构的厚度小于10纳米，可实现太阳光的透射。/n

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅片的处理方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
1)在所述单晶硅片的一个表面进行第一次制绒和第一次扩散制备形成p-n结；
2)酸清洗去除不稳固p-n结和不稳固的绒面结构；
3)在所述单晶硅片的所述一个表面进行第二次制绒和第二次扩散；
所述第二次制绒后形成的绒面结构的厚度小于10纳米，可实现太阳光的透射。


2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述第一次制绒的具体操作包括：使用包括2～3wt％的氢氧化钠的溶液进行制绒，温度控制在60～80℃，制绒时间控制在200～1000s。


3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述第二次制绒的具体操作包括：使用包括2～3wt％的氢氧化钠溶液进行制绒，温度控制在60～80℃，制绒时间为100～500s，且为第一次制绒时间的1/3～2/3。


4.根据权利要求1～3任一项所述的处理方法，其特征在于，所述第一次扩散的具体操作包括：在温度790～830℃下，通入氧气2～3slm，氮气3～4slm，通气时间4～6min；
提升温度10～50℃，通入氧气0.2～1slm，氮气8～9slm，N2～POCl：800～900sccm，通气时间13～15min，快速降温到700～740℃，出舟；
和/或，所述第二次扩散的具体操作包括，在750～810℃下，通入氧气2～3slm，氮气3～4slm，通气时间4～6min，在单晶硅片表面形成二氧化硅氧化层；
升温至810～830℃，通入氮气8～9slm，氧气0.3～0.8slm，N2～POCl：800～900sccm，通气时间100～150min，扩散磷原子进入硅片；
升温至850～880℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥俊东，
申请(专利权)人：北京北方华创真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11