晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用技术

本申请公开了一种晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用。本申请的晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法，包括采用亚碲酸银刻蚀晶体硅太阳电池的氮化硅。本申请的刻蚀方法，采用亚碲酸银对氮化硅进行刻蚀，烧结温度低，可以完全替换现有的刻蚀剂PbO，实现无铅化低温烧结；并且，亚碲酸银刻蚀产生的单质银能够在硅发射极上原位二维生长成纳米银，与发射极的硅形成良好的欧姆接触，有利于降低银‑硅接触电阻，提高太阳电池效率。

Etching method and application of silicon nitride in crystalline silicon solar cell

【技术实现步骤摘要】
晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用
本申请涉及晶体硅太阳电池领域，特别是涉及一种晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用。
技术介绍
光伏发电是可再生能源中最具前景的清洁能源之一，硅太阳电池占据光伏市场份额的90％以上。高效率电池是未来发展的方向，提高硅太阳电池效率的关键之一是金属化。硅太阳电池生产中大规模采用丝网印刷银浆、高温烧结实现其金属化。太阳电池的烧结机理和银-硅欧姆接触机理是硅太阳电池领域研究的重点。S.Xiong采用接触端电压测量技术提深化了对银-硅接触形成过程的理解，据此可以优化高效太阳电池银浆配方和烧结工艺。DieterK综述了太阳能电池的欧姆接触，介绍了金属-半导体接触的基本原理，包括表面态的费米能级钉扎、场发射、热/场发射和电流输运的隧穿机制，研究硅与不同材料的接触电阻。欧姆接触的测量是非常关键的，Ballif.C采用原子力显微镜测量了硅太阳电池的接触电阻率，发现银-硅接触最小值为10-7Ωcm2。银浆中包含的玻璃粉是非常关键的材料，基本功能包括刻蚀氮化硅膜(Si3N4)减反射层、与硅基片形成银-硅欧姆接触。大多数观点认为，烧结过程中玻璃粉熔化后将银栅线中的银单质溶解并传输到硅发射极表面，降温时在硅表面或玻璃层中银析出，与硅形成接触，良好的银-硅接触能够提高电池光电转换效率。X.Cai制备了一种新型的无铅银浆，该浆料采用TeO2基玻璃熔块，用于晶体硅太阳能电池的正面电极，烧结后前电极的电阻率为3.1-3.7μΩcm之间。X.Pi用熔体冷却法制备了玻璃试样，研究了玻璃粉对减反射膜Si3N4的刻蚀和银电阻率的影响，发现碲玻璃使得银与硅的结合良好。B.M.Chunga研究太阳能电池接触的形成机理，认为银与大气中的氧相互作用溶解，并在熔融玻璃形成Ag+，测得Ag+的浓度随氧分压的增加而显著增加，因此气氛的氧化性对电池的烧结起着重要作用。为目前的晶硅太阳电池金属化寻找和开发新的材料，实现低温烧结、减少铅或无铅化，并研究其功能与机理，是太阳电池金属化重要的课题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种新的晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用。本申请采用了以下技术方案：本申请的第一方面公开了一种晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法，包括采用亚碲酸银(Ag2TeO3)刻蚀晶体硅太阳电池的氮化硅。优选的，本申请的刻蚀方法包括将亚碲酸银添加到太阳电池银浆的玻璃粉中，制成混合玻璃粉，采用混合玻璃粉制备太阳电池银浆，采用含有亚碲酸银的太阳电池银浆制备硅太阳电池，在刻蚀温度下利用亚碲酸银刻蚀氮化硅。优选的，亚碲酸银的刻蚀温度的起始温度为545℃。其中，545℃的刻蚀温度只是本申请的一种实现方式中研究发现的，亚碲酸银在545℃左右时，Ag2TeO3与Si3N4反应的TGA曲线开始失重，说明发生了氧化还原反应；可以理解，545℃只是一个反应节点，在此之前氧化还原反应也可能有发生，只是效果或效率较低，同样的，在更高的温度下氧化还原反应也能够发生，只是会浪费更高的热能；因此，对于刻蚀来说，最佳的起始温度为545℃。需要说明的是，本申请创造性的发现亚碲酸银能够刻蚀晶体硅太阳电池的氮化硅，并且，亚碲酸银的刻蚀温度仅仅为545℃左右，比传统最优的刻蚀剂PbO的刻蚀温度低160℃，可以替代PbO，实现无铅化低温烧结；此外，亚碲酸银的刻蚀产物是导电的单质银，有利于降低银-硅接触电阻，提高太阳电池效率。还需要说明的是，本申请采用亚碲酸银进行氮化硅刻蚀，可以是直接使用亚碲酸银，也可以将其添加到普通的氧化物玻璃中进行刻蚀，例如添加到玻璃粉中制成太阳电池浆料，这样刻蚀产生的单质银还可以优化银硅界面，提高太阳电池效率。并且，本申请采用亚碲酸银进行氮化硅刻蚀，可以在多种气氛下低温刻蚀氮化硅，有氧或无氧环境中均可刻蚀。本申请的第二方面公开了一种晶体硅太阳电池的制备方法，包括采用本申请的氮化硅的刻蚀方法对晶体硅太阳电池的氮化硅进行刻蚀。可以理解，本申请的晶体硅太阳电池制备方法，其关键在于采用本申请的氮化硅刻蚀方法对晶体硅太阳电池的氮化硅进行刻蚀；至于其他步骤可以参考现有的晶体硅太阳电池制备方法，在此不作具体限定。本申请的第三方面公开了本申请的制备方法制备的晶体硅太阳电池。需要说明的是，本申请的晶体硅太阳电池，由于采用亚碲酸银进行氮化硅刻蚀，其刻蚀产生的单质银，能够在硅发射极上原位二维生长纳米银与发射极的硅形成良好的欧姆接触，从而提高太阳电池效率。本申请的第四方面公开了亚碲酸银在氮化硅刻蚀中的应用。需要说明的是，本申请的关键在于研究发现亚碲酸银能够刻蚀氮化硅；可以理解，这不仅仅能够应用于晶体硅太阳电池的制备，也可以应用于其他需要刻蚀氮化硅的情况，在此不作具体限定。本申请的第五方面公开了一种混合玻璃粉，该混合玻璃粉中含有亚碲酸银。本申请的第六方面公开了一种太阳电池银浆，该太阳电池银浆中含有亚碲酸银。需要说明的是，本申请的混合玻璃粉或太阳电池银浆中由于含有亚碲酸银，在制备太阳电池时可以实现低温烧结，不仅节省了能源，而且避免了高温烧结对太阳电池造成的不利影响。更为重要的是，含有亚碲酸银的混合玻璃粉或太阳电池银浆，在进行氮化硅刻蚀时，其单质银产物能够在硅发射极上形成原位生长的二维纳米结构，从而与发射极的硅形成良好的欧姆接触，提高太阳电池效率。本申请的第七方面公开了一种亚碲酸银的制备方法，包括采用AgNO3、Ag2CO3、Ag2C2O4和Ag2O中的至少一种，与Te、TeO2和碲酸盐中的至少一种，按照化学计量比混合，并加热到250℃-1200℃合成本申请的亚碲酸银。优选的，本申请的亚碲酸银制备方法，具体采用AgNO3与TeO2合成亚碲酸银。需要说明的是，相比于现有的制备方法而言，本申请的亚碲酸银制备方法，合成步骤更简单、直接，合成工艺短，避免了其他金属杂质引入。本申请的有益效果在于：本申请的刻蚀方法，采用亚碲酸银对氮化硅进行刻蚀，烧结温度低，可以完全替换现有的刻蚀剂PbO，实现无铅化低温烧结；并且，亚碲酸银刻蚀产生的单质银能够在硅发射极上原位二维生长成纳米银，与发射极的硅形成良好的欧姆接触，有利于降低银-硅接触电阻，提高太阳电池效率。附图说明图1是本申请实施例中亚碲酸银的XRD分析结果图；图2是本申请实施例中亚碲酸银的DSC曲线；图3是本申请实施例中亚碲酸银在O2气氛中的TGA曲线；图4是本申请实施例中Ag2TeO3和Si3N4在O2中的热重和差热曲线；图5是本申请实施例中Ag2TeO3与Si3N4在N2环境下的TGA曲线；图6是本申请实施例中Ag2TeO3与PbO刻蚀Si3N4的对比曲线；图7是本申请实施例中Ag2TeO3与Si3N4粉末的XRD衍射图；图8是本申请实施例中PbO与Si3N4粉末的XRD衍射图；图9是本申请实施例中Ag2TeO3与氧化物熔制成的玻璃的XRD分析结果图；图10是本申请实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法，其特征在于：包括采用亚碲酸银刻蚀晶体硅太阳电池的氮化硅。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法，其特征在于：包括采用亚碲酸银刻蚀晶体硅太阳电池的氮化硅。


2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：包括将亚碲酸银添加到太阳电池银浆的玻璃粉中，制成混合玻璃粉，采用混合玻璃粉制备太阳电池银浆，采用含有亚碲酸银的太阳电池银浆制备硅太阳电池，在刻蚀温度下利用亚碲酸银刻蚀氮化硅。


3.根据权利要求2所述的刻蚀方法，其特征在于：所述刻蚀温度的起始温度为545℃。


4.一种晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：包括采用权利要求1-3任一项所述的刻蚀方法对晶体硅太阳电池的氮化硅进行刻蚀。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘锋，刘建，林原，林海，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44