一種太陽(yáng)能電池及其電池背拋光工藝的制作方法

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種太陽(yáng)能電池及其電池背拋光工藝。

背景技術(shù)：

常規(guī)晶體硅太陽(yáng)能電池在生產(chǎn)中，經(jīng)過制絨、擴(kuò)散、背面拋光、刻邊去雜質(zhì)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(wǎng)印刷正背面金屬漿料、燒結(jié)等工序，最終制成太陽(yáng)能電池片。太陽(yáng)能電池的背面印刷有鋁背場(chǎng)與背電極，其中鋁背場(chǎng)的作用一方面是與硅共熔結(jié)晶形成重參雜的P+層，降低硅體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)，提高電壓；另一方面是由于硅片較薄，對(duì)入射到硅片內(nèi)部的長(zhǎng)波長(zhǎng)的光無(wú)法完全吸收，鋁層將未吸收的光再次反射至硅片內(nèi)部，從而增加光的利用率，使電流增大。

常規(guī)晶體硅太陽(yáng)能電池由于陷光的需要，在表面采用化學(xué)方法織構(gòu)絨面，通過正面的絨面的二次反射甚至多次反射來(lái)降低反射率。但絨面的存在同時(shí)也產(chǎn)生了負(fù)面影響，背面絨面深凹的位置與金屬會(huì)產(chǎn)生接觸不良的現(xiàn)象。因此對(duì)電池背面進(jìn)行拋光處理，使硅片的背面平整，來(lái)避免鋁漿與硅片表面接觸不良的現(xiàn)象。

然而，目前太陽(yáng)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(fā)亮，使電池難以對(duì)長(zhǎng)波段(波長(zhǎng)大于1000nm)的光進(jìn)行吸收。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

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

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

一種太陽(yáng)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(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65～68％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jìn)行清洗70～100s，再用水清洗處理后的硅片。

一種太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池的電池背光面采用權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池背拋光工藝加工得到。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

通過本發(fā)明提供的這種拋光工藝在鋁背場(chǎng)印刷前對(duì)硅片背面進(jìn)行處理，將電池背光面的絨面腐蝕掉，并形成鏡面結(jié)構(gòu)，使得硅片背面更加光滑，甚至達(dá)到鏡面效果，以形成更均勻的背場(chǎng)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(duì)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(shí)，也可增加太陽(yáng)能電池對(duì)波長(zhǎng)大于1000nm的長(zhǎng)波段的光進(jìn)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(xiàn)片狀、顆粒狀或小的凹坑，對(duì)穿透到電池背光面的長(zhǎng)波長(zhǎng)的光起到鏡面反射的作用。本發(fā)明提供的太陽(yáng)能電池的電池背光面采用上述拋光工藝制得，這種太陽(yáng)能電池對(duì)光的吸收率大，且轉(zhuǎn)化率高。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例6提供的拋光后的硅片的宏觀照片；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例6提供的拋光后的硅片的微觀照片；

圖3為本發(fā)明對(duì)比例1提供的拋光后的硅片的宏觀照片；

圖4為本發(fā)明對(duì)比例1提供的拋光后的硅片的微觀照片；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例6和對(duì)比例1提供的太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)圖，其中：EQE-a、IQE-a以及Refl-a，分別表示實(shí)施例6提供的太陽(yáng)能電池的外量子效率、內(nèi)量子效率以及反射率；EQE-b、IQE-b以及Refl-b，分別表示對(duì)比例1提供的太陽(yáng)能電池的外量子效率、內(nèi)量子效率以及反射率。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

本實(shí)施方式提供一種太陽(yáng)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(jìn)行刻蝕處理，所述刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65～68％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)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(fā)明中，刻蝕液包括HNO₃和HF，二者均為電子級(jí)。HNO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為68％，即HNO₃(68％)；HF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為49％，即HF(49％)。HNO₃與HF的體積比為5～5.5：1；優(yōu)選為，HNO₃(68％)與HF(49％)的體積比為5.2：1?？涛g液中HNO₃的含量為43～45wt％，優(yōu)選為43.5wt％；刻蝕液中HF的含量為8～9wt％，優(yōu)選為8.3wt％。

發(fā)明人在多年的研究基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，當(dāng)刻蝕液中HNO₃與HF的含量在上述范圍內(nèi)時(shí)，刻蝕液對(duì)有效的將電池背面的絨面腐蝕掉，并形成平整的鏡面結(jié)構(gòu)，達(dá)到均勻拋光的效果，使拋光處理的減重量達(dá)到0.29～0.33g，從而提高了太陽(yáng)能電池對(duì)波長(zhǎng)大于1000nm的長(zhǎng)波段的光進(jìn)行吸收。

刻蝕液中還含有H₂SO₄，H₂SO₄不參與硅片的刻蝕反應(yīng)，但H₂SO₄能夠增加刻蝕液中H離子的濃度，從而加快刻蝕反應(yīng)的速度，同時(shí)加入H₂SO₄也能增加刻蝕液的粘度，有利于對(duì)硅片進(jìn)行均勻拋光。H₂SO₄與HNO₃的體積比為0.3～0.5：1，優(yōu)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(yīng)，以得到平整的鏡面結(jié)構(gòu)。

進(jìn)行刻蝕處理時(shí)，刻蝕液放置在刻蝕槽中，刻蝕槽的總體積為360～400L。在本發(fā)明中，電池背光面進(jìn)行拋光處理通常是通過常規(guī)電池背面拋光采用后清洗RENA設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的，電池背拋光是在刻蝕槽中進(jìn)行的，刻蝕槽的體積為360～400L，優(yōu)選為396L?？涛g槽的長(zhǎng)度為2～2.4m，優(yōu)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(yōu)選為以1m/min的速度通過刻蝕槽，且隨著反應(yīng)過程中刻蝕液的消耗，會(huì)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(jìn)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(yōu)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(yōu)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(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明較為優(yōu)選的實(shí)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(shí)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(yōu)選的，堿液放置于堿槽中，酸液放置于酸槽中，堿槽的長(zhǎng)度為0.3～0.5m，酸槽的長(zhǎng)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。

通過本發(fā)明提供的這種拋光工藝在鋁背場(chǎng)印刷前對(duì)硅片背面進(jìn)行處理，將電池背光面的絨面腐蝕掉，并形成鏡面結(jié)構(gòu)，使得硅片背面更加光滑，甚至達(dá)到鏡面效果，以形成更均勻的背場(chǎng)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(duì)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(shí)，也可增加太陽(yáng)能電池對(duì)波長(zhǎng)大于1000nm的長(zhǎng)波段的光進(jìn)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(xiàn)片狀、顆粒狀或小的凹坑，對(duì)穿透到電池背光面長(zhǎng)波長(zhǎng)的光起到鏡面反射的作用。

本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能電池，這種太陽(yáng)能電池的電池背采用上述的太陽(yáng)能電池背拋光工藝加工得到。這種太陽(yáng)能電池能夠吸收長(zhǎng)波段的光，對(duì)光的吸收率大，且轉(zhuǎn)化率高。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于18℃的刻蝕液中浸泡110s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.1：1混合而成。

b.將處理后的硅片置于29℃的堿液和酸液中進(jìn)行清洗，分別清洗20s和80s，再用水清洗處理后的硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.29g，拋光均勻，無(wú)黑絲。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于23℃的刻蝕液中浸泡130s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48％的HF按照體積比5.3：1混合而成。

b.將處理后的硅片置于27℃的堿液中進(jìn)行清洗20s，再用水清洗處理后的硅片，再置于27℃的酸液中進(jìn)行清洗90s，再用水清洗處理后的硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.3g，拋光均勻，無(wú)黑絲。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡140s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.2：1混合而成；刻蝕液中HNO₃的含量為44wt％，刻蝕液中HF的含量為8wt％。

b.將處理后的硅片置于27.6℃的堿液中進(jìn)行清洗20s，再用水清洗處理后的硅片，再置于27℃的酸液中進(jìn)行清洗90s，再用水清洗處理后的硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.31g，拋光均勻，無(wú)黑絲。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.2：1混合，以及H₂SO₄與HNO₃按照體積比為0.3：1混合而成，即刻蝕液中HNO₃的含量為43wt％，刻蝕液中HF的含量為9wt％，刻蝕液中H₂SO₄的含量為15wt％。

b.先將硅片置于27℃的NaOH溶液中浸泡20s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于29℃的HF溶液中浸泡80s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.33g，拋光均勻平整，無(wú)黑絲。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.2：1混合，以及H₂SO₄與HNO₃按照體積比為0.4：1混合而成，即刻蝕液中HNO₃的含量為44wt％，刻蝕液中HF的含量為8wt％，刻蝕液中H₂SO₄的含量為20wt％。

b.先將硅片置于28℃的NaOH溶液中浸泡22s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28℃的HF溶液中浸泡90s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.32g，拋光均勻呈鏡面，無(wú)黑絲。

實(shí)施例6

本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.2：1混合，以及H₂SO₄與HNO₃按照體積比為0.5：1混合而成，即刻蝕液中HNO₃的含量為43.5wt％，刻蝕液中HF的含量為8.3wt％，刻蝕液中H₂SO₄的含量為22wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡24s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡100s，再用水清洗硅片，即得如圖1和圖2所示的拋光后的硅片，硅片減重0.33g，拋光均勻平整呈鏡面，無(wú)黑絲。

對(duì)比例1

本對(duì)比例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡120s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為41.4wt％，刻蝕液中HF的含量為5.6wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡20s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡80s，再用水清洗硅片，即得如圖3和圖4所示的拋光后的硅片，硅片減重0.19g，電池背拋光不均勻。

對(duì)比例2

本對(duì)比例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡130s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為42wt％，刻蝕液中HF的含量為10wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡20s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡80s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.21g，電池背拋光不均勻，有黑絲。

對(duì)比例3

本對(duì)比例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡140s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為45wt％，刻蝕液中HF的含量為7wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡22s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡90s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.24g，電池背拋光均勻度有好轉(zhuǎn)。

對(duì)比例4

本對(duì)比例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡140s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為42wt％，刻蝕液中HF的含量為12wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡22s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡90s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.26g，電池背拋光不均勻，黑絲嚴(yán)重。

對(duì)比例5

本對(duì)比例提供一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為45wt％，刻蝕液中HF的含量為10wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡22s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡90s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.38g，電池背拋光較好，但個(gè)別有黑絲。

實(shí)驗(yàn)例

測(cè)試實(shí)施例6和對(duì)比例1所制得的太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)性能，檢測(cè)二者的反射率(Refl)、外量子效率(EQE)和內(nèi)量子效率(IQE)，結(jié)果如圖5所示，其中EQE-a、IQE-a以及Refl-a，分別表示實(shí)施例6提供的太陽(yáng)能電池的三種參數(shù)；EQE-b、IQE-b以及Refl-b，分別表示對(duì)比例1提供的太陽(yáng)能電池的三種參數(shù)。

外量子效率指太陽(yáng)能電池的電荷載流子數(shù)目與外部入射到太陽(yáng)能電池表面的一定數(shù)量的光子數(shù)目之比。

內(nèi)量子效應(yīng)指太陽(yáng)能電池的電荷載流子數(shù)目與外部入射到太陽(yáng)能電池表面的沒有被太陽(yáng)能電池反射回去的話，沒有透射過太陽(yáng)能電池的，一定能量的光子數(shù)目之比。

反射率是指入射到太陽(yáng)能電池表面不同波長(zhǎng)光的反射比例。

從圖5中可以看出，當(dāng)波長(zhǎng)大于1000nm時(shí)，實(shí)施例6中的電池性能明顯優(yōu)于對(duì)比例1中的電池，即在波長(zhǎng)大于1000nm的長(zhǎng)波段光，實(shí)施例6中的電池的內(nèi)量子效率、外量子效率以及反射率均大于對(duì)比例1中的電池。這說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例6提供的電池的對(duì)長(zhǎng)波段的光有更高的光電轉(zhuǎn)化效率，這主要是因?yàn)閷?shí)施例6中提供的電池采用的電池背拋光工藝有更好的拋光效果，能夠?qū)﹂L(zhǎng)波段光有鏡面反射作用，從而提高了電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

盡管已用具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。