[发明专利]一种晶体硅太阳电池扩散死层的去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳电池扩散死层的去除方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳电池中，晶体硅太阳电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时晶体硅太阳电池相比其他类型的太阳能电池有着优异的电学性能和机械性能，因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。

现有的晶体硅太阳电池的制造流程为：表面清洗及织构化、扩散、清洗刻蚀去边、镀减反射膜、丝网印刷、烧结形成欧姆接触、测试。这种商业化晶体硅电池制造技术相对简单、成本较低，适合工业化、自动化生产，因而得到了广泛应用。其中，扩散是太阳电池发电的关键步骤，因此扩散结的特性好坏影响了电池的效率；当横向薄层电阻低于100欧姆时，太阳电池表面会不可避免地存在一个区域，在该区域中由于光被吸收所产生的载流子会因为寿命太短而在扩散到PN结之前就被复合，从而对电池效率没有贡献，该特殊区域被称为扩散死层。扩散死层中存在着大量的填隙原子、位错和缺陷，少子寿命较低，太阳光在死层中发出的光生载流子都被复合掉了，导致电池的转换效率下降。

目前，去除扩散死层基本有如下3种方法：(1)浅结：一般把发射结深做的浅一点，0.1微米可以避免这种现象，但是这样会增大串联电阻，因为死层的存在是无法避免的，只能通过一定的工艺减少死层的产生；(2)透氧化层P扩散：先形成氧化层，再进行P扩散；但该方法去死层的效果不理想；(3)扩散后回刻：利用腐蚀性化学液进行回刻，去除死层；现有技术中，为了提高腐蚀速率，一般采用HF和HNO₃的混合液，然而，实际应用发现，该腐蚀工艺很难控制，腐蚀均匀性很差，且成本较高，一直无法大量应用。

另一方面，多孔硅(porous Si)是一种新型的一维纳米光子晶体材料，具有纳米硅原子簇为骨架的“量子海绵”状微结构。多孔硅在光学和电学方面的特性为全硅基光电子集成和开发开创了新道路，并迅速引起了国内外对多孔硅的研究热潮。由于多孔硅具有比表面大，易氧化的特点，因而被用作集成电路中的结构隔离层。目前，多孔硅在太阳能电池应用中多为用在陷光、吸杂等作用。

关于多孔硅的制备方法，目前主要有：电化学方法、光化学腐蚀法、刻蚀法和水热腐蚀法。这些方法所相应的装置层出不穷，各有各的适用范围和特点，但目前在太阳能电池领域中，由于制备多孔硅的运用有局限性以及装置的高成本，在实际生产中，运用相当有限。其中，应用最广的方法主要有2种：(1)一是电化学腐蚀的阳极氧化方法，即以聚四氟乙烯或有机玻璃作为容器，以不同电阻率的N型或P型单晶硅为阳极，以铂或石墨等抗腐蚀的电极材料作为阴极，一定浓度的HF溶液作为电解液；这样就可制备出多孔硅结构；然而，该方法的工艺条件比较复杂，不仅需要外加电场，而且在电化学腐蚀进行前，先要在作为多孔膜衬底的硅片的一面蒸镀一层金属膜，以便焊接电极、增加硅片和导线间的电接触性能；此外，由于该方法在硅片上存在连接电极，因此获得的多孔硅结构的均匀性较差；(2)二是采用混酸溶液进行腐蚀，然而，该方法一般都需要在HF酸溶液中加入氧化剂，如硝酸或双氧水，以提高其腐蚀性能，但该方法存在因腐蚀速率不好控制而导致多孔硅均匀性差的问题。

因此，开发一种工艺简单、均匀性好的多孔硅的制备方法，并将其应用于太阳能电池中以去除扩散死层，显然具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种晶体硅太阳电池扩散死层的去除方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳电池扩散死层的去除方法，包括如下步骤：

(1)表面清洗及织构化、形成掺杂结；

(2)将步骤(1)得到的硅片在常温下于HF溶液中进行腐蚀，在硅片表面形成多孔硅结构；

所述HF溶液的质量浓度为15～50％，腐蚀时间为15～50分钟；

(3)清洗步骤(2)得到的硅片，然后在碱液中进行清洗，去除多孔硅结构，清洗温度为20～25℃，清洗时间为5～20秒；

所述碱液的质量浓度0.25～1.5％。

上文中，步骤(2)是在硅片表面形成多孔硅结构，步骤(3)是除去该多孔硅，从而同时去除扩散死层。

优选的，步骤(2)中的HF溶液的质量浓度为30～40％，腐蚀时间为30～40分钟；硅片在该浓度下更易形成多孔硅。