一種晶體硅太陽電池擴散死層的去除方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽電池擴散死層的去除方法，屬于太陽能電池技術領 域。
【背景技術】
[0002] 常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在所有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清 潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽電池中，晶體硅太陽電池是得到大 范圍商業(yè)推廣的太陽能電池之一，這是由于硅材料在地殼中有著極為豐富的儲量，同時晶 體硅太陽電池相比其他類型的太陽能電池有著優(yōu)異的電學性能和機械性能，因此，晶體硅 太陽電池在光伏領域占據(jù)著重要的地位。
[0003] 現(xiàn)有的晶體硅太陽電池的制造流程為：表面清洗及織構化、擴散、清洗刻蝕去邊、 鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、燒結形成歐姆接觸、測試。這種商業(yè)化晶體硅電池制造技術相對簡 單、成本較低，適合工業(yè)化、自動化生產(chǎn)，因而得到了廣泛應用。其中，擴散是太陽電池發(fā)電 的關鍵步驟，因此擴散結的特性好壞影響了電池的效率；當橫向薄層電阻低于100歐姆時， 太陽電池表面會不可避免地存在一個區(qū)域，在該區(qū)域中由于光被吸收所產(chǎn)生的載流子會因 為壽命太短而在擴散到PN結之前就被復合，從而對電池效率沒有貢獻，該特殊區(qū)域被稱為 擴散死層。擴散死層中存在著大量的填隙原子、位錯和缺陷，少子壽命較低，太陽光在死層 中發(fā)出的光生載流子都被復合掉了，導致電池的轉換效率下降。
[0004] 目前，去除擴散死層基本有如下3種方法：（1)淺結：一般把發(fā)射結深做的淺一點， 0. 1微米可以避免這種現(xiàn)象，但是這樣會增大串聯(lián)電阻，因為死層的存在是無法避免的，只 能通過一定的工藝減少死層的產(chǎn)生；（2)透氧化層P擴散：先形成氧化層，再進行P擴散；但 該方法去死層的效果不理想；（3)擴散后回刻：利用腐蝕性化學液進行回刻，去除死層；現(xiàn) 有技術中，為了提高腐蝕速率，一般采用HF和圓0 3的混合液，然而，實際應用發(fā)現(xiàn)，該腐蝕 工藝很難控制，腐蝕均勻性很差，且成本較高，一直無法大量應用。
[0005] 另一方面，多孔娃（porous Si)是一種新型的一維納米光子晶體材料，具有納米娃 原子簇為骨架的"量子海綿"狀微結構。多孔硅在光學和電學方面的特性為全硅基光電子 集成和開發(fā)開創(chuàng)了新道路，并迅速引起了國內(nèi)外對多孔硅的研宄熱潮。由于多孔硅具有比 表面大，易氧化的特點，因而被用作集成電路中的結構隔離層。目前，多孔硅在太陽能電池 應用中多為用在陷光、吸雜等作用。
[0006] 關于多孔硅的制備方法，目前主要有：電化學方法、光化學腐蝕法、刻蝕法和水熱 腐蝕法。這些方法所相應的裝置層出不窮，各有各的適用范圍和特點，但目前在太陽能電 池領域中，由于制備多孔硅的運用有局限性以及裝置的高成本，在實際生產(chǎn)中，運用相當有 限。其中，應用最廣的方法主要有2種：（1) 一是電化學腐蝕的陽極氧化方法，即以聚四氟乙 烯或有機玻璃作為容器，以不同電阻率的N型或P型單晶硅為陽極，以鉑或石墨等抗腐蝕的 電極材料作為陰極，一定濃度的HF溶液作為電解液；這樣就可制備出多孔硅結構；然而，該 方法的工藝條件比較復雜，不僅需要外加電場，而且在電化學腐蝕進行前，先要在作為多孔 膜襯底的硅片的一面蒸鍍一層金屬膜，以便焊接電極、增加硅片和導線間的電接觸性能；此 外，由于該方法在硅片上存在連接電極，因此獲得的多孔硅結構的均勻性較差；（2)二是采 用混酸溶液進行腐蝕，然而，該方法一般都需要在HF酸溶液中加入氧化劑，如硝酸或雙氧 水，以提高其腐蝕性能，但該方法存在因腐蝕速率不好控制而導致多孔硅均勻性差的問題。
[0007] 因此，開發(fā)一種工藝簡單、均勻性好的多孔硅的制備方法，并將其應用于太陽能電 池中以去除擴散死層，顯然具有積極的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種晶體硅太陽電池擴散死層的去除方法。
[0009] 為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種晶體硅太陽電池擴散死層 的去除方法，包括如下步驟：
[0010] (1)表面清洗及織構化、形成摻雜結；
[0011] (2)將步驟（1)得到的硅片在常溫下于HF溶液中進行腐蝕，在硅片表面形成多孔 硅結構；
[0012] 所述HF溶液的質(zhì)量濃度為15~50%，腐蝕時間為15~50分鐘；
[0013] (3)清洗步驟⑵得到的硅片，然后在堿液中進行清洗，去除多孔硅結構，清洗溫 度為20~25°C，清洗時間為5~20秒；
[0014] 所述堿液的質(zhì)量濃度0· 25~1. 5%。
[0015] 上文中，步驟（2)是在硅片表面形成多孔硅結構，步驟（3)是除去該多孔硅，從而 同時去除擴散死層。
[0016] 優(yōu)選的，步驟（2)中的HF溶液的質(zhì)量濃度為30~40%，腐蝕時間為30~40分 鐘；硅片在該濃度下更易形成多孔硅。
[0017] 上述技術方案中，所述步驟（1)之后，硅片的擴散方塊電阻為50~130Ω/ □。上 述技術方案中，所述步驟（2)中，硅片在暗室中進行腐蝕，在硅片表面形成多孔硅結構。當 然，上述步驟也可以在室外進行。
[0018] 上述技術方案中，所述步驟（2)得到的多孔硅結構的不均勻度小于10%。即本發(fā) 明的方法得到的多孔硅具有優(yōu)異的均勻性，遠比現(xiàn)有技術中用電化學腐蝕的陽極氧化方法 制備得到的多孔硅要好。
[0019] 上述技術方案中，所述步驟（3)之后，進行酸洗、水洗、甩干。
[0020] 上述技術方案中，所述步驟（3)之后，硅片的擴散方塊電阻升高1~20 Ω / □。硅 片的擴散方塊電阻的升高是相對于步驟（1)而言的，即擴散死層去除前后的擴散方塊電阻 的對比。
[0021] 上述技術方案中，所述堿液為KOH溶液。當然也可以采用其他常規(guī)堿液，如NaOH 溶液等。
[0022] 本發(fā)明同時請求保護一種多孔硅的制備方法，包括如下步驟：
[0023] (1)將硅片進行表面清洗及織構化、形成摻雜結；
[0024] (2)將步驟（1)得到的硅片在常溫下于HF溶液中進行腐蝕，即可在硅片表面形成 多孔硅結構；
[0025] 所述HF溶液的質(zhì)量濃度為15~50 %，腐蝕時間為15~50分鐘。
[0026] 優(yōu)選的，步驟（2)中的HF溶液的質(zhì)量濃度為30~40 %，腐蝕時間為30~40分 鐘；硅片在該濃度下更易形成多孔硅。
[0027] 上述技術方案中，所述步驟（2)中，硅片在暗室中進行腐蝕，在硅片表面形成多孔 硅結構。
[0028] 上述技術方案中，所述步驟（2)得到的多孔硅結構的不均勻度小于10%。
[0029] 即本發(fā)明的方法得到的多孔硅具有優(yōu)異的均勻性，遠比現(xiàn)有技術中用電化學腐蝕 的陽極氧化方法制備得到的多孔硅要好。