專利名稱：一種太陽電池發(fā)射極腐蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽電池表面發(fā)射極的處理工藝，特別是一種太陽電池發(fā)射極腐蝕的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)射極是晶體硅太陽電池的基本結(jié)構(gòu)，在新型太陽電池的研發(fā)中，為提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，發(fā)射極的優(yōu)化是一個(gè)非常重要的方面。目前的制造工藝常采用高溫?zé)釘U(kuò)散的方式形成發(fā)射極，在發(fā)射極的表面往往會有高的雜質(zhì)濃度。這個(gè)高雜質(zhì)濃度的區(qū)域可能增加載流子在表面的復(fù)合速率，使短波長的光在發(fā)射極所產(chǎn)生的載流子很快損失掉，這對太陽電池的開路電壓和短路電流都會產(chǎn)生很不利的影響，電池的轉(zhuǎn)換效率也受到限制。理想的發(fā)射極結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有較低的表面雜質(zhì)濃度，但是常規(guī)的高溫?zé)釘U(kuò)散很難實(shí)現(xiàn)這一目的。實(shí)現(xiàn)較低表面雜質(zhì)濃度的一種方法是，在擴(kuò)散后清洗硅片表面的富磷玻璃層，再進(jìn)行退火使發(fā)射極表面的高濃度雜質(zhì)向硅片內(nèi)部遷移，通過這種再分布的方式降低表面的雜質(zhì)濃度。這種方法過程繁瑣，而且經(jīng)過兩步的高溫?zé)徇^程，硅片的質(zhì)量受到損害，也不利于工業(yè)化的推廣。為解決上面的問題，可以在硅片經(jīng)過擴(kuò)散后再用濕化學(xué)的方法來腐蝕，以去除發(fā)射極表面高濃度的區(qū)域。對硅片的濕化學(xué)一般采用氫氟酸和硝酸的混合溶液，這種溶液對硅的腐蝕是一個(gè)很復(fù)雜的過程，一般認(rèn)為這種腐蝕過程包括兩步，第一步為硅的氧化過程，第二部是氧化物的溶解過程。氫氟酸和硝酸的混合溶液廣泛應(yīng)用于多晶硅片的制絨上，但是對于發(fā)射極的腐蝕來說，發(fā)射極的深度很淺，對腐蝕的控制要求很高，控制混合溶液的腐蝕速度和均勻性又成了一個(gè)難以解決的問題，硅片的發(fā)射極經(jīng)過單純的稀釋的氫氟酸硝酸混合溶液腐蝕后，往往使發(fā)射極的深度變得很不一致，方塊電阻的均勻性很差，而且腐蝕難以控制和重復(fù)，腐蝕后的發(fā)射極絨面受到一定的破壞，腐蝕后制備得到的電池效率往往會不升反降，這些都導(dǎo)致簡單稀釋的氫氟酸硝酸混合溶液很難適用于大規(guī)模工業(yè)化的發(fā)射極腐蝕工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶體硅太陽電池發(fā)射極的腐蝕方法，主要解決上面所述的技術(shù)中存在的缺陷，它可以大大地提高腐蝕的均勻性和可控制性，有效地保證腐蝕后發(fā)射極絨面不變，使通過腐蝕發(fā)射極提高太陽電池轉(zhuǎn)換效率的方法更適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明提供一種晶體硅太陽電池的發(fā)射極腐蝕液，其特征在于，以氫氟酸和硝酸的混合水溶液作為基本腐蝕液，并至少添加亞硝酸或者亞硝酸鹽或者硫酸或者硫酸鹽或者磷酸或者磷酸鹽的一種或者以上的任意組合，此外還可以添加一些表面活性劑。本發(fā)明的腐蝕液是在氫氟酸和硝酸的混合溶液中，至少添加亞硝酸或者亞硝酸鹽或者硫酸或者硫酸鹽或者磷酸或者磷酸鹽的一種或者以上的任意組合。
所述的氫氟酸和硝酸的混合溶液中，其飽和溶液體積比為HF HNO3 H20 =I (2 20) (10 50)。所述的亞硝酸鹽為亞硝酸鉀或亞硝酸鈉或亞硝酸鈣或亞硝酸鋇，硫酸鹽為硫酸鈉或硫酸鉀或硫酸鎂或硫酸鋅或硫酸鈣，磷酸鹽為磷酸鈉或磷酸鉀。所述的添加劑添加量控制在亞硝酸根的濃度為0 10mol/L，控制硫酸根的濃度在0 5mol/L,控制磷酸根的濃度在0 5mol/L。所述的腐蝕溶液中還包括加入一些表面活性劑，如曲拉通等作為添加劑。一種晶體硅太陽電池發(fā)射極腐蝕的方法，包括以下步驟(I)按比例配置好腐蝕液后進(jìn)行充分的攪拌；(2)腐蝕液的溫度保持穩(wěn)定，且控制在0 40°C的范圍；(3)將擴(kuò)散后的硅片浸入腐蝕液中，或者將腐蝕液的液滴均勻地噴灑在硅片的發(fā)射極上，腐蝕50 300秒；(4)停止對發(fā)射極的腐蝕后，對硅片用去離子水或者很稀的堿溶液進(jìn)行清洗。本發(fā)明的腐蝕方法還包括對擴(kuò)散后硅片經(jīng)過清洗富磷玻璃層后再進(jìn)行腐蝕。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明在氫氟酸和硝酸的混合溶液中至少添加亞硝酸或者亞硝酸鹽或者硫酸或者硫酸鹽或者磷酸或者磷酸鹽的一種或者以上的任意組合，這些酸或者鹽的引入可以大大改善腐蝕的均勻性，且使腐蝕的速度變得穩(wěn)定更易于控制，腐蝕過程很容易重復(fù)，同時(shí)不改變發(fā)射極的絨面形貌，這為工業(yè)生產(chǎn)提供了很好的工藝窗口，并能明顯地提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。此外，還可以加入一些表面活性劑如曲拉通以改善硅片表面的浸潤性。
具體實(shí)施例方式以下列舉具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。需要指出的是，以下實(shí)施例只用于對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，不代表本發(fā)明保護(hù)范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明的提示做出的非本質(zhì)的修改，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I配置無添加劑的氫氟酸硝酸腐蝕液，其中HF HNO3 H20(飽和溶液體積比)=1:3: 20 ;再配置加入添加劑的氫氟酸硝酸腐蝕液，其中HF HNO3 H2O (飽和溶液體積比)=1 : 3 : 20，添加亞硝酸鈉的添加量為0. 2mol/L，硫酸鈉的添加量為0. lmol/L，這兩種混合溶液都充分?jǐn)嚢杈鶆?，溫度穩(wěn)定在20 ± 2°C。取兩片尺寸為125X 125mm的單晶硅片，經(jīng)過清洗、制絨，擴(kuò)散后方塊電阻均為30歐姆/方塊，一片在未加入添加劑的氫氟酸硝酸混合溶液中腐蝕120秒，另一片在加入添加劑的氫氟酸硝酸混合溶液中腐蝕120秒，兩片硅片經(jīng)過稀的堿溶液清洗后，經(jīng)檢測，在未加入添加劑的腐蝕液中腐蝕后的硅片方塊電阻在30 60歐姆/方塊之間，而在加入添加劑的的腐蝕液中腐蝕后的硅片方塊電阻則在50 55之間，制備出的兩片電池，在加入添加劑的腐蝕液中腐蝕后的電池開路電壓高出13mV，短路電流密度提高ImA/cm2，轉(zhuǎn)換效率提高0. 32% (絕對值)。
實(shí)施例2配置無添加劑的氫氟酸硝酸腐蝕液，其中HF HNO3 H20(飽和溶液體積比)=I : 3 : 20 ;再配置加入添加劑的氫氟酸硝酸腐蝕液，其中HF HNO3 H20(飽和溶液體積比)=1:3: 20，亞硝酸鈉的添加量為0. 2mol/L，硫酸鈉的添加量為0. lmol/L，這兩種混合溶液都充分?jǐn)嚢杈鶆?，溫度穩(wěn)定在20 ± 2 °C。取兩片尺寸為125X 125mm的單晶硅片，經(jīng)過清洗、制絨，擴(kuò)散后方塊電阻均為30歐姆/方塊，兩片均在發(fā)射極上絲網(wǎng)印刷一層腐蝕掩模，烘干，一片在未加入添加劑的氫氟酸硝酸混合溶液中腐蝕150秒，另一片在加入添加劑的氫氟酸硝酸混合溶液中腐蝕150秒，兩片硅片經(jīng)過稀的堿溶液清洗后去除腐蝕掩模，制備成選擇性發(fā)射極的結(jié)構(gòu)。經(jīng)檢測，在未加入添加劑的腐蝕液中腐蝕后的硅片方塊電阻在40 80 歐姆/方塊之間，而在添加亞硝酸鈉的腐蝕液中腐蝕后的硅片方塊電阻則在85 91之間，制備出的兩片選擇性發(fā)射極電池，在加入添加劑的腐蝕液中腐蝕后的電池開路電壓高出22mV，短路電流密度提高2mA/cm2,轉(zhuǎn)換效率提高0. 47% (絕對值)。
權(quán)利要求
1.一種太陽電池發(fā)射極腐蝕液，其特征在于，以氫氟酸和硝酸的混合水溶液作為基本腐蝕液，并至少添加入亞硝酸或者亞硝酸鹽或者硫酸或者硫酸鹽或者磷酸或者磷酸鹽的一種或者以上的任意組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽電池發(fā)射極腐蝕液，其特征在于，所述的氫氟酸和硝酸的混合水溶液中，其飽和溶液體積為HF HNO3 H20 = I 2 20 10 50。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽電池發(fā)射極腐蝕液，其特征在于，所述的亞硝酸鹽為亞硝酸鉀或亞硝酸鈉或亞硝酸鈣或亞硝酸鋇，硫酸鹽為硫酸鈉或硫酸鉀或硫酸鎂或硫酸鋅或硫酸鈣，磷酸鹽為磷酸鈉或磷酸鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽電池發(fā)射腐蝕液，其特征在于，至少添加亞硝酸或者亞硝酸鹽或者硫酸或者硫酸鹽或者磷酸或者磷酸鹽的一種或者以上的任意組合，并且控制亞硝酸根的濃度在O 10mol/L，控制硫酸根的濃度在O 5mol/L，控制磷酸根的濃度O .5mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽電池發(fā)射腐蝕液，還包括在腐蝕液中添加表面活性劑。
6.權(quán)利要求I所述的太陽電池發(fā)射極腐蝕的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)按比例配置好腐蝕液后進(jìn)行充分的攪拌； (2)腐蝕液的溫度保持穩(wěn)定，且控制在O 40°C的范圍； (3)將擴(kuò)散后的硅片浸入腐蝕液中，或者將腐蝕液的液滴均勻地噴灑在硅片的發(fā)射極上，腐蝕50 300秒； (4)停止對發(fā)射極的腐蝕后，對硅片用去離子水或者堿溶液進(jìn)行清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽電池發(fā)射極腐蝕方法，還包括對擴(kuò)散后硅片經(jīng)過清洗富磷玻璃層后再進(jìn)行腐蝕。
全文摘要
本發(fā)明公開一種對太陽電池的發(fā)射極的處理工藝，特別是一種太陽電池發(fā)射極腐蝕方法，其以氫氟酸和硝酸的混合溶液為基本腐蝕液，并至少添加入亞硝酸或者亞硝酸鹽或者硫酸或者硫酸鹽或者磷酸或者磷酸鹽的一種或者以上的任意組合，優(yōu)化腐蝕溶液的配比、溫度、時(shí)間、添加劑的加入量等因素，可以均勻、可控地去除發(fā)射極表面的高雜質(zhì)濃度區(qū)域，然后經(jīng)過清洗，制備出低表面雜質(zhì)濃度的太陽電池，或者結(jié)合掩模的印制工藝制備選擇性發(fā)射極太陽電池。
文檔編號H01L31/18GK102634799SQ20111003847
公開日2012年8月15日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者曾飛, 梁宗存, 沈輝 申請人:中山大學(xué)