專利名稱：冶金多晶硅太陽能電池片及太陽能電池板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用冶金法提純多晶硅工藝的太陽能電池片及具有該冶金多晶硅太陽能電池片的太陽能電池板。
背景技術(shù)：
對于高新技術(shù)光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)良性發(fā)展，研發(fā)低成本、環(huán)境友好的生產(chǎn)技術(shù)極為重要。國內(nèi)外常規(guī)生產(chǎn)的多晶硅太陽電池片，都采用改良西門子法提純的多晶硅材料，但由于改良西門子法提純的多晶硅具有產(chǎn)能低、成本高、對環(huán)境污染大等缺點，限制了光伏產(chǎn)業(yè)低成本的商業(yè)運行及推廣。與改良西門子法相比，冶金法提純多晶硅的工藝因具有提純技術(shù)產(chǎn)能大、生產(chǎn)工藝簡單、提純工藝不涉及化學(xué)過程與環(huán)境友好等優(yōu)點，有著巨大的市場潛力和發(fā)展空間，所 以采用冶金法提純的多晶硅太陽電池材料最有可能取代改良西門子法生產(chǎn)太陽能級硅材料。目前，國際、國內(nèi)用冶金法提純多晶硅及制作高效太陽能電池技術(shù)，都未形成規(guī)?；?。因此針對冶金多晶硅電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行探索，研制高效太陽電池，以期達(dá)到光伏發(fā)電低成本產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)，成為一個重要課題。用冶金法提純多晶硅后制造太陽能電池片的過程主要包括腐蝕制絨和在腐蝕制絨形成的絨面上鍍雙層減反射膜的過程。對于制絨過程，采用常規(guī)化學(xué)腐蝕液進(jìn)行冶金多晶硅電池表面制絨，無法得到良好的絨面效果，且絨面的凹槽的深度也與后續(xù)的鍍膜工藝缺乏很好的匹配。為配合太陽電池片厚度逐漸向減薄方向發(fā)展的需要，盡量減小對硅片的腐蝕量，以降低后續(xù)工序的碎片率。采用常規(guī)的絲網(wǎng)印刷技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)多晶硅電池，為降低成本已將硅片的厚度從200iim減為180 iim。如果仍用常規(guī)生產(chǎn)使用的制絨工藝，常規(guī)制絨時間2分鐘，則腐蝕掉的多晶硅片厚度約在4. 2 4. 5iim，也即如圖I所示的絨面的凹槽5的厚度為介于
4.2 4. 5iim之間。180 iim的硅片，減薄量較大會導(dǎo)致生產(chǎn)碎片率的上升。所以用現(xiàn)有的腐蝕制絨工藝進(jìn)行冶金多晶硅片的絨面制備，無法制出良好的電池的絨面，也不能與后續(xù)的沉積氮化硅減反射膜工藝相匹配，導(dǎo)致電池的減反射膜色差大。另外，現(xiàn)有技術(shù)的用于西門子法多晶硅的PECVD雙層鍍膜工藝制備的冶金多晶硅太陽能電池片，如圖I所示，其西門子法制備的多晶硅片I的絨面上具有雙層氮化硅(SixNy)減反射膜，第一層膜41和第二層膜42的厚度都在40 45nm之間，第一層膜41折射率
2.I 2. 2，第二層膜42折射率2. 0 2. 1，總膜厚85 90nm，總折射率2. 0 2. I。該雙層減反射膜存在的最大問題是色差大，30%以上的成品太陽電池片的外觀不合格。若采用上述常規(guī)雙膜工藝做標(biāo)準(zhǔn)，制備冶金法提純的多晶硅電池的雙層減反射膜的色差問題更為顯著，可導(dǎo)致短路電流低。
發(fā)明內(nèi)容[0008]本實用新型的目的在于提供一種冶金多晶硅太陽能電池片，以解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池片存在的色差及短路電流低的技術(shù)問題。本實用新型的另一目的在于提供具有本實用新型雙層減反射膜太陽能電池片的一種太陽能電池板。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種冶金多晶硅太陽能電池片，所述冶金多晶硅太陽能電池片的硅片為冶金法提純的多晶硅硅片，所述硅片的正面為腐蝕制絨所成的絨面，所述絨面的凹槽深度介于
3.2-4. 0微米之間；所述絨面的上表面涂覆有雙層減反射膜，所述雙層減反射膜均為氮化硅膜，所述雙層減反射膜包括第一層膜和第二層膜；所述第一層膜，覆蓋于所述太陽能電池片正面，具有第一折射率和第一厚度；所述第二層膜，覆蓋于所述第一層膜上表面，具有第二折射率和第二厚度；所述第一層膜和所述第二層膜的總折射率介于I. 98-2. 03之間，且 所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第二厚度大于兩倍的所述第一厚度，所述第一厚度和所述第二厚度之和介于78-85納米之間。本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片，優(yōu)選的，所述凹槽的長度介于8. 6-11. I微米之間，所述凹槽的寬度介于I. 29-3. 92微米之間。本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片，優(yōu)選的，所述第一折射率介于2. 79-2. 92之間。本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片，優(yōu)選的，所述第二折射率介于1.9-2. 0之間。本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片，優(yōu)選的，所述第二厚度介于56-60納米之間。本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片，優(yōu)選的，所述第一厚度介于21-26納米之間。本實用新型的太陽能電池板內(nèi)，封裝有本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片。本實用新型的有益效果在于，本實用新型的雙層減反射膜冶金多晶硅太陽能電池片，結(jié)合了冶金硅自身的特點及相應(yīng)的制絨工藝，使耐腐蝕的冶金多晶硅腐蝕出質(zhì)量較高的絨面，其凹槽的深度與后續(xù)的冶金法多晶硅的鍍減反射膜工藝相匹配，二者相結(jié)合得到的太陽電池外觀均勻且表面反射率低，同時提高了太陽電池片的短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率，降低了生產(chǎn)碎片率。對于雙層減反射膜，第一層氮化硅減反射膜的厚度薄、折射率大，使得該層膜具有較高的Si-H鍵密度，有利于燒結(jié)工序的氫鈍化，但光吸收損失大；第二層氮化硅減反射膜相對第一層膜則厚、折射率小，使得第二層膜的光吸收損失小，兩層膜互補形成的雙層減反射膜起到較好的減反射效果，一來提高光的吸收，增大短路電流，二來為后續(xù)工序提供了較好的氫鈍化效果，提高了太陽電池片的光電轉(zhuǎn)換效率。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)西門子法的冶金多晶硅太陽能電池片的截面示意圖。圖2為本實用新型優(yōu)選實施例的雙層減反射膜冶金多晶硅太陽能電池片的截面示意圖。
具體實施方式
體現(xiàn)本實用新型特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本實用新型。本實用新型實施例的太陽能電池板，封裝有本實用新型實施例的冶金多晶硅太陽能電池片。但本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片的應(yīng)用并不限于太陽能電池板，而可以應(yīng)用到其他太陽能電池制品上。下面具體介紹本實用新型優(yōu)選實施例的冶金多晶硅太陽能電池片。如圖2所示，本實用新型實施例的冶金多晶硅太陽能電池片，其硅片I為冶金法提純的多晶硅硅片，在腐蝕制絨過程在硅片I表面形成絨面，即腐蝕出大小均勻的凹槽3，凹槽3的長度約11. I 8. 6 ii m，寬度約I. 29 3. 92 y m，深度約3. 2 4. 0 y m ;經(jīng)腐蝕后硅 片I表面厚度減少量為3. 2 4. 0 ii m，制出的多晶硅絨面與PECVD鍍膜沉積的雙減反射膜工藝相匹配，使電池表面的反射率可降到20%左右。如圖2所示，在硅片I的絨面上，鍍有兩層厚度和折射率都不同的氮化硅(SixNy)減反射膜，第一層膜21在硅片正面表面上，第二層膜22在第一層膜21的上表面。其中，SixNy可有多種不同的形式,例如y = 4, X = 3,或者其他的比例。本實用新型實施例的冶金多晶硅太陽能電池片，兩層氮化硅膜的總厚為78 85nm，總折射率I. 98 2. 03。其中，第一層膜21的折射率大于第二層膜22的折射率，第二層膜22的厚度至少大于兩倍的第一層膜21的厚度，如果第一層膜的厚度為nl，第二層膜的厚度為n2，則n2 > 2nl。在此條件下，優(yōu)選的，第一層膜21的厚度可為21 26nm，折射率可為2. 79 2. 92 ;第二層膜22的厚度為56 60nm，折射率為I. 9 2. O。本實用新型實施例的冶金多晶硅太陽能電池片，若入射光的波長在600 IOOOnm范圍內(nèi)時，該雙層減反射膜僅有5 %以下的反射率，極大降低了太陽電池表面對光的反射，同時使冶金級多晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高為0. 2% 0. 3 %。以下在介紹一下本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片的生產(chǎn)工藝及工藝參數(shù)，在腐蝕制絨過程中，反應(yīng)溫度可控制在9 11°C，腐蝕溶液配比例如可為HF HNO3 H2O=1 : 2. 5 : 2;腐蝕時間30 60s，比現(xiàn)有技術(shù)2分鐘的制絨時間要短。再進(jìn)行上述的腐蝕制絨過程后，還需第一次去離子水漂洗、堿性溶液去表面的多孔硅層、第二次去離子水漂洗、酸性溶液去表面金屬離子、第三次去離子水漂洗及烘干。三次去離子水(DI)漂洗的時間可均為2分鐘。所使用的堿性溶液配比為K0H(或NaOH) H2O=I 15 ;酸性溶液的配比為HCL HF H2O = I 3 8 ;堿性溶液去表面的多孔硅層的反應(yīng)時間可為40 60秒，酸洗的時間可為120 150秒。本實用新型實施例的冶金多晶硅太陽能電池片，在進(jìn)行上述的雙層減反射膜鍍膜時，溫度可控制在450 480°C，壓力控制在183 190Pa，鍍膜設(shè)備的功率在3200 3800W。本實用新型實施例的冶金多晶硅太陽能電池片，在硅片I的絨面上表面沉積第一層膜21時，沉積時間在56 126秒內(nèi)，根據(jù)電池的制絨腐蝕的減薄厚度來控制，鍍膜過程中，硅烷的流量可在110毫升/分(sccm，標(biāo)準(zhǔn)狀況，以下相同)，氨氣流量可在5300毫升/分。本實用新型實施例的冶金多晶硅太陽能電池片，在硅片I表面沉積第二層膜22時，沉積時間在525 575秒內(nèi)，根據(jù)電池的制絨腐蝕的減薄厚度來控制，鍍膜過程中，硅烷的流量可在420暈升/分，氨氣的流量可在6000暈升/分。在沉積第一層膜21的步驟和淀積第二層膜22的步驟之間，可具有緩沖工序，緩沖工序包括將上述硅烷和氨氣抽空30秒及抽空后恒壓30秒兩個步驟。本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片，結(jié)合了冶金硅自身的特點及制絨工藝而進(jìn)行鍍膜，其中，第一層膜21的厚度薄、折射率大，使得該層膜具有較高的Si-H鍵密度，有利于燒結(jié)工序的氫鈍化，但光吸收損失大；第二層膜22比第一層膜21厚，但折射率變小，使得第二層膜22的光吸收損失小，兩層膜互補形成的雙層減反射膜起到較好的減反射效果，一來提高光的吸收，增大短路電流，二來為后續(xù)工序提供了較好的氫鈍化效果，提高了太陽電池片的光電轉(zhuǎn)換效率。以8英寸(156mmX156mm)規(guī)格為例，本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片沉積薄膜后，外觀色差銳減，每舟(144片)的色差片從10%降到4%，短路電流提高了 2% 5%，光電轉(zhuǎn)換效率提高了 0. 20Z0 0. 3%。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到在不脫離本實用新型所附的權(quán)利要求所揭示的本實用新型的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本實用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種冶金多晶硅太陽能電池片，其特征在于，所述冶金多晶硅太陽能電池片的硅片為冶金法提純的多晶硅硅片，所述硅片的正面為腐蝕制絨所成的絨面，所述絨面的凹槽深度介于3. 2-4. O微米之間；所述絨面的上表面涂覆有雙層減反射膜，所述雙層減反射膜均為氮化硅膜，所述雙層減反射膜包括第一層膜和第二層膜； 所述第一層膜，覆蓋于所述太陽能電池片正面，具有第一折射率和第一厚度； 所述第二層膜，覆蓋于所述第一層膜上表面，具有第二折射率和第二厚度； 所述第一層膜和所述第二層膜的總折射率介于I. 98-2. 03之間，且所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第二厚度大于兩倍的所述第一厚度，所述第一厚度和所述第二厚度之和介于78-85納米之間。
2.如權(quán)利要求I所述的冶金多晶硅太陽能電池片，其特征在于，所述凹槽的長度介于8. 6-11. I微米之間，所述凹槽的寬度介于I. 29-3. 92微米之間。
3.如權(quán)利要求2所述的冶金多晶硅太陽能電池片，其特征在于，所述第一折射率介于2. 79-2. 92 之間。
4.如權(quán)利要求3所述的冶金多晶硅太陽能電池片，其特征在于，所述第二折射率介于I. 9-2. 0 之間。
5.如權(quán)利要求3所述的冶金多晶硅太陽能電池片，其特征在于，所述第二厚度介于56-60納米之間。
6.如權(quán)利要求4所述的冶金多晶硅太陽能電池片，其特征在于，所述第一厚度介于21-26納米之間。
7.一種太陽能電池板，其特征在于，所述太陽能電池板內(nèi)封裝有權(quán)利要求1-6任一所述的冶金多晶硅太陽能電池片。
專利摘要本實用新型公開了一種冶金多晶硅太陽能電池片及太陽能電池板，冶金多晶硅太陽能電池片的硅片為冶金法提純的多晶硅硅片，硅片的正面為腐蝕制絨所成的絨面，絨面的凹槽深度介于3.2-4.0微米之間，絨面上表面覆有雙層減反射膜，雙層減反射膜均為氮化硅膜，包括第一層膜和第二層膜；第一層膜覆蓋于太陽能電池片正面，具有第一折射率和第一厚度；第二層膜覆蓋于第一層膜上表面，具有第二折射率和第二厚度；第一層膜和第二層膜的總折射率介于1.98-2.03之間，且第一折射率大于第二折射率，第二厚度大于兩倍的第一厚度，第一厚度和第二厚度之和介于78-85納米之間。本實用新型解決了太陽能電池片色差問題及短路電流低的問題。
文檔編號H01L31/0216GK202502997SQ201220162259
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者何杰, 李云, 李建, 謝俊葉, 馬承宏 申請人:內(nèi)蒙古日月太陽能科技有限責(zé)任公司, 包頭市山晟新能源有限責(zé)任公司