一种类单晶PERC太阳能电池制备方法
技术领域
本发明涉及光伏电池制作技术领域，具体为一种类单晶PERC太阳能电池制备方法。
背景技术
太阳能作为取之不尽用之不竭的清洁能源。能够合理利用太阳能，不但可以解决能源危机，而且还可以减少其他方式获取能源带来的环境破坏。因此，太阳能成为清洁能源的合理开放和利用成为一个特别重要的课题。半导体材料作为制作太阳能电池的首选材料，特别是晶体硅材料，因其较为成熟的制作工艺及配套设施，使得硅基太阳能电池成为了目前清洁能源市场发展最快的产业之一。
晶体硅太阳能电池按衬底分为有多晶硅和单晶硅两种。多晶硅片由于其在生产过程中需要低纯度的原材料，所以其生产速度相对较快，而且电池转换效率足可以满足市场需求，因此其在价格及其性能上具备足够的市场竞争力。而单晶硅片需要高纯度的原材料，故原材料成本相对更高，同时生产速度较慢，虽其转换效率较多晶优势较为明显，但因其在价格上的劣势，目前在市场上的竞争力较小。类单晶太阳能电池有着诸如比多晶硅太阳能电池转换率更高、在组件阶段比P型单晶硅电池功率损耗更低的优点。此外，类单晶太阳能电池价格介于多晶硅电池和P型单晶硅电池价格之间。
市场需求的增大，高效晶体硅太阳电池新技术层出不穷，其中新技术中钝化发射极和背面电池(PERC)最具代表性。PERC尽在原有工艺上增加两中不同与常规产线的设备，然而效率却有近1％的提升。各大光伏企业纷纷致力于研发自己的PERC电池新技术，并逐渐具备量产PERC电池的制造能力。因此，基于目前光伏市场的降本提效压力，类单晶叠加PERC太阳能电池的制备工艺的确定很有必要。类单晶叠加PERC电池的制备的主要攻克点在于类单晶正面金字塔绒面的制作、背面抛光与背面氧化铝及氮化硅膜的匹配工艺，其他工序如常规单晶PERC工艺，只需简单优化过程量即可实现最优的类单晶PERC的电性能。
由于目前类单晶会有类似于常规多晶的许多小晶界，而根据其他区域表面存在晶粒面积的不同，会选择不同的制绒方式。然而，由于类单晶表明晶界，晶粒面积以及杂志的分布不均，若采用常规酸制绒的方法，所生产的电池片转换效率较低。若采用常规单晶碱制绒的方法，各向异性腐蚀的差异导致不同晶粒间的反射率偏高，外观差异较大，效率浮动较大。另外，背面金字塔绒面的处理方式，直接影响到后道工序背面镀氧化铝及氮化硅钝化膜，随之类单晶PERC电池的转换效率并不具有较为明显的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种类单晶PERC太阳能电池制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种类单晶PERC太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
S1、制绒：对类单晶硅片依次进行碱粗抛、碱制绒和酸洗；
其中，碱粗抛槽中的配液配比为KOH：DI水＝4:1，温度为60℃，碱粗抛时间为150s；
碱制绒槽中的配液配比为KOH：DI水＝5:1，温度为84℃，碱制绒时间为400s，并向碱制绒槽中加入无醇制绒添加剂；
酸洗槽中的配液配比为HCl：KOH：DI水＝1:2:10，温度为65℃，酸洗时间为200s；
S2、扩散：经S1后的类单晶硅片表面通过POCl3液态扩散源热扩散法制备P-N结，扩散温度为800℃，扩散时间为75min；
扩散时通入小氮和氧气，其中小氮流量为150ml/min，氧气流量为200ml/min，通入时间为500s；
S3、碱抛：对经S2后的类单晶硅片依次进行碱抛、后碱洗、第一道酸洗和第二道酸洗；
其中，碱抛槽中的配液配比为KOH：DI水＝1:15，配热水比例为100％，温度为72℃，碱抛时间为180s，并向碱抛槽中加入无醇制绒添加剂；
后碱洗槽中的配液配比为KOH：DI水＝1:15，配热水比例为100％，温度为60℃，碱抛时间为100s；
第一道酸洗槽中的配液配比为HCl：H2O2：DI水＝1.2：1：1.5，配热水比例为70％，温度为30℃，时间为100s；
第二道酸洗槽中的配液配比为HF：DI水＝1：15，温度为25℃常温，时间为100s；
S4、退火：对经S3后的类单晶硅片进行退火处理，退火温度为750℃，退火时间为90min；
退火时通入氧气，其中氧气流量为1000ml/min，通入时间为300s；
S5、镀膜：对经S4后的类单晶硅片进行镀膜；
其中，背面氧化铝镀膜工艺为：TMA流量为500mg/min，Ar流量为600sccm，N2O流量为800sccm，温度为300℃，带速为190cm/min；
背面氮化硅镀膜工艺为：NH3：SiH4＝2.5:1，温度为500℃，带速为220cm/min；
正面氮化硅镀膜工艺为：NH3：SiH4＝3:1，温度为400℃，带速为175cm/min；
S6、激光刻槽：对经S5后的类单晶硅片进行激光刻槽；
激光功率为90％，频率为500KHZ；
S7、丝印：在经S6后的类单晶硅片依次印刷背面电极、背面电场以及正面电极后，测试电性能。
优选的，对经S3后的类单晶硅片进行水洗以及烘干下料后，再进行S4。
优选的，经S1后类单晶硅片的腐蚀量为0.5-0.6g，反射率控制在10％以下。
优选的，经S2后类单晶硅片的方阻控制在72-78Ω/□。
优选的，经S3后类单晶硅片的刻蚀量控制在0.28-0.3g，背面反射率控制在37％-39％。
优选的，经S5后类单晶硅片的背面氧化铝膜厚控制在25-30nm，背面氮化硅膜厚控制在120-130nm，背面氮化硅折射率控制在2.05-2.10，正面氮化硅膜厚控制在83-86nm，正面氮化硅折射率控制在2.07-2.13。
优选的，经S6后类单晶硅片的光斑控制在35-40nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在处理类单晶时，在碱制绒段，增加了碱粗抛处理以初步处理类单晶硅片表面，另外，通过多次实验得到的最佳碱制绒液配方、工艺参数，并且添加了无醇制绒添加剂，可以有效的控制硅片表面能量较低处及能量较高处的反应速率比例，同时可降低制绒液表面张力，提高制绒液在硅片表面的铺展性，从而使制绒反应更加均匀，得到更好的减反射效果，易于形成类似于单晶硅片制绒后的金字塔绒面，并且较为均匀的金字塔绒面，有利于PECVD镀膜时更加有利于正面氮化硅膜厚的均匀分布，从而使得类单晶叠加PERC技术后的电性能得到进一步提升。
本发明在处理类单晶硅片时，类单晶硅片所采用的刻蚀清洗方式是碱抛光，类单晶硅片经制绒处理后，其双面均存在有金字塔表面结构，经碱抛光处理后，背面金字塔塔脊首先被腐蚀，随着刻蚀量的逐渐增大，金字塔合并程度增大，形成较为明显的镜面结构，因此，碱抛处理后的类单晶硅片背面反射率可与单晶的背面反射率相近，从而增加了对长波长的吸收。除了碱抛处理后的硅片背面反射率较高之外，由于其背面的镜面结构，硅片表面比表面积较小，从而复合较小，少子寿命随之得到进一步提升，另外，背面的镜面结构也是的背面镀氧化铝及氮化硅钝化膜时，膜厚较为均匀，钝化效果进一步提升，激光刻槽工序处理膜厚较为均匀的背面钝化膜效果较好，印刷后的铝浆与硅片背面能够接触紧密，烧结时共烧更加均匀，从而形成更为均匀的合金层，因此，类单晶PERC电池片由于背面碱抛的作用，其电性能参数中开路电压及短路电流都有一定幅度的提升。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种类单晶PERC太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
S1、制绒：配制初配液：碱粗抛槽中KOH：DI水按照4：1的比例进行配液，温度为60℃，时间为150s；碱制绒槽中KOH：DI水按照5：1的比例进行配液，温度为84℃，制绒时间为400s，并向制绒槽中加入一定量的无醇制绒添加剂。酸洗槽中：HCl:KOH：DI水按照1:2:10的比例进行配液，温度为65℃，时间为200s。
按照上述碱制绒配方配液结束后，对类单晶硅片进行碱制绒，制绒后类单晶硅片的腐蚀量为0.05-0.06g、反射率可稳定保持在10％以下。
S2、扩散：小氮流量为150ml/min，氧流量为200ml/min，时间为500s。
经S1后的类单晶硅片表面通过POCL3液态扩散源热扩散法制备P-N结，调整扩散温度为800℃、时间为75min，并将方阻控制在72-78Ω/□。
S3、碱抛：配制初配液：碱抛槽碱制绒槽中KOH：DI水按照1：15的比例进行配液，配热水比例为100％，温度为72℃，制绒时间为180S，并向碱抛槽中加入一定量的无醇碱抛添加剂；后碱洗槽中KOH：DI水按照1：15的比例进行配液，配热水比例为100％，温度为60℃，时间为100s；第一道酸洗槽中HCl：：H2O2:DI水按照1.2：1:1.5的比例进行配液，配热水比例为70％，温度为30℃，时间为100s；第二道酸洗槽中HF：DI水按照1：15的比例进行配液，温度为25℃常温，时间为100s；
按照上述碱抛配方配液结束后，经S2后的类单晶硅片放入碱抛槽内，经碱抛、后碱洗、酸洗、水洗以及烘干后下料，使得硅片刻蚀量控制在0.3g，碱抛后的背面反射率可达38％左右。
S4、退火：氧流量为1000ml/min，通氧时间为300s，温度为750℃、总退火时间为90min。经S3处理后的类单晶硅片退火处理后，可正常流至下一道工序。
S5、镀膜：背面氧化铝镀膜工艺为：TMA流量为500mg/min，Ar流量为600sccm，N2O流量为800sccm，温度为300℃，带速为190cm/min；背面氮化硅镀膜工艺为：NH3：SiH4＝2.5:1，温度为500℃，带速为220cm/min。正面氮化硅镀膜工艺为：NH3：SiH4＝3:1，温度为400℃，带速为175cm/min。
按照上述工艺方案设置后，经S4退火后的类单晶硅片镀膜后，使得硅片背面镀膜氧化铝膜厚控制在30nm，背面氮化硅膜厚控制在130nm，背面氮化硅折射率控制在2.10，正面氮化硅膜厚控制在86nm，正面氮化硅折射率控制在2.13。
S6、激光刻槽：激光功率为90％，频率为500KHZ。
按照上述工艺方案设置后，经S5镀膜后的类单晶硅片光斑直接控制在40nm。
S7、丝印：在经S6后的类单晶硅片依次印刷背面电极、背面电场以及正面电极后，测试电性能。
对比实验：按照本发明中所提及的针对类单晶PERC优化后的工艺参数，对比同类型的常规多晶PERC，电性能中转换效率、开路电压、短路电流及填充因子均有不同程度的提升，具体如下表1所示：
表1
根据表1内的数据可以很明显的得出，通过本实施例得到的类单晶硅片的各项电学性能数据均相比常规硅片有了显著的提升，效果非常好，很值得推广。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
