CN106653954B - 一种多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于多晶硅太阳能电池技术领域，特别涉及一种多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺。采用钝化反应促进液阿拉伯胶对硅片表面进行预处理，使硅片钝化程度更为均匀、更为可控，符合清洁、无污染操作工艺。
Description
技术领域
本发明属于多晶硅太阳能电池技术领域，特别涉及一种多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺。
背景技术
太阳能电池是一种半导体器件，能够将太阳的光能转换成热能，由于工作时无需水、油、燃料等资源，只需要有光就能发电，因此被称为当代清洁、无污染的可再生资源，而且安装维护简单，使用寿命长、可以实现无人值守，在各领域越来越得到普遍的应用。
多晶硅太阳能电池由于存在大量表面缺陷，影响了电池性能，为了获得较高的光电转换效率，都需要对电池表面进行二氧化硅钝化工艺，钝化层的作用可以概括为：钝化太阳能电池正面，使光生载流子在该界面处的复合速率减小；减小光的反射。
但是由于太阳能电池的硅片与氧气在钝化反应时，钝化温度较高，因此反应后的硅片表面钝化程度往往不好控制，影响电池的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：氧气与硅片反应实现钝化的工艺中，钝化程度往往不易控制，影响电池的性能，
对此本发明提供了一种多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺，具体操作为：
(1)将钝化反应促进液均匀涂刷在扩散后的硅片表面，并低温烘干，其中，钝化反应促进液为阿拉伯胶以45～70g/L的质量浓度溶于去离子水所形成的溶液，涂刷后的烘干温度为60～80℃；
(2)将经过步骤(1)处理的硅片置于高温环境下，并同时通入氮气和氧气的混合气体对硅片进行氧化，
高温环境的温度为700～800℃，氮气和氧气的体积比为1～15：1，通入氮气和氧气的时间为10～30分钟；
(3)完成步骤(2)的氧化后，停止通氧，在氮气气氛下将环境温度降至退火温度进行退火处理，冷却，
其中，退火温度为300～400℃，退火时间持续25～50分钟。
本发明中通过阿拉伯胶对硅片表面进行预处理，提高了硅片后期被钝化的均匀度，可控性更高；且由于阿拉伯胶在高温钝化过程中，受热将逐渐分解成二氧化碳和水而离开，钝化后的硅片表面并无杂质物。因此整个过程可以理解为：事先涂覆在硅片表面的阿拉伯胶起到一种相当于模板的效应，在自身受热分解的过程中，促进了硅片表面被氧化的规整度和均匀度。且本发明中采用的氧化温度相对于现有工艺较低，反应环境更为温和，减轻了高温处理环节对硅片的损伤。
具体实施方式
空白对照
硅片未经任何钝化处理。
对比实施例1
将与上述空白对照中相同材质、规格的硅片直接进行钝化处理，具体操作为：
(1)将硅片置于750℃的高温环境下，并同时通入氮气和氧气的混合气体对扩散后的该硅片的表面进行氧化，氮气和氧气的体积比为7：1，控制通入氮气和氧气的时间为20分钟；
(2)完成步骤(1)的氧化后，停止通氧，在氮气气氛下将温度降至320℃并退火40分钟，冷却。
实施例1
与上述对比实施例1相比，增加了阿拉伯胶对扩散后的硅片表面的预处理环节，其余操作、选材均同对比实施例1：
(1)将阿拉伯胶以50g/L的质量浓度均匀分散于去离子水中作为钝化反应促进液均匀涂刷在扩散后的硅片表面，并在70℃下充分烘干；
(2)将经过步骤(1)处理的硅片置于750℃的高温环境下，并同时通入氮气和氧气的混合气体对该扩散后的硅片表面进行氧化，氮气和氧气的体积比为7：1，控制通入氮气和氧气的时间为20分钟；
(3)完成步骤(2)的氧化后，停止通氧，在氮气气氛下将温度降至320℃并退火40分钟，冷却。
实施例2
与实施例1相比，仅延长了步骤(2)中硅片于750℃氮气气氛下的放置时间，其余操作、选材均同实施例1：
(1)将阿拉伯胶以50g/L的质量浓度均匀分散于去离子水中作为钝化反应促进液均匀涂刷在扩散后的硅片表面，并在70℃下充分烘干；
(2)将经过步骤(1)处理的硅片置于750℃的高温环境下，并同时通入氮气和氧气的混合气体对该扩散后的硅片表面进行氧化，氮气和氧气的体积比为7：1，控制通入氮气和氧气的时间为20分钟，然后停止通氧，在氮气气氛下继续以同样的温度(750℃)对硅片处理10分钟；
(3)完成步骤(2)的操作后，在氮气气氛下将温度降至320℃并退火40分钟，冷却。
实施例3
(1)将阿拉伯胶以62g/L的质量浓度均匀分散于去离子水中作为钝化反应促进液均匀涂刷在扩散后的硅片表面，并在75℃下充分烘干；
(2)将经过步骤(1)处理的硅片置于720℃的高温环境下，并同时通入氮气和氧气的混合气体对该扩散后的硅片表面进行氧化，氮气和氧气的体积比为5：1，控制通入氮气和氧气的时间为25分钟；
(3)完成步骤(2)的氧化后，停止通氧，在氮气气氛下将温度降至340℃并退火40分钟，冷却。
基于上述空白对照、对比实施例1、实施例1、实施例2及实施例3制备的表面经二氧化硅钝化过的硅片，采用相同的现有组装工序分别组装成太阳能电池，并采用统一的检测方法检测：
对比实施例1相比于空白对照，填充因子增加了9.6％；
实施例1相比于空白对照，填充因子增加了19.4％；
实施例2相比于空白对照，填充因子增加了19.3％，与实施例1在效果上几乎一致，这说明：在前期高温下通入氧气和氮气混合气体的20分钟的氧化过程中，硅片表面的阿拉伯胶已经完全分解掉了，因此在无氧条件下继续施加高温，对硅片表面的化学成分已无影响，从而不再影响光电性能；
实施例3相比于空白对照，填充因子增加了18.7％。
Claims (6)
1.一种多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺，其特征在于：所述的制备工艺为，
（1）将钝化反应促进液均匀涂刷在扩散后的硅片表面，并低温烘干，
所述的钝化反应促进液为阿拉伯胶以45～70g/L的质量浓度溶于去离子水所形成的溶液；
（2）将经过步骤（1）处理的硅片置于高温环境下，并同时通入氮气和氧气的混合气体，
所述的高温环境的温度为700～800℃；
（3）完成步骤（2）的氧化后，停止通氧，在氮气气氛下将环境温度降至退火温度进行退火处理，冷却。
2.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中，烘干温度为60～80℃。
3.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺，其特征在于：步骤（2）中所述的混合气体中，氮气和氧气的体积比为1～15：1。
4.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺，其特征在于：步骤（2）中，通入氮气和氧气的时间为10～30分钟。
5.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺，其特征在于：步骤（3）中所述的退火温度为300～400℃。
6.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池用二氧化硅钝化层的制备工艺，其特征在于：步骤（3）中，退火时间持续25～50分钟。
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