一种提升太阳电池转换效率的后处理方法
【专利摘要】一种提升太阳电池转换效率的后处理方法，以制备好的太阳电池为衬底，在制备好的太阳电池前表面进行后处理工艺。其实现流程整体上分成两节：第一节为常规太阳电池制备流程：制绒清洗及干燥、高温扩散、二次清洗、氮化硅沉积、丝网印刷和烧结测试，第二节为后处理流程：前驱溶液沉积烘干和退火测试。本发明在太阳电池衬底的前表面采用喷涂法沉积氧化硅前驱溶液，烘干、退火后形成氧化硅膜层，得到“氧化硅/氮化硅”双层减反射膜。
【专利说明】一种提升太阳电池转换效率的后处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳电池，尤其是晶体硅太阳电池的后处理方法。
【背景技术】
[0002] 太阳电池研制、生产的主要任务是降低成本，提高转换效率，并保证使用过程中 的稳定性。降低成本可以通过物料替换（￥611皿13叩，〇111111311211011，1611」；[1^13叩，61：· al.，Solar Energy，Vol. 95, 2013:265-270)的方式实现，转换效率提升有多种实现方式， 包括降低表面反射率（Yehua Tang, Chunlan Zhou, Su Zhou, et. al.，Chinese Journal of Chemical Physics, Vol. 26 (1)，2013:102-108)、电池结构改进（中国科学院电工研究所， 一种硼（B)扩散掺杂的方法，201210301219. 6)和设备结构改造（中国科学院电工研究所， 一种扩散炉炉口回流部件，201210073355. 4)。就太阳电池使用稳定性而言，电压诱导衰减 (Potential Induced Degradation :PID)效应成为目前广泛关注的热点问题之一。太阳电池 在运行过程中，系统电压使边框和电池片之间形成了一个负偏压，造成组件输出功率降低， 这种由于偏压诱导造成的功率衰减现象称为电压诱导衰减（即PID)效应。偏压大小取决 于阵列数量、逆变器类型和组件在阵列中所处的位置，安装在阵列中不同位置的太阳电池 板形成的偏压值各不相同，导致不同程度的漏电，因此PID效应影响的程度也不同。
[0003] 为了减缓PID效应的影响，从组件结构进行再设计、安装监控及辅料性能改进等方 面着手确实能够实现PID效应的缓解，然而并无法从本质上消除PID效应的影响。人们曾经 认为，太阳电池生产过程及工艺流程变化不会影响太阳电池应用，然而情况正好相反。太阳 电池片是光伏组件应用的最基本单元，其制备各流程、步骤、工艺参数以及所用材料等对组 件使用的稳定性有至关重要的作用，会对组件应用造成影响。太阳电池组件在高偏压下迫 使玻璃中的钠形成正离子，钠离子自由运动穿过封装胶膜向太阳电池表面扩散，在太阳电池 表面的氮化娃膜层聚集（V. Naumann, C. Hagendorf, S. Grosser, M. Werner, J. Bagdahn, Energy Procedia, Proceedings of the2ndinternational conference on crystalline silicon photovoltaics silicon PV2012, Vol. 27, 2012:1-6)，所形成的电场与太阳电池发射极结区电 场相互叠加而削弱pn结的作用，降低局域并联电阻形成局域漏电，导致电池失效，因此太阳 电池制备流程、工艺、参数的设计直接关系到应用的稳定性，影响太阳电池性能的参数都会在 应用过程中影响 PID 效应（Pingel S, Frank 0, Winkler M, et al.，Photovoltaic Specialists C onference(PVSC), 201035thIEEE, 2010:002817-002822.) 〇
[0004] 因此，太阳电池片性能研究及改进是消除组件应用过程中PID效应影响的本质所 在。由于减反射膜相对其他工艺来说更容易调节和控制，所以太阳电池前表面的氮化硅 减反射膜成为目前一种被积极推崇并广泛使用的手段之一。有研究者对单层膜进行研究 和改进：通过进行衬底表面预处理（工艺气体等离子体轰击或者非工艺气体等离子体轰 击），或者控制工艺参数改变减反射膜沉积条件，提高减反射膜折射率，通过抑制太阳电池 的漏电流或者提高减反射膜层的电导率的方式来阻止带电离子在减反射膜层表面积累，从 而达到缓解组件PID效应的目的。然而，减反射膜层折射率提高会造成太阳电池转换效率 降低。有研究者采用双层减反射膜（Pingel S, Frank 0, Winkler M, et al.，Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 201035th IEEE. IEEE, 2010:002817-002822.)同时兼顾光 利用和PID效应，使太阳电池既能实现高的转换效率，又具有抗PID效应的性能。也有研究 者采用了多层减反射膜的方式，但结果表明，相对于双层减反射膜来说，当减反射膜达到三 层以上时，所实现的PID效应并没有进一步改善，也无法消除PID效应的影响。
[0005] 可见，双层减反射膜是太阳电池片中相对较为理想的抑制甚至消除组件应用 中PID效应的方法。有多种方式能够实现太阳电池表面双层减反射膜的制备：溶胶 凝胶（R. B. Pettit, C. J. Brinker，C. S. Ashley, Solar Cells, Vol. 15, 1985:267-278 ; Shui-Yang Lien, Dong-Sing ffuu, ffen-Chang Yeh, et al. , Solar Energy Materials&Solar Cells，Vol.90,2006:2710_2719)、热氧化（J.Zhao，A.Wang，P.Altermatt，M. A.Green，Applied Physics Letters，Vol. 66, 1995:3636-36338)、真空蒸发（Jianhua Zhao, Aihua Wang, Martin A. Green, IEEE transactions on electron devices, Vol. 41 (9 ),1994:1592-1594)等。其中旋涂溶胶凝胶直接在衬底表面制备双减反射膜容易造成 衬底表面的污染，也不具有良好的氢钝化效果，且旋涂方式不利于产业化推广；高温热 氧化方式能够实现很好的表面钝化效果，但是高温过程容易造成杂质污染，且耗时长，不 利于生产成本控制；而真空蒸发的设备成本较高、产量低，也不利于生产转型。目前生 产上普遍采用稳定、易控、操作简单的等离子增强化学气相沉积（PECVD)法，基于这种工 艺方式，研究者研究抗PID效应的膜层，有的通过控制工艺参数在衬底表面沉积不同折 射率的减反射膜层（S. Winderbaum, F. Yun, 0· Reinhold, Journal of Vacuum Science and Technology A, Vol. 15(3)，1997:1020-1025)，国内也有厂家采用这种方式来制备具有抗 PID的减反射膜层（镇江大全太阳能有限公司，抗PID效应的太阳能电池片及其制造方 法，201310201143. 4);由于非晶硅层具有更好的导电性，可避免组件胶膜中电荷聚集，有 的厂家制备了"非晶硅/氮化硅"和"氮化硅/非晶硅/氮化硅"结构的减反射膜层（常 州天合光能有限公司，能抗PID效应的太阳电池钝化减反膜，201310008588. 0)。也有的 导入不同的前驱气体，依次沉积不同的膜层构成钝化减反射膜层，如导入一氧化二氮（即 笑气）后，可制备成"氧化硅/氮化硅"双层减反射膜（中节能太阳能科技（镇江）有限 公司，一种抗PID效应的晶体硅太阳能电极及其制备方法，201310354011. 5 ;上海神舟新 能源发展有限公司，一种抗PID晶硅太阳能电池，201320484943. 7);也可以制备成"氮化 硅/氧化硅"抗PID双层减反射膜（镇江大全太阳能有限公司，具有抗PID效应镀膜的 晶体硅电池片，201320292810. X);还可以制备成"氮硅氧/氧化硅"抗PID双层减反射膜 (东方电气集团（宜兴）迈吉太阳能科技有限公司，一种制备具有抗PID效应的减反射膜 方法）。此外，在光诱导电镀激光掺杂选择性发射极太阳电池的研究制备的发展过程中， 还形成了一种新的双减反射膜层制备方式：先采用PECVD方式沉积单层氮化硅膜层，然 后再采用旋涂方式在氮化娃膜层上沉积上氧化娃膜（Zhou Chunlan, Li Tao, Song Yang, et al·，Solar Energy, Vol. 85, 2011:3057-3063)，制备得到"氧化娃/氮化娃"双层减反射膜 结构的选择性发射极太阳电池，其主要目的是利用旋涂的氧化硅层防止光诱导电镀过程中 发生过渡现象，以避免太阳电池转换效率的降低（中国科学院电工研究所，专利申请号： 201110177712. 7)，相对来说，这种双层减反射膜的制备方式简单，成本低，但是旋涂方式不 利于向产业化行业转型。
[0006] 综上所述，双减反射膜是从太阳电池本身来避免甚至消除组件应用过程中PID效 应影响的主要方式之一。从膜层性质上来说，高折射率的减反射膜层会造成光吸收增大， 抑制太阳电池光利用，从而降低太阳电池转换效率；而低折射率的减反射膜层却不利于抗 PID效应的影响。从制备方式来说，旋涂溶胶凝胶方式不利于产业化实现、高温氧化方式生 产成本过高且周期长，而真空蒸发方式也不适用于太阳电池生产。由此，发明简洁、易于产 业化的方式制备既具有抗PID效应的双层减反射膜，又能够提升转换效率，成为目前太阳 电池研制的紧急任务之一。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是克服上述双层减反射膜制备方式的不足，提出一种太阳电池的后 处理方法，实现太阳电池双层膜的制备。采用本发明一种提升太阳转换效率的后处理方法 对目前常规太阳电池进行后处理，不仅使太阳电池能够抗PID效应，而且能够有效提高太 阳电池的转换效率，可使其转换效率提升0.2% (abs.)以上。
[0008] 本发明一种提升太阳电池转换效率的后处理方法，其特点在于是以目前制备好的 太阳电池为衬底，在制备好的太阳电池前表面进行后处理工艺而完成的。具体来说，是按照 目前的方法制备太阳电池，以制备好的太阳电池为衬底，在其前表面进行后处理，即采用喷 涂的方式在制备好的太阳电池前表面沉积氧化硅前驱溶液，经烘干、退火后形成氧化硅膜 层，从而实现太阳电池前表面"氧化硅/氮化硅"双层减反射膜的制备。
[0009] 本发明一种提升太阳电池转换效率的后处理方法，其实现流程整体上分成两节： 第一节为常规太阳电池制备流程，工艺过程为制绒清洗、高温扩散、二次清洗、氮化硅沉积、 丝网印刷和烧结、测试，第二节为后处理流程：前驱溶液沉积和退火、测试。
[0010] 本发明后处理方法的工艺步骤具体如下：
[0011] 第一节常规太阳电池制备流程，包括：
[0012] (1)(1)制绒清洗及干燥
[0013] 腐蚀清洗待制备的衬底表面。对于单晶硅片衬底采用碱溶液：氢氧化钾或者氢氧 化钠溶液进行腐蚀；对于多晶硅衬底则采用硝酸和氢氟酸的混合溶液进行腐蚀清洗。腐蚀 清洗的主要目的一是将硅片表面的损伤层去除，以减少表面复合速率，二是在衬底表面形 成具有良好减反射效果的结构，以提高太阳电池的入射光利用。腐蚀完成后，采用高纯去离 子水充分清洗衬底，然后将衬底表面充分干燥；
[0014] ⑵高温扩散
[0015] 在800?900°C条件下将步骤（1)制备好的衬底在扩散炉中进行扩散，使硅片前表 面薄层由于杂质补偿实现反型，形成晶体硅太阳电池发射极；
[0016] ⑶二次清洗
[0017] 高温扩散后，衬底周边形成了反型层，会造成太阳电池输出参数的降低，因此需要 在电池制备之前将衬底周边的反型层去除。将经步骤（2)扩散好的硅片进行湿法刻边，一 方面去除衬底背面及周边形成的反型层，另一方面，将步骤（2)中在衬底前表面形成的磷 娃玻璃层清洗干净，并充分清洗后干燥；
[0018] (4)氮化硅沉积
[0019] 在300?500°C条件下，将步骤（3)制备的衬底采用等离子增强化学气相沉积 (PECVD)法在其前表面沉积80nm的氮化硅膜，沉积的氮化硅既是前表面的减反射膜，也是 前表面的钝化膜层；
[0020] (5)丝网印刷
[0021] 采用丝网印刷的方式分别在步骤（4)制得的衬底背面电极区沉积银铝浆，烘干 后，在所述衬底背面非电极区域沉积铝浆料，烘干后，再在所述衬底前表面沉积银浆料；
[0022] (6)烧结、测试
[0023] 将制备好电极的衬底置于快速烧结炉进行烘干和烧结。烘干的目的主要是将衬底 背面及前表面浆料中有机溶剂充分挥发，然后在780?850°C温度范围、空气或者氮气氛围 条件下烧结，使电极与衬底之间通过合金方式形成良好的欧姆接触，同时在衬底背面实现 铝掺杂形成背场。
[0024] 至此，完成了目前常规太阳电池的制备，可以对所制备的太阳电池进行输出性能 测试；
[0025] 第二节后处理流程，包括：
[0026] (7)前驱溶液沉积
[0027] 以已完成所述步骤（1)-(6)的常规太阳电池为衬底，进行提升转换效率的后处理 工艺。即以制备完成的常规太阳电池为衬底，采用喷涂法在太阳电池的前表面沉积氧化硅 前驱溶液，然后在l〇〇°C温度、空气氛围下进行烘干。所述的氧化硅前驱溶液为有机溶液，其 溶质为硅氧聚合物，溶剂为酒精或者异丙醇，浓度为〇. 5?10. 0% ;
[0028] (8)退火、测试
[0029] 将经步骤（7)沉积了前驱溶液的常规太阳电池在200?450°C温度范围、空气或者 氮气氛围条件下退火10?120s，形成氧化硅膜层。至此完成了本发明一种提升太阳电池转 换效率的后处理流程，同时在常规太阳电池前表面形成抗PID的太阳电池双层减反射膜结 构。
[0030] 所述的步骤（1)-(6)是目前晶体硅太阳电池生产的制备流程。本发明的特征在于 其以目前制备完成的常规太阳电池为衬底，在太阳电池前表面采用喷涂的方式沉积一层氧 化硅薄膜的前驱溶液，即所述步骤（7);其特征还在于所述的步骤（8)退火过程中，前驱溶 液进一步分解，在太阳电池前表面形成氧化硅薄膜，从而使太阳电池前表面具有"氧化硅/ 氮化硅"双层减反射膜结构，成为具有抗PID效应的太阳电池。所述氧化硅膜层具有一定碳 含量。
[0031] 利用本发明方法制备的太阳电池前表面具有双层减反射膜结构，能够改善太阳电 池前表面的入射光利用率，提高太阳电池短路电流，从而提升太阳电池的转换效率。太阳电 池前表面形成的氧化硅薄膜能够很好地将太阳电池前表面的电极栅线遮盖掩蔽，更好地避 免太阳电池前表面电极栅线被氧化，增强太阳电池性能的稳定性。太阳电池表面形成的氧 化硅膜层具有一定的碳含量，能够改善膜层性能，达到太阳电池抗PID效应的效果。
[0032] 本发明具有以下优点：
[0033] (1)太阳电池制备流程简单，基于目前太阳电池常规制备方法实现，与目前生产流 程相互兼容，容易实现，无需对生产、操作人员进行额外培训，节省人员成本；
[0034] (2)所用溶剂为常见的有机溶剂，成本低廉；
[0035] (3)膜层沉积方式采用喷涂法，工艺简单，操作方便，可重复性强，产业化转型快；
[0036] (4)在现有太阳电池前表面形成的氧化硅能够降低太阳电池前表面反射率，有效 改善太阳电池短路电流，提高太阳电池转换效率，使太阳电池转换效率提升〇. 2% (abs.) 以上；
[0037] (5)制备的太阳电池具有抗PID特性，增加了太阳电池的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 图1本发明方法工艺流程示意图；
[0039] 图2常规太阳电池结构示意图；
[0040] 图3本发明方法所制备的太阳电池结构示意图。
【具体实施方式】
[0041] 以下结合附图及【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0042] 本发明以目前一般生产方式实现的太阳电池为衬底，采用喷涂的方式在太阳电池 的前表面沉积氧化硅前驱溶液，在100°c条件下烘干后，再在200?450°C范围内、空气或者 氮气氛围条件下退火10?120s。
[0043] 图1所示为本发明方法流程示意图，本发明方法的工艺流程分两节：第一节常规 太阳电池制备流程S-ι和第二节后处理流程S-2。
[0044] 1、第一节常规太阳电池制备流程S-1的工艺步骤与目前常规太阳电池制备流程 相同。
[0045] 如图1所示，第一节常规太阳电池制备流程S-1包括：
[0046] 步骤S-101制绒清洗及干燥：首先将硅片衬底N-010进行制绒清洗及干燥；采用 氢氧化钾或者氢氧化钠溶液对单晶硅片腐蚀，采用酸溶液对多晶硅衬底腐蚀，以去除硅片 表面的切割损伤层，同时使衬底表面形成具有良好减反射效果的结构表面N-011，降低太阳 电池的表面反射和表面载流子复合速率，然后采用高纯去离子水充分清洗并干燥硅片衬底 N-010 ；
[0047] 步骤S-102高温扩散：将步骤S-101烘干后的硅片衬底N-010在800?900°C条 件下进行高温磷扩散，使前表面进行杂质补偿而反型，制备太阳电池发射极N-012 ;
[0048] 步骤S-103二次湿法清洗：将经步骤S-102高温扩散后的硅片衬底N-010进行二 次清洗，以去除硅片周边及背面在高温扩散过程中形成的反型层，同时将硅片衬底N-010 前表面形成的磷硅玻璃层清洗干净，并干燥。
[0049] 步骤S-104氮化硅沉积：步骤S-103完成后，将硅片衬底N-010在300?500°C温 度范围内进行氮化硅沉积，采用等离子增强化学气相沉积（PECVD)法在硅片衬底N-010的 前表面沉积80nm的氮化硅减反射膜N-013。氮化硅减反射膜层N-013的折射率约为2. 1， 非晶态的氮化硅膜层由于含有大量的氢，因此该氮化硅减反射膜层N-013对于太阳电池来 说还具有表面钝化的作用，以进一步降低太阳电池的表面反射和表面复合速率。
[0050] 步骤S-105丝网印刷：采用丝网印的方式在步骤S-104制备得到的衬底背面电极 区沉积银铝浆料，烘干后，在所述衬底背面的非电极区沉积铝浆料，再烘干，再在所述衬底 的前表面电极区沉积银浆料；
[0051] 步骤S-106烧结：将步骤S-105制得的衬底置于快速烧结炉中，在约780?850°C 温度范围进行烧结，使得衬底的前表面及背表面电极与衬底之间通过合金方式形成良好的 欧姆接触，成为太阳电池的前表面电极N-014及背面电极N-015,同时促使背面铝向硅中掺 杂，形成太阳电池背场N-016。
[0052] 至此，完成了如图2所示的常规结构太阳电池的制备，该太阳电池的前表面为氮 化硅单层减反射膜。该太阳电池所实现的转换效率可以通过I-V测试得到。
[0053] 2、第二节后处理流程S-2,包括：
[0054] 步骤S-201前驱溶液沉积、烘干：采用喷涂法在第一节制得的常规太阳电池的前 表面沉积氧化硅前驱溶液：将配制好的浓度为〇. 5?10%的氧化硅前驱溶液采用喷涂的方 式沉积在太阳电池前表面，在l〇〇°C条件下烘干。
[0055] 步骤S-202退火、测试：将完成了步骤S-201即氧化硅膜前驱溶液沉积的太阳电池 在200?450°C温度范围、空气或者氮气氛围条件下退火10?120s，在此退火条件下太阳 电池前表面沉积的氧化硅前驱溶液发生分解，形成具有一定碳含量的氧化硅膜层M-017,氧 化硅膜层M-017均匀覆盖在整个太阳电池前表面，得到前表面具有"氧化硅/氮化硅"双减 反射膜结构的太阳电池，如图3所示，该太阳电池具有抗PID效应。
[0056] 相对于常规结构太阳电池，采用本发明方法制备的太阳电池具有"氧化硅/氮化 硅"双减反射膜结构，其中最外层氧化硅具有一定的碳含量，能够有效降低表面反射率，提 商太阳电池的短路电流，使太阳电池的转换效率能够提商0.2% (abs.)以上。
[0057] 以下具体实施例中，制绒和二次清洗设备为Rina设备，高温扩散、PECVD及快速 烘干烧结炉为Centrotherm设备，丝网印刷机是ASYS设备，太阳电池测试为Burger设备。 为了能够将本发明的具体实现方式实现产业化转型，将硅氧聚合物的有机溶液沉积后的烘 干和退火进行集成，采用Centrotherm快速烘干烧结炉进行烘干和退火，其中烘干温度为 100°C，而退火峰值温度为200?450°C，退火时间为10?120s，所述氧化硅前驱溶液浓度 为 0· 5 ?10%。
[0058] 实施例1
[0059] 1、将156X 156mm2的P型晶体硅片（多晶）在Rina设备中进行酸腐蚀制绒、充分 清洗后用氮气吹干后备用；
[0060] 2、将Centrotherm高温扩散/氧化炉温度升高至800°C，将步骤1制备好的清洁娃 片放置在恒温区域进行磷扩散，使硅片前表面形成n-type发射极；
[0061] 3、将步骤2制得的硅片采用Rina设备进行二次湿法刻蚀、清洗，一方面是去除衬 底周边及背面在高温扩散中形成的反型层，另一方面是将磷硅玻璃层清洗干净；
[0062] 4、完成步骤3后，将硅片直接放置在Centrotherm公司管式"等离子增强化学气相 沉积设备"中，在300°C条件下沉积氮化硅减反射膜，所沉积氮化硅减反射膜厚度约80nm，折 射率约2. 1 ;
[0063] 5、将步骤4制得的硅片采用ASYS丝网印刷机在其背面印刷银铝浆料，烘干后再印 刷铝浆料，再烘干后在硅片的前表面印刷银浆料；
[0064] 6、将经步骤5完成电极印刷的娃片置于Centrotherm快速烘干烧结炉中进行烘 干、烧结，烧结的峰值温度为780°C。至此完成常规太阳电池的制备。采用Burger测试其 I-V特性，常规太阳电池短路电流为8. 695A，转换效率为17. 52% ;
[0065] 7、配制氧化硅膜层前驱溶液：以酒精为溶剂，硅氧聚合物为溶质，配制硅氧聚合物 的酒精溶液，溶液浓度为10. ο %。以步骤6制得的常规太阳电池为衬底，采用喷涂的方式将 所配制的浓度为10. 0%的硅氧聚合物酒精溶液均匀地沉积在所述常规太阳电池的前表面。 [0066] 8、将Centrotherm快速烘干烧结炉的烘干区域温度设定为KKTC，空气氛围下退 火峰值温度为300°C，退火时间为120s，将完成步骤7即前表面沉积了硅氧聚合物酒精溶液 的太阳电池传送至Centrotherm快速烘干烧结炉进行烘干、退火。太阳电池前表面沉积的 前驱溶液在退火条件下充分分解，在前表面形成氧化硅膜层，从而实现太阳电池具有"氧化 硅/氮化硅"的双减反射膜结构。至此完成了具有双减反射膜层且抗PID太阳电池的制备。
[0067] 9、采用Burger测试双减反射膜太阳电池的I-V特性，其短路电流为8. 814A，转换 效率为17. 79%。由此，采用本发明一种提升太阳电池转换效率的后处理方法对常规太阳电 池进彳丁后处理后，实现太阳电池短路电流提商119mA，转换效率提商0. 27 %。
[0068] 实施例2
[0069] 1、将衬底为156X 156mm2的P型晶体硅片（多晶）在Rina设备中进行酸腐蚀制 绒、充分清洗后用氮气吹干后备用；
[0070] 2、将Centrotherm高温扩散/氧化炉温度升高至830°C，将步骤1制备好的清洁娃 片放置在恒温区域进行磷扩散，使硅片前表面形成n-type发射极；
[0071] 3、将步骤2制得的硅片采用Rina设备进行二次湿法刻蚀、清洗，一方面去除衬底 周边及背面在步骤2高温扩散中形成的反型层，另一方面将磷硅玻璃层清洗干净；
[0072] 4、将步骤3制得的硅片直接放置在Centrotherm公司管式"等离子增强化学气相 沉积设备"中，在450°C条件下沉积氮化硅减反射膜，所沉积氮化硅减反射膜的厚度约80nm， 折射率约2. 1 ;
[0073] 5、采用ASYS丝网印刷机在步骤4制得的硅片背面印刷银铝浆料，烘干后再印刷铝 浆料，再烘干后在硅片前表面印刷银浆料；
[0074] 6、将印刷了电极的硅片在Centrotherm快速烘干烧结炉中进行烘干、烧结，烧结 的峰值温度为830°C。至此完成常规太阳电池的制备。采用Burger测试该常规太阳电池的 I-V特性，该常规太阳电池短路电流为8. 641A，转换效率为17. 39% ;
[0075] 7、配制氧化硅膜层前驱溶：以酒精为溶剂，硅氧聚合物为溶质，配制硅氧聚合物的 酒精溶液，溶液浓度为8%。以经步骤6制备完成的常规太阳电池为衬底，采用喷涂的方式 将所配制的浓度为8%的硅氧聚合物酒精溶液均匀地沉积在所述常规太阳电池的前表面；
[0076] 8、将Centrotherm快速烘干烧结炉的烘干区域温度设定为100°C，氮气氛围下退 火峰值温度为200°C，退火时间为30s，将完成步骤7即前表面沉积了硅氧聚合物酒精溶液 的太阳电池传送至Centrotherm快速烘干烧结炉进行烘干、退火。太阳电池前表面沉积的 前驱溶液在退火条件下充分分解，在前表面形成氧化硅膜层，从而实现太阳电池具有"氧化 硅/氮化硅"的双减反射膜结构，至此完成了具有双减反射膜层且抗PID太阳电池的制备。
[0077] 9、采用Burger测试双减反射膜太阳电池的I-V特性，其短路电流为8. 742A，转换 效率为17. 62%。由此，采用本发明一种提升太阳电池转换效率的后处理方法对常规太阳电 池进彳丁后处理后，实现太阳电池短路电流提商101mA，转换效率提商0. 23%。
[0078] 实施例3 :
[0079] 1、将156X 156mm2的P型晶体硅片（多晶）在Rina设备中进行酸腐蚀制绒、充分 清洗后用氮气吹干后备用；
[0080] 2、将Centrotherm高温扩散/氧化炉温度升高至830°C，将步骤1制备好的清洁娃 片放置在恒温区域进行磷扩散，使硅片前表面形成n-type发射极；
[0081] 3、将步骤2完成的硅片采用Rina设备进行二次湿法刻蚀、清洗，一方面去除衬底 周边及在背面在高温扩散中形成的反型层，另一方面将磷硅玻璃层清洗干净；
[0082] 4、完成步骤3后，将硅片直接放置在Centrotherm公司管式"等离子增强化学气相 沉积设备"中，在500°C条件下沉积氮化硅减反射膜，所沉积氮化硅减反射膜厚度约80nm，折 射率约2. 1 ;
[0083] 5、采用ASYS丝网印刷机在步骤4制得的硅片背面印刷银铝浆料，烘干后再在此硅 片背面印刷铝浆料，烘干后，在此硅片的前表面印刷银浆料；
[0084] 6、将经步骤5完成电极印刷的硅片置于Centrotherm快速烘干烧结炉中进行烘 干、烧结，烧结的峰值温度为850°C。至此完成常规太阳电池的制备。采用Burger测试其 I-V特性，常规太阳电池短路电流为8. 607A，转换效率为17. 34% ;
[0085] 7、配制氧化硅膜层前驱溶液：以异丙醇为溶剂，硅氧聚合物为溶质，配制硅氧聚合 物的异丙醇溶液，溶液浓度为10. 〇%。以步骤6制备得的常规太阳电池为衬底，采用喷涂的 方式将所配制的浓度为10. 0%的硅氧聚合物异丙醇溶液均匀地沉积在所述常规太阳电池 的前表面；
[0086] 8、将Centrotherm快速烘干烧结炉的烘干区域温度设定为KKTC，空气氛围下退 火峰值温度为300°C，退火时间为10s，将完成步骤7即前表面沉积了硅氧聚合物异丙醇溶 液的太阳电池传送至Centrotherm快速烘干烧结炉进行烘干、退火。太阳电池前表面沉积 的前驱溶液在退火条件下充分分解，在前表面形成氧化硅膜层，从而实现太阳电池具有"氧 化硅/氮化硅"的双减反射膜结构。至此完成了具有双减反射膜层且抗PID太阳电池的制 备。
[0087] 9、采用Burger测试双减反射膜太阳电池的I-V特性，其短路电流为8. 762A，转换 效率为17.64%。由此，采用本发明后处理方法对常规太阳电池进行后处理后，太阳电池短 路电流提高155mA，转换效率提高0. 30%。
[0088] 实施例4 :
[0089] 1、将衬底为156X 156mm2的P型晶体硅片（多晶）在Rina设备中进行酸腐蚀制 绒、充分清洗后用氮气吹干后备用；
[0090] 2、将Centrotherm高温扩散/氧化炉温度升高至90(TC，将步骤1制备好的清洁娃 片放置在恒温区域进行磷扩散，使硅片前表面形成n-type发射极；
[0091] 3、将步骤2制得的硅片采用Rina设备进行二次湿法刻蚀、清洗，一方面去除衬底 周边及背面在步骤2中形成的反型层，另一方面将磷硅玻璃层清洗干净；
[0092] 4、将步骤3制得的硅片直接放置在Centrotherm公司管式"等离子增强化学气相 沉积设备"中，在450°C条件下沉积氮化硅减反射膜，所沉积氮化硅减反射膜的厚度约80nm， 折射率约2. 1 ;
[0093] 5、采用ASYS丝网印刷机在步骤4制得的硅片背面印刷银铝浆料，烘干后再在此硅 片背面印刷铝浆料，烘干后，在此硅片的前表面印刷银浆料；
[0094] 6、将印刷了电极的硅片在Centrotherm快速烘干烧结炉中进行烘干、烧结，烧结 的峰值温度为830°C。至此完成常规太阳电池的制备。采用Burger测试其I-V特性，常规 太阳电池短路电流为8. 593A，转换效率为17. 33% ;
[0095] 7、配制氧化硅膜层前驱溶：以酒精为溶剂，硅氧聚合物为溶质，配制硅氧聚合物的 酒精溶液，溶液浓度为〇. 5%。以步骤6制备完成的常规太阳电池为衬底，采用喷涂的方式 将所配制的浓度为0. 5%的硅氧聚合物酒精溶液均匀地沉积在所述常规太阳电池的前表 面；
[0096] 8、将Centrotherm快速烘干烧结炉的烘干区域温度设定为KKTC，氮气氛围下退 火峰值温度为450°C，退火时间为30s，将完成步骤7即前表面沉积了硅氧聚合物酒精溶液 的太阳电池传送至Centrotherm快速烘干烧结炉进行烘干、退火。太阳电池前表面沉积的 前驱溶液在退火条件下充分分解，在前表面形成氧化硅膜层，使太阳电池具有"氧化硅/氮 化硅"的双减反射膜结构，至此完成了具有双减反射膜层且抗PID太阳电池的制备。
[0097] 采用Burger测试双减反射膜太阳电池的I-V特性，其短路电流为8. 707A，转换效 率为17.55%。由此，采用本发明后处理方法对常规太阳电池进行后处理后，太阳电池短路 电流提高114mA，转换效率提高0. 22 %。
【权利要求】
1. 一种提升太阳电池转换效率的后处理方法，其特征在于，所述的后处理方法包括以 下步骤： 第一节，常规太阳电池制备流程： (1) 制绒清洗及干燥：腐蚀清洗待制备的衬底表面，并充分干燥； (2) 高温扩散：在高温条件下将步骤（1)中制备好的衬底进行磷扩散，形成n-type发 射极； (3) 二次清洗：将步骤（2)中扩散好的衬底进行湿法刻边、清洗并干燥； (4) 氮化硅沉积：将步骤（3)制得的衬底采用等离子增强化学气相沉积法在衬底前表 面沉积氮化硅减反射膜； (5) 丝网印刷：采用丝网印刷的方式分别在步骤（4)制得的衬底前表面沉积银浆料，在 所述衬底背表面的电极区沉积银铝浆，在所述衬底背面非电极区域沉积铝浆料； (6) 烧结、测试：将完成步骤（5)丝网印刷的衬底进行烧结，形成良好的电极欧姆接触， 完成常规太阳电池的制备； 第二节，后处理流程： (7) 前驱溶液沉积、烘干：以步骤（6)制备好的常规太阳电池为衬底，采用喷涂法在其 前表面沉积氧化硅前驱溶液、并在l〇〇°C条件下进行烘干，使前驱溶液中有机溶剂挥发； (8) 退火、测试：将步骤（7)制得的衬底在200?450°C温度范围、空气或者氮气氛围下 退火10?120s，使沉积的氧化硅前驱溶液充分挥发、分解形成氧化硅膜层。
2. 根据权利要求1所述的提升太阳电池转换效率的后处理方法，其特征在于，经后处 理的太阳电池前表面为"氧化硅/氮化硅"双减反射膜，所述氧化硅是以常规太阳电池为衬 底，在前表面采用喷涂法沉积氧化硅前驱溶液，烘干后在退火过程中分解形成的，所述氧化 娃膜膜层含有碳。
3. 根据权利要求1所述的提升太阳电池转换效率的后处理方法，其特征在于所述的前 驱溶液为有机溶液，其中溶质为硅氧聚合物，溶剂为酒精或者异丙醇，所述前驱溶液的浓度 为 0· 5 ?10%。
4. 根据权利要求1所述的提升太阳电池转换效率的后处理方法，其特征在于所述的步 骤（7)中的烘干和步骤（8)的退火在同一链式生产设备中进行。
【文档编号】H01L31/18GK104064623SQ201410226317
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】汤叶华, 周春兰, 王文静, 陈朋, 王亚勋, 王磊, 王孟, 费建明 申请人:中国科学院电工研究所, 欧贝黎新能源科技股份有限公司