本發(fā)明屬于多晶硅太陽能電池技術領域,特別涉及一種多晶硅太陽能電池用二氧化硅鈍化層的制備工藝。
背景技術:
太陽能電池是一種半導體器件,能夠將太陽的光能轉換成熱能,由于工作時無需水、油、燃料等資源,只需要有光就能發(fā)電,因此被稱為當代清潔、無污染的可再生資源,而且安裝維護簡單,使用壽命長、可以實現(xiàn)無人值守,在各領域越來越得到普遍的應用。
多晶硅太陽能電池由于存在大量表面缺陷,影響了電池性能,為了獲得較高的光電轉換效率,都需要對電池表面進行二氧化硅鈍化工藝,鈍化層的作用可以概括為:鈍化太陽能電池正面,使光生載流子在該界面處的復合速率減?。粶p小光的反射。
但是由于太陽能電池的硅片與氧氣在鈍化反應時,鈍化溫度較高,因此反應后的硅片表面鈍化程度往往不好控制,影響電池的性能。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術問題在于:氧氣與硅片反應實現(xiàn)鈍化的工藝中,鈍化程度往往不易控制,影響電池的性能,
對此本發(fā)明提供了一種多晶硅太陽能電池用二氧化硅鈍化層的制備工藝,具體操作為:
(1)將鈍化反應促進液均勻涂刷在擴散后的硅片表面,并低溫烘干,其中,鈍化反應促進液為阿拉伯膠以45~70g/L的質量濃度溶于去離子水所形成的溶液,涂刷后的烘干溫度為60~80℃;
(2)將經過步驟(1)處理的硅片置于高溫環(huán)境下,并同時通入氮氣和氧氣的混合氣體對硅片進行氧化,
高溫環(huán)境的溫度為700~800℃,氮氣和氧氣的體積比為1~15:1,通入氮氣和氧氣的時間為10~30分鐘;
(3)完成步驟(2)的氧化后,停止通氧,在氮氣氣氛下將環(huán)境溫度降至退火溫度進行退火處理,冷卻,
其中,退火溫度為300~400℃,退火時間持續(xù)25~50分鐘。
本發(fā)明中通過阿拉伯膠對硅片表面進行預處理,提高了硅片后期被鈍化的均勻度,可控性更高;且由于阿拉伯膠在高溫鈍化過程中,受熱將逐漸分解成二氧化碳和水而離開,鈍化后的硅片表面并無雜質物。因此整個過程可以理解為:事先涂覆在硅片表面的阿拉伯膠起到一種相當于模板的效應,在自身受熱分解的過程中,促進了硅片表面被氧化的規(guī)整度和均勻度。且本發(fā)明中采用的氧化溫度相對于現(xiàn)有工藝較低,反應環(huán)境更為溫和,減輕了高溫處理環(huán)節(jié)對硅片的損傷。
具體實施方式
空白對照
硅片未經任何鈍化處理。
對比實施例1
將與上述空白對照中相同材質、規(guī)格的硅片直接進行鈍化處理,具體操作為:
(1)將硅片置于750℃的高溫環(huán)境下,并同時通入氮氣和氧氣的混合氣體對擴散后的該硅片的表面進行氧化,氮氣和氧氣的體積比為7:1,控制通入氮氣和氧氣的時間為20分鐘;
(2)完成步驟(1)的氧化后,停止通氧,在氮氣氣氛下將溫度降至320℃并退火40分鐘,冷卻。
實施例1
與上述對比實施例1相比,增加了阿拉伯膠對擴散后的硅片表面的預處理環(huán)節(jié),其余操作、選材均同對比實施例1:
(1)將阿拉伯膠以50g/L的質量濃度均勻分散于去離子水中作為鈍化反應促進液均勻涂刷在擴散后的硅片表面,并在70℃下充分烘干;
(2)將經過步驟(1)處理的硅片置于750℃的高溫環(huán)境下,并同時通入氮氣和氧氣的混合氣體對該擴散后的硅片表面進行氧化,氮氣和氧氣的體積比為7:1,控制通入氮氣和氧氣的時間為20分鐘;
(3)完成步驟(2)的氧化后,停止通氧,在氮氣氣氛下將溫度降至320℃并退火40分鐘,冷卻。
實施例2
與實施例1相比,僅延長了步驟(2)中硅片于750℃氮氣氣氛下的放置時間,其余操作、選材均同實施例1:
(1)將阿拉伯膠以50g/L的質量濃度均勻分散于去離子水中作為鈍化反應促進液均勻涂刷在擴散后的硅片表面,并在70℃下充分烘干;
(2)將經過步驟(1)處理的硅片置于750℃的高溫環(huán)境下,并同時通入氮氣和氧氣的混合氣體對該擴散后的硅片表面進行氧化,氮氣和氧氣的體積比為7:1,控制通入氮氣和氧氣的時間為20分鐘,然后停止通氧,在氮氣氣氛下繼續(xù)以同樣的溫度(750℃)對硅片處理10分鐘;
(3)完成步驟(2)的操作后,在氮氣氣氛下將溫度降至320℃并退火40分鐘,冷卻。
實施例3
(1)將阿拉伯膠以62g/L的質量濃度均勻分散于去離子水中作為鈍化反應促進液均勻涂刷在擴散后的硅片表面,并在75℃下充分烘干;
(2)將經過步驟(1)處理的硅片置于720℃的高溫環(huán)境下,并同時通入氮氣和氧氣的混合氣體對該擴散后的硅片表面進行氧化,氮氣和氧氣的體積比為5:1,控制通入氮氣和氧氣的時間為25分鐘;
(3)完成步驟(2)的氧化后,停止通氧,在氮氣氣氛下將溫度降至340℃并退火40分鐘,冷卻。
基于上述空白對照、對比實施例1、實施例1、實施例2及實施例3制備的表面經二氧化硅鈍化過的硅片,采用相同的現(xiàn)有組裝工序分別組裝成太陽能電池,并采用統(tǒng)一的檢測方法檢測:
對比實施例1相比于空白對照,填充因子增加了9.6%;
實施例1相比于空白對照,填充因子增加了19.4%;
實施例2相比于空白對照,填充因子增加了19.3%,與實施例1在效果上幾乎一致,這說明:在前期高溫下通入氧氣和氮氣混合氣體的20分鐘的氧化過程中,硅片表面的阿拉伯膠已經完全分解掉了,因此在無氧條件下繼續(xù)施加高溫,對硅片表面的化學成分已無影響,從而不再影響光電性能;
實施例3相比于空白對照,填充因子增加了18.7%。