太陽電池濕法刻蝕技術(shù)研究

文/張紅妹 湯歡

太陽電池濕法刻蝕技術(shù)研究

文/張紅妹 湯歡

研究濕法刻蝕工藝在多晶硅電池的應(yīng)用。通過調(diào)整濕法刻蝕設(shè)備刻蝕槽化學(xué)藥品配比，藥品濃度，反應(yīng)溫度，藥液流量等工藝參數(shù)，來優(yōu)化濕法刻蝕工藝達(dá)到理想的背面拋光效果，最終實現(xiàn)太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提升0.05%以上。

濕法刻蝕 背面拋光 太陽能電池

1 引言

關(guān)于太陽電池濕法刻蝕工藝，在太陽能生產(chǎn)過程中已有多年的實踐經(jīng)驗，濕法刻蝕是腐蝕液進(jìn)行刻蝕，主要是通過滾輪和液體張力使硅片漂浮在刻蝕液液面上，與刻蝕液接觸的硅片背面和周邊通過以下反應(yīng)溫和地被刻蝕掉，能夠同時達(dá)到周邊刻蝕和背面拋光的效果。濕法刻蝕對電池背面的清洗拋光作用能有效提高電池的短路電流和開路電壓，從而提高電池效率。而在1000-1100nm波長范圍內(nèi)，背拋光太陽電池的背面反射率大于絨面的太陽電池，也就是有更多的長波被利用。

2 實驗過程

2.1 實驗材料

采用156mm*156mm太陽能級多晶硅片進(jìn)行研究。厚度160um-200um，電阻率1-2Ω·cm。選用德國RENA廠家的濕法刻蝕設(shè)備。

2.2 濕法刻蝕基本原理和流程

刻蝕工藝目的：在擴(kuò)散的過程中，硅片的外圍表面導(dǎo)電類型都變成了n型。此工序就是刻蝕硅片邊緣，以使前表面與背表面的n型層隔斷，防止電池做出來以后正負(fù)極出現(xiàn)短路。

2.3 濕法刻蝕工藝優(yōu)化方案

濕法刻蝕常利用氧化劑將被刻蝕材料氧化，形成氧化物，再利用另一種溶劑來將氧化物溶解，并隨溶液排除，如此便可達(dá)到刻蝕的效果。此次研究的是藥液的配比包括初配和補(bǔ)液，以及速度的控制達(dá)到理想的拋光效果。

藥液配比優(yōu)化：

2.3.1 H2SO4的調(diào)整

硫酸能調(diào)整鋪展過寬導(dǎo)致的過刻，刻蝕速率較低，加硫酸以后，必須加大刻蝕槽帶速，（當(dāng)然前提是保證刻蝕深度），才有可能有所改善，否則很有可能鋪展變小，硫酸加的多，可能導(dǎo)致溶液密度大，硅片發(fā)飄，造成碎片；黏度大，片子不沾液，TRASH率飆升。硫酸不宜超過95L。

2.3.2 HNO3/HF配比的調(diào)整

對自動補(bǔ)液（HF、HNO3）進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)節(jié)后的刻蝕液能有效地將電池背面拋光，在確定硝酸氫氟酸比例之后經(jīng)過長時間的周期腐蝕量穩(wěn)定性的跟蹤，調(diào)整補(bǔ)液頻率和補(bǔ)液量使得現(xiàn)在的腐蝕量能夠長時間穩(wěn)定在最佳值。

硝酸量每次添加量的定位及濃度測量時間的準(zhǔn)確性，背面的拋光效果的好與壞不僅影響與鋁漿形成好的歐姆接觸，最主要的是減小電池的背面復(fù)合，增加光到達(dá)背面后的反射提高太陽光的利用率，激發(fā)更多的電子空穴對，增大電流，提高電池效率。

2.3.3 反應(yīng)溫度

溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響也很大?？涛g溶液溫度一般定為8℃，在穩(wěn)定刻蝕的時候，偏差一般在正負(fù)0.5度以內(nèi)。溫度可以作為刻蝕速率的調(diào)節(jié)手段，但是這是最后的手段。

2.3.4 其他

通過調(diào)節(jié)滾輪高低，增加滾輪和風(fēng)刀，調(diào)節(jié)排風(fēng)，得到好的刻蝕效果。

2.4 數(shù)據(jù)分析

見表1。

表1：太陽能電池的效率對比數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

優(yōu)化濕法刻蝕工藝對藥液配比進(jìn)行調(diào)整，跟蹤周期腐蝕量穩(wěn)定性及反射率變化確定了最終的優(yōu)化工藝方案，通過調(diào)整滾輪及排風(fēng)等設(shè)備條件實現(xiàn)了最終的理想拋光效果，使刻蝕液對周邊進(jìn)行腐蝕，有效保護(hù)了PN結(jié)，增大了有效受光面積；濕法刻蝕對硅片背面進(jìn)行了拋光，增加了光在電池內(nèi)部的反射，提高并聯(lián)電阻、提升電池的短路電流、提高開路電壓，并最終達(dá)到提高電池轉(zhuǎn)換效率的目的。

有效提高了電池對長波光的吸收。

[1]Seidel H,Csepregi L.用各向異性腐蝕工藝制造硅敏感元件[R].西德弗勞恩霍夫固體工藝研究所,2010.

[2]苦史偉,孫鐵囤,劉志剛等.背腐蝕在晶體硅太陽電池生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].中國建設(shè)動態(tài)：陽光能源,2006(06)：53-55.

作者單位 英利能源（中國）有限公司 河北省保定市071051