[发明专利]一种制备太阳电池单面薄膜的电化学设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学装置，特别涉及一种制备太阳电池单面薄膜的电化学制备设备。

背景技术

降低电池的制造成本是降低太阳电池成本的主要途径。在常规电池生产过程中，为了降低表面反射损失，同时对电池进行表面钝化以提高少数载流子的寿命，光伏电池生产线一般使用PECVD法制备SiNx膜作为减反射膜以及钝化层。该方法制备的薄膜致密性、钝化特性一般较佳，但是制备薄膜工艺复杂，生产与维护成本很高。电化学方法制备薄膜是目前光伏领域的一种新方法，它具有成本低，钝化优于SiNx薄膜的特点。同时，电化学的制备工艺简单可控，易于实现，对于降低电池成本有重要意义。在电化学过程中，电化学电池是电化学过程最关键的设备。电化学电池主要包括双电极型、三电极型以及四电极型(VolkerLehmannza，“Electrochemistry of Silicon”(Electrochemistry of Silicon：Instrumentation，Science，Materials and Applications，Wiley-VCH Verlag GmbH，2002)。三电极和四电极型装置复杂，很难实现大面积的单面薄膜制备，更难实现批量薄膜制备。常规的双电极电化学装置，主要有单槽型和双槽型。Robert L.Heimann et al在“Flectrolyticprocess for treating a conductive suface and products formed thereby”(US statespatent application publication.No.：US 2002/0012804A1)所提到的是一种单槽型电化学装置。利用这种装置进行阳极氧化，往往首先在硅片背后蒸一层金属，阳极直接加在硅片上。这种装置后续操作简单，但是前期准备，如蒸发金属薄膜，比较麻烦。而且，这种装置会带来金属或者硅片与电极接触区之间的污染。更重要的是，该装置无法实现批量生产。J.E.A.M.van den Meerakker et al在“Etching of Deep Macropores in 6 in.Si Wafers”(Journal of The Electrochemical Society，147(7)，2000：2757-2761)提到的是一种双电极型双槽电化学设备。该设备主要由两个槽所组成，硅片夹在两个槽之间。该设备避免了阳极氧化之前要在硅片背面蒸金属以及硅片与电极直接接触的缺点，但是，该设备操作相对复杂，而且，同样无法实现批量单面制备薄膜。

发明内容

本发明的主要目的是克服常规电化学设备存在操作过程复杂、电极与硅片接触区存在污染、以及出品率过低等问题，提出一种简单易行并可用于批量生产的制备薄膜电化学装置。

使用本发明电化学装置制备薄膜，操作简便，可批量生产，不存在由于电极与硅片接触而造成的潜在污染问题。将该方法制备的薄膜直接应用于光伏电池领域，不存在设备与电池生产工艺不兼容问题，制备的薄膜均匀，薄膜钝化、减反质量均较佳。

本发明的电化学装置包括以下部件：

(1)耐强酸强碱容器；

(2)电源；

(3)正负电极；

(4)鼓气管；

(5)硅片支架；

(6)正负电极以及硅片支架的两个固定槽；

(7)电源线。

所述的部件中，耐强酸强碱容器、电源、电源线和现有制备薄膜的电化学设备相同。电源的两端通过电源线与正负电极连接。

所述的硅片支架的宽度比硅片宽度略大，硅片支架中间镂空，两内侧开有槽，槽的作用为固定硅片，槽的宽度比硅片的厚度略大，槽的数目根据实际需要镀膜的硅片数量来确定。硅片支架的两端有四个支架脚。所述的正负电极以及硅片支架的固定槽的宽度比硅片支架的宽度略大，固定槽的上表面开有一系列的槽，固定槽是用来固定电极以及硅片支架的四个脚，同时可用来调节两电极之间的距离，槽的宽度比电极厚度以及硅片支架脚厚度略大。所述的固定槽固定在耐强酸强碱容器的两侧，并置于耐强酸强碱容器的底部；所述的硅片支架置于所述正负电极之间；所述的鼓气管插入耐强酸强碱容器中，位于强酸强碱容器两侧侧壁；本发明设备中，除电源、电源线之外，所述的正负电极、鼓气管，硅片支架、固定槽均置于容器中。

所述的电极的制作材料是铂片或石墨片或硅片；所述的正负电极为平板式或柱形式或阵列式。

使用本发明制备太阳电池单面薄膜的工艺如下：

(1)将一定数量的硅片固定在硅片支架上，然后将硅片支架与电极同时固定在固定槽上，调整硅片支架与正负电极的夹角；