[发明专利]N型晶体硅背发射结太阳能电池的制备方法及腐蚀液

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池材料领域，具体涉及一种N型晶体硅背发射结太阳电池的制备方法以及所使用的腐蚀液。

背景技术

太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，利用半导体材料的光电转换特性，制备成太阳能电池，可以将太阳能转变为电能。在最近的十年中，太阳能电池的产量以每年30-40％的速度增长，太阳能产业已成为目前市场上发展最快的产业之一。

目前的太阳能电池工艺技术主要是基于P型晶体硅作为衬底材料的，如果使用N型晶体硅材料来制备传统的前发射结太阳能电池，需要进行硼扩散，这涉及到硼扩散炉及一系列的相关设备，几乎等于一条新的生产线；如果在原来的P型太阳能电池生产线上来制作N型太阳能电池，通过背面的铝合金化可以形成背面发射结，得到的是背发射结太阳能电池，公开号为CN 101150148B的专利申请公开了通过两次丝网印刷铝浆，两次烧结，把铝硅合金的烧结和背电极的烧结分开进行，解决了由于背面全覆盖铝而使电极可焊性及可焊性变差的问题，使铝背发射结N型单晶硅太阳能电池可以实现规模化生产，但是，对于背发射结太阳能电池，衬底材料的扩散长度需要至少是晶体硅片厚度的三倍，只有这样，前表面附近被激发出来的光生载流子才能被电池背面的发射结有效收集到，而目前晶体硅片切割的标准厚度为180-200μm，对于N型多晶硅片和低质量的N型单晶硅片，其少子扩散长度往往很难达到500-600μm，制备出来的背发射结太阳能电池的短路电流较低，从而导致最终的电池效率较低。

基于N型晶体硅材料低光衰减特性和对过渡金属的强耐受性等优点，近些年来越来越受到人们的关注，但是由于上述原因的存在，使得N型晶体硅材料在太阳能电池领域的使用受到很大限制。

发明内容

本发明提供了一种N型晶体硅背发射结太阳能电池的制备方法，可显著提高电池效率。

一种N型晶体硅背发射结太阳能电池的制备方法，包括将N型晶体硅片浸入腐蚀液进行化学减薄，然后再制成所述的N型晶体硅背发射结太阳能电池，所述的腐蚀液包含硝酸和氢氟酸。

作为优选，所述的硝酸质量分数为65％～68％。所述的氢氟酸质量分数为40％。

所述的腐蚀液中合适浓度的硝酸和氢氟酸会影响减薄时间，此处所述的硝酸质量分数为65％～68％，是指在形成腐蚀液之前，硝酸自身的质量百分比浓度。同理，所述的氢氟酸质量分数为40％。是指在形成腐蚀液之前，氢氟酸自身的质量百分比浓度。

所述的腐蚀液中必须同时含有硝酸和氢氟酸，如果所用的硝酸和氢氟酸浓度较大，可以加入适量CH₃COOH和/或水进行稀释。即所述的腐蚀液还包含CH₃COOH和/或水。此时所述的腐蚀液为硝酸、氢氟酸和H₂O三者的混合液或为硝酸、氢氟酸和CH₃COOH三者混合液或为硝酸、氢氟酸、H₂O和CH₃COOH四者的混合液。由于在形成腐蚀液之前，硝酸和氢氟酸当中已经含有一定量的水，所以此处所述的水是指额外添加的水。

腐蚀液中含有CH₃COOH时，与水一样可以起到调节腐蚀速度的作用。

腐蚀液中硝酸和氢氟酸的比例无特殊限制，例如硝酸和氢氟酸的体积比可以是1∶0.01～99。

当添加CH₃COOH和/或水时，硝酸、氢氟酸、CH₃COOH和水的也比例无特殊限制。一般情况下硝酸、氢氟酸和CH₃COOH的浓度越大，则所需的减薄时间越短，浓度越小，所需的减薄时间越长，通常在硝酸、氢氟酸和水的体积比为1∶1∶5～7时，减薄时间为8～10min，硝酸、氢氟酸和CH₃COOH的体积比为1∶1∶5～7时，减薄时间为8～10min。

减薄过程中对温度无特殊限制，温度升高，可加速减薄过程，但增加危险性和能耗，通常情况下，在室温下进行即可。

减薄时间与所选用的腐蚀液的浓度也有关系，减薄时间过长可能会导致硅片厚度过薄而在后续工艺中发生弯曲，进而不利于N型晶体硅太阳能电池的制作；减薄时间过短会导致减薄厚度不够，进而使前表面附近被激发出来的光生载流子不能被电池背面的发射结有效收集到，达不到提高电池效率的目的，一般为8～10min。