[发明专利]一种用于HIT太阳电池织构的处理技术

说明书

技术领域

本发明属于微电子及光电子技术领域，更具体地，涉及一种用于HIT(heterojunction with intrinsic thin-layer，具有本征非晶硅薄层的单晶硅异质结太阳电池)太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法。

背景技术

单晶硅表面织构技术，可以在单晶硅片表面形成金字塔状结构，能够有效降低硅片表面反射带来的光损失，提高短路电流，进而提高电池效率。通常情况下，单晶硅绒面是由碱和醇的混合液，在高温情况下对(100)晶向的单晶硅片进行各向异性腐蚀获得的。单晶硅表面织构技术也可以用于HIT太阳能电池提高电池性能。常规织构工艺产生许多尖锐的金字塔结构和交界处的小金字塔。HIT太阳电池对界面特性要求高，尖锐的金字塔结构和交界处的小金字塔会产生较多界面态。这一问题成为制约提高HIT太阳电池效率的关键因素。

对织构的单晶硅引入平坦化后处理工艺是解决以上问题的一个很好方法。通过后处理工艺可以降低衬底表面界面态。基于工艺连续性和兼容性以及成本的综合考虑，采用化学溶液腐蚀是最好的选择。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于HIT太阳电池织构的表面平坦化处理方法，目的在于降低织构后形成绒面的尖锐程度，使HIT太阳电池获得良好界面。

本发明提供了一种太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法，包括下述步骤：

(1)采用丙酮溶液对硅片进行超声清洗后去除硅片表面的有机污垢，并采用酒精对所述硅片进行超声清洗后去除所述硅片表面的丙酮；

(2)采用氢氧化钠溶液对清洗后的硅片进行腐蚀处理，并去除硅片表面的机械损伤层；其中氢氧化钠溶液的浓度为5wt％～15wt％，腐蚀处理的温度为60℃～100℃，时间为80s～240s；

(3)采用氢氧化钾和异丙醇的第一混合溶液对腐蚀处理过的单晶硅片进行织构化处理，获得表面成倒金字塔状结构的单晶硅片，其中织构化处理的温度为70℃～90℃，时间为15分钟～30分钟；

(4)采用氢氟酸、氢氟酸、乙酸、丙二醇和双氧水的第二混合溶液对织构后的单晶硅进行平坦化处理后，形成具有表面分布均匀且塔尖圆润金字塔结构的单晶硅片，其中平坦化处理的温度为10℃～40℃，时间为30s～70s。

其中，所述第一混合溶液中氢氧化钾KOH的浓度为16wt％～26wt％，异丙醇的浓度为6wt％～16wt％，其余是去离子水。

其中，所述第二混合溶液中氢氟酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt％～15wt％、35wt％～65wt％、10wt％～30wt％，其余是去离子水；丙二醇和双氧水的体积百分比依次为1vol％～5vol％、0.2vol％～0.5vol％。

本发明还提供了一种异质结太阳能电池的制备方法，包括下述步骤：

(1)清洗双面抛光单晶硅片A；所述单晶硅片A的厚度为200微米～280微米，所述单晶硅片的电阻率为1Ω·㎝～5Ω·㎝；

(2)在所述单晶硅片A的背面通过丝网印刷铝浆，并在通氧条件下进行退火处理，形成具有欧姆接触的金属Al背电极，附着有所述金属Al背电极的单晶硅片A称为单晶硅片B；

其中退火处理的温度为700℃±20℃，退火处理的时间为1分钟～3分钟；

(3)采用浓度为0.5wt％～2.8wt％的HF溶液清洗所述单晶硅片B，经去离子水冲洗后，并采用KOH、异丙醇和去离子水配成的腐蚀液进行织构化处理，形成倒金字塔结构，并腐蚀15分钟～30分钟后取出再用去离子水冲洗，形成绒面硅片C；

所述腐蚀液中KOH的浓度为16wt％～26wt％，异丙醇的浓度为6wt％～16wt％，其余是去离子水；

(4)采用氢氟酸、硝酸、乙酸、丙二醇和双氧水的混合液在对绒面硅片C表面进行平坦化处理后形成表面分布均匀且塔尖圆润的金字塔结构，从而获得圆滑硅片D。

(5)将圆滑硅片D放入真空室中，采用NH₃对圆滑硅片D表面进行等离子处理；其中采用N、H离子钝化D表面的悬挂键，可以降低界面态密度；其中，真空室本底真空度为3×10^-4Pa～6×10^-4Pa；

(6)在硅片温度为160℃～260℃条件下，以硅烷为反应气体，在进行等离子处理后的圆滑硅片D上沉积厚度为2nm～8nm的本征非晶硅薄膜；

(7)以硅烷和磷烷(或硼烷)为反应气体，在所述本征非晶硅薄膜上沉积非晶硅薄膜，形成厚度为12nm～26nm的非晶硅薄膜；