[发明专利]晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用

说明书

本申请公开了一种晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用。本申请的晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法，包括采用亚碲酸银刻蚀晶体硅太阳电池的氮化硅。本申请的刻蚀方法，采用亚碲酸银对氮化硅进行刻蚀，烧结温度低，可以完全替换现有的刻蚀剂PbO，实现无铅化低温烧结；并且，亚碲酸银刻蚀产生的单质银能够在硅发射极上原位二维生长成纳米银，与发射极的硅形成良好的欧姆接触，有利于降低银‑硅接触电阻，提高太阳电池效率。

技术领域

本申请涉及晶体硅太阳电池领域，特别是涉及一种晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用。

背景技术

光伏发电是可再生能源中最具前景的清洁能源之一，硅太阳电池占据光伏市场份额的90％以上。高效率电池是未来发展的方向，提高硅太阳电池效率的关键之一是金属化。硅太阳电池生产中大规模采用丝网印刷银浆、高温烧结实现其金属化。太阳电池的烧结机理和银-硅欧姆接触机理是硅太阳电池领域研究的重点。S.Xiong采用接触端电压测量技术提深化了对银-硅接触形成过程的理解，据此可以优化高效太阳电池银浆配方和烧结工艺。DieterK综述了太阳能电池的欧姆接触，介绍了金属-半导体接触的基本原理，包括表面态的费米能级钉扎、场发射、热/场发射和电流输运的隧穿机制，研究硅与不同材料的接触电阻。欧姆接触的测量是非常关键的，Ballif.C采用原子力显微镜测量了硅太阳电池的接触电阻率，发现银-硅接触最小值为10^-7Ωcm²。

银浆中包含的玻璃粉是非常关键的材料，基本功能包括刻蚀氮化硅膜(Si₃N₄)减反射层、与硅基片形成银-硅欧姆接触。大多数观点认为，烧结过程中玻璃粉熔化后将银栅线中的银单质溶解并传输到硅发射极表面，降温时在硅表面或玻璃层中银析出，与硅形成接触，良好的银-硅接触能够提高电池光电转换效率。X.Cai制备了一种新型的无铅银浆，该浆料采用TeO₂基玻璃熔块，用于晶体硅太阳能电池的正面电极，烧结后前电极的电阻率为3.1-3.7μΩcm之间。X.Pi用熔体冷却法制备了玻璃试样，研究了玻璃粉对减反射膜Si₃N₄的刻蚀和银电阻率的影响，发现碲玻璃使得银与硅的结合良好。B.M.Chunga研究太阳能电池接触的形成机理，认为银与大气中的氧相互作用溶解，并在熔融玻璃形成Ag⁺，测得Ag⁺的浓度随氧分压的增加而显著增加，因此气氛的氧化性对电池的烧结起着重要作用。

为目前的晶硅太阳电池金属化寻找和开发新的材料，实现低温烧结、减少铅或无铅化，并研究其功能与机理，是太阳电池金属化重要的课题。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的第一方面公开了一种晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法，包括采用亚碲酸银(Ag₂TeO₃)刻蚀晶体硅太阳电池的氮化硅。

优选的，本申请的刻蚀方法包括将亚碲酸银添加到太阳电池银浆的玻璃粉中，制成混合玻璃粉，采用混合玻璃粉制备太阳电池银浆，采用含有亚碲酸银的太阳电池银浆制备硅太阳电池，在刻蚀温度下利用亚碲酸银刻蚀氮化硅。

优选的，亚碲酸银的刻蚀温度的起始温度为545℃。其中，545℃的刻蚀温度只是本申请的一种实现方式中研究发现的，亚碲酸银在545℃左右时，Ag₂TeO₃与Si₃N₄反应的TGA曲线开始失重，说明发生了氧化还原反应；可以理解，545℃只是一个反应节点，在此之前氧化还原反应也可能有发生，只是效果或效率较低，同样的，在更高的温度下氧化还原反应也能够发生，只是会浪费更高的热能；因此，对于刻蚀来说，最佳的起始温度为545℃。