本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種太陽能電池及其電池背拋光工藝。

背景技術(shù)：

常規(guī)晶體硅太陽能電池在生產(chǎn)中，經(jīng)過制絨、擴(kuò)散、背面拋光、刻邊去雜質(zhì)玻璃、背面沉積疊層鈍化膜、正面沉積減反射膜、背面激光開孔、絲網(wǎng)印刷正背面金屬漿料、燒結(jié)等工序，最終制成太陽能電池片。太陽能電池的背面印刷有鋁背場與背電極，其中鋁背場的作用一方面是與硅共熔結(jié)晶形成重參雜的P+層，降低硅體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)，提高電壓；另一方面是由于硅片較薄，對(duì)入射到硅片內(nèi)部的長波長的光無法完全吸收，鋁層將未吸收的光再次反射至硅片內(nèi)部，從而增加光的利用率，使電流增大。

常規(guī)晶體硅太陽能電池由于陷光的需要，在表面采用化學(xué)方法織構(gòu)絨面，通過正面的絨面的二次反射甚至多次反射來降低反射率。但絨面的存在同時(shí)也產(chǎn)生了負(fù)面影響，背面絨面深凹的位置與金屬會(huì)產(chǎn)生接觸不良的現(xiàn)象。因此對(duì)電池背面進(jìn)行拋光處理，使硅片的背面平整，來避免鋁漿與硅片表面接觸不良的現(xiàn)象。

然而，目前太陽能電池背面拋光工藝雖然能夠起到一定的背拋光作用，但其拋光的效果不佳，電池背光面絨面小，不發(fā)亮，使電池難以對(duì)長波段(波長大于1000nm)的光進(jìn)行吸收。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種太陽能電池背拋光工藝，通過這種拋光工藝在鋁背場印刷前對(duì)硅片背光面進(jìn)行處理，使硅片背光面更加光滑，甚至達(dá)到鏡面效果，以形成更均勻的背場并提高光的反射率和吸收率。

本發(fā)明的第二目的在于提供太陽能電池，這種太陽能電池的電池背采用上述拋光工藝制得，這種太陽能電池對(duì)光的吸收率大，且轉(zhuǎn)化率高。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

一種太陽能電池背拋光工藝，其包括：

將硅片于15～35℃的刻蝕液中浸泡100～150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65～68％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48～49％的HF按照體積比5～5.5：1混合而成；以及將刻蝕處理后的硅片置于20～30℃的堿液和/或酸液中進(jìn)行清洗70～100s，再用水清洗處理后的硅片。

一種太陽能電池，太陽能電池的電池背光面采用權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)的太陽能電池背拋光工藝加工得到。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

通過本發(fā)明提供的這種拋光工藝在鋁背場印刷前對(duì)硅片背面進(jìn)行處理，將電池背光面的絨面腐蝕掉，并形成鏡面結(jié)構(gòu)，使得硅片背面更加光滑，甚至達(dá)到鏡面效果，以形成更均勻的背場并提高光的反射率和吸收率。拋光處理后硅片的背面平整，一方面增加了鋁層對(duì)未吸收光的反射率，另一方面可以使鋁漿與硅片表面接觸更加充分，從而提高鈍化效果，同時(shí)，也可增加太陽能電池對(duì)波長大于1000nm的長波段的光進(jìn)行吸收。這種拋光工藝處理過的電池背在顯微鏡觀察，電池背呈現(xiàn)片狀、顆粒狀或小的凹坑，對(duì)穿透到電池背光面的長波長的光起到鏡面反射的作用。本發(fā)明提供的太陽能電池的電池背光面采用上述拋光工藝制得，這種太陽能電池對(duì)光的吸收率大，且轉(zhuǎn)化率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例6提供的拋光后的硅片的宏觀照片；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例6提供的拋光后的硅片的微觀照片；

圖3為本發(fā)明對(duì)比例1提供的拋光后的硅片的宏觀照片；

圖4為本發(fā)明對(duì)比例1提供的拋光后的硅片的微觀照片；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例6和對(duì)比例1提供的太陽能電池的光譜響應(yīng)圖，其中：EQE-a、IQE-a以及Refl-a，分別表示實(shí)施例6提供的太陽能電池的外量子效率、內(nèi)量子效率以及反射率；EQE-b、IQE-b以及Refl-b，分別表示對(duì)比例1提供的太陽能電池的外量子效率、內(nèi)量子效率以及反射率。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

本實(shí)施方式提供一種太陽能電池背拋光工藝，其包括：

S1:將硅片于15～35℃的刻蝕液中浸泡100～150s進(jìn)行刻蝕處理，所述刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65～68％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48～49％的HF按照體積比5～5.5：1混合而成。

硅片在刻蝕處理的過程中，HNO₃將硅片表面的硅氧化成SiO₂，SiO₂再與HF快速反應(yīng)生成SiF₄和水，SiF₄和水形成氟硅酸溶于溶液中，完成硅片的刻蝕過程。

在本發(fā)明中，刻蝕液包括HNO₃和HF，二者均為電子級(jí)。HNO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為68％，即HNO₃(68％)；HF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為49％，即HF(49％)。HNO₃與HF的體積比為5～5.5：1；優(yōu)選為，HNO₃(68％)與HF(49％)的體積比為5.2：1。刻蝕液中HNO₃的含量為43～45wt％，優(yōu)選為43.5wt％；刻蝕液中HF的含量為8～9wt％，優(yōu)選為8.3wt％。

發(fā)明人在多年的研究基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，當(dāng)刻蝕液中HNO₃與HF的含量在上述范圍內(nèi)時(shí)，刻蝕液對(duì)有效的將電池背面的絨面腐蝕掉，并形成平整的鏡面結(jié)構(gòu)，達(dá)到均勻拋光的效果，使拋光處理的減重量達(dá)到0.29～0.33g，從而提高了太陽能電池對(duì)波長大于1000nm的長波段的光進(jìn)行吸收。

刻蝕液中還含有H₂SO₄，H₂SO₄不參與硅片的刻蝕反應(yīng)，但H₂SO₄能夠增加刻蝕液中H離子的濃度，從而加快刻蝕反應(yīng)的速度，同時(shí)加入H₂SO₄也能增加刻蝕液的粘度，有利于對(duì)硅片進(jìn)行均勻拋光。H₂SO₄與HNO₃的體積比為0.3～0.5：1，優(yōu)選的，H₂SO₄與HNO₃的體積比為0.4：1。這種刻蝕液的粘度適中，且能夠有效的加速刻蝕反應(yīng)，以得到平整的鏡面結(jié)構(gòu)。

進(jìn)行刻蝕處理時(shí)，刻蝕液放置在刻蝕槽中，刻蝕槽的總體積為360～400L。在本發(fā)明中，電池背光面進(jìn)行拋光處理通常是通過常規(guī)電池背面拋光采用后清洗RENA設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的，電池背拋光是在刻蝕槽中進(jìn)行的，刻蝕槽的體積為360～400L，優(yōu)選為396L。刻蝕槽的長度為2～2.4m，優(yōu)選為2.2m。在刻蝕過程中，硅片以0.95～1.05m/min的速度通過刻蝕槽，優(yōu)選為以1m/min的速度通過刻蝕槽，且隨著反應(yīng)過程中刻蝕液的消耗，會(huì)不斷的往刻蝕槽中添加刻蝕液，以使刻蝕液中HNO₃、HF以及H₂SO₄的濃度保持不變。

S2:將處理后的硅片置于20～30℃的堿液或酸液中進(jìn)行清洗20～25s，再用水清洗處理后的硅片。

堿液中的堿為NaOH或KOH，堿的含量為5～6wt％，優(yōu)選為含量為5.5wt％的KOH。NaOH或KOH溶液能夠去除硅片表面的多孔硅，并中和硅片上的酸液。酸液中的酸為HF或HNO₃，酸的含量為8～10wt％，優(yōu)選為含量為9wt％的HF。HF能夠去除硅片的氧化層，使硅片表面呈平整的鏡面結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明較為優(yōu)選的實(shí)施例中，先將硅片置于27～28℃的堿液中浸泡20～25s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于15～30℃的酸液中浸泡70～100s，再用水清洗硅片。將硅片先后依次通過堿液和酸液，有利于及時(shí)去除硅片表面的多孔硅和氧化層，以得到更加均勻的拋光效果。較為優(yōu)選的，堿液放置于堿槽中，酸液放置于酸槽中，堿槽的長度為0.3～0.5m，酸槽的長度為1.5～1.8m，硅片以1.1～1.2m/min的速度通過堿槽或酸槽，以此提高堿液去除多孔硅、酸液去除氧化層的效率。

通過本發(fā)明提供的這種拋光工藝在鋁背場印刷前對(duì)硅片背面進(jìn)行處理，將電池背光面的絨面腐蝕掉，并形成鏡面結(jié)構(gòu)，使得硅片背面更加光滑，甚至達(dá)到鏡面效果，以形成更均勻的背場并提高光的反射率和吸收率。拋光處理后硅片的背面平整，一方面增加了鋁層對(duì)未吸收光的反射率，另一方面可以使鋁漿與硅片表面接觸更加充分，從而提高鈍化效果，同時(shí)，也可增加太陽能電池對(duì)波長大于1000nm的長波段的光進(jìn)行吸收。這種拋光工藝處理過的電池背在顯微鏡觀察，電池背呈現(xiàn)片狀、顆粒狀或小的凹坑，對(duì)穿透到電池背光面長波長的光起到鏡面反射的作用。

本發(fā)明還提供一種太陽能電池，這種太陽能電池的電池背采用上述的太陽能電池背拋光工藝加工得到。這種太陽能電池能夠吸收長波段的光，對(duì)光的吸收率大，且轉(zhuǎn)化率高。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于18℃的刻蝕液中浸泡110s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.1：1混合而成。

b.將處理后的硅片置于29℃的堿液和酸液中進(jìn)行清洗，分別清洗20s和80s，再用水清洗處理后的硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.29g，拋光均勻，無黑絲。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于23℃的刻蝕液中浸泡130s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48％的HF按照體積比5.3：1混合而成。

b.將處理后的硅片置于27℃的堿液中進(jìn)行清洗20s，再用水清洗處理后的硅片，再置于27℃的酸液中進(jìn)行清洗90s，再用水清洗處理后的硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.3g，拋光均勻，無黑絲。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡140s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.2：1混合而成；刻蝕液中HNO₃的含量為44wt％，刻蝕液中HF的含量為8wt％。

b.將處理后的硅片置于27.6℃的堿液中進(jìn)行清洗20s，再用水清洗處理后的硅片，再置于27℃的酸液中進(jìn)行清洗90s，再用水清洗處理后的硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.31g，拋光均勻，無黑絲。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.2：1混合，以及H₂SO₄與HNO₃按照體積比為0.3：1混合而成，即刻蝕液中HNO₃的含量為43wt％，刻蝕液中HF的含量為9wt％，刻蝕液中H₂SO₄的含量為15wt％。

b.先將硅片置于27℃的NaOH溶液中浸泡20s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于29℃的HF溶液中浸泡80s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.33g，拋光均勻平整，無黑絲。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.2：1混合，以及H₂SO₄與HNO₃按照體積比為0.4：1混合而成，即刻蝕液中HNO₃的含量為44wt％，刻蝕液中HF的含量為8wt％，刻蝕液中H₂SO₄的含量為20wt％。

b.先將硅片置于28℃的NaOH溶液中浸泡22s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28℃的HF溶液中浸泡90s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.32g，拋光均勻呈鏡面，無黑絲。

實(shí)施例6

本實(shí)施例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％的HNO₃和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49％的HF按照體積比5.2：1混合，以及H₂SO₄與HNO₃按照體積比為0.5：1混合而成，即刻蝕液中HNO₃的含量為43.5wt％，刻蝕液中HF的含量為8.3wt％，刻蝕液中H₂SO₄的含量為22wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡24s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡100s，再用水清洗硅片，即得如圖1和圖2所示的拋光后的硅片，硅片減重0.33g，拋光均勻平整呈鏡面，無黑絲。

對(duì)比例1

本對(duì)比例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡120s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為41.4wt％，刻蝕液中HF的含量為5.6wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡20s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡80s，再用水清洗硅片，即得如圖3和圖4所示的拋光后的硅片，硅片減重0.19g，電池背拋光不均勻。

對(duì)比例2

本對(duì)比例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡130s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為42wt％，刻蝕液中HF的含量為10wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡20s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡80s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.21g，電池背拋光不均勻，有黑絲。

對(duì)比例3

本對(duì)比例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡140s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為45wt％，刻蝕液中HF的含量為7wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡22s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡90s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.24g，電池背拋光均勻度有好轉(zhuǎn)。

對(duì)比例4

本對(duì)比例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡140s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為42wt％，刻蝕液中HF的含量為12wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡22s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡90s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.26g，電池背拋光不均勻，黑絲嚴(yán)重。

對(duì)比例5

本對(duì)比例提供一種太陽能電池，該太陽能電池的電池背拋光工藝，包括：

a.將硅片于20.14℃的刻蝕液中浸泡150s進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕液為HNO₃和HF的混合溶液，其中刻蝕液中HNO₃的含量為45wt％，刻蝕液中HF的含量為10wt％。

b.先將硅片置于27.6℃的KOH溶液中浸泡22s，將浸泡后的硅片用清水漂洗后，再將硅片置于28.8℃的HF溶液中浸泡90s，再用水清洗硅片，即得拋光后的硅片，硅片減重0.38g，電池背拋光較好，但個(gè)別有黑絲。

實(shí)驗(yàn)例

測試實(shí)施例6和對(duì)比例1所制得的太陽能電池的光譜響應(yīng)性能，檢測二者的反射率(Refl)、外量子效率(EQE)和內(nèi)量子效率(IQE)，結(jié)果如圖5所示，其中EQE-a、IQE-a以及Refl-a，分別表示實(shí)施例6提供的太陽能電池的三種參數(shù)；EQE-b、IQE-b以及Refl-b，分別表示對(duì)比例1提供的太陽能電池的三種參數(shù)。

外量子效率指太陽能電池的電荷載流子數(shù)目與外部入射到太陽能電池表面的一定數(shù)量的光子數(shù)目之比。

內(nèi)量子效應(yīng)指太陽能電池的電荷載流子數(shù)目與外部入射到太陽能電池表面的沒有被太陽能電池反射回去的話，沒有透射過太陽能電池的，一定能量的光子數(shù)目之比。

反射率是指入射到太陽能電池表面不同波長光的反射比例。

從圖5中可以看出，當(dāng)波長大于1000nm時(shí)，實(shí)施例6中的電池性能明顯優(yōu)于對(duì)比例1中的電池，即在波長大于1000nm的長波段光，實(shí)施例6中的電池的內(nèi)量子效率、外量子效率以及反射率均大于對(duì)比例1中的電池。這說明本發(fā)明實(shí)施例6提供的電池的對(duì)長波段的光有更高的光電轉(zhuǎn)化效率，這主要是因?yàn)閷?shí)施例6中提供的電池采用的電池背拋光工藝有更好的拋光效果，能夠?qū)﹂L波段光有鏡面反射作用，從而提高了電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

盡管已用具體實(shí)施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。