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1、(10)申请公布号 CN 102800754 A (43)申请公布日 2012.11.28 C N 1 0 2 8 0 0 7 5 4 A *CN102800754A* (21)申请号 201210303448.1 (22)申请日 2012.08.23 H01L 31/18(2006.01) (71)申请人英利能源（中国）有限公司 地址 071051 河北省保定市朝阳北大街 3399号 (72)发明人马桂艳 宋连胜 李倩 刘莉丽 (74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人吴贵明 余刚 (54) 发明名称 晶硅太阳能电池及其制作方法 (57) 摘要 本发明提供了一。
2、种晶硅太阳能电池及其制作 方法。该制作方法包括对硅片进行扩散制结、刻 蚀、沉积减反射层、印刷电极及烧结的步骤，上述 刻蚀的步骤包括：S1、将扩散制结后的硅片的边 缘和背面采用等离子刻蚀法进行刻蚀；S2、采用 硝酸和氢氟酸的第一混合酸液对刻蚀后的硅片正 面进行处理，第一混合酸液中HNO 3 与HF的质量 比为10:115:1，且第一混合酸液中HF的浓度为 1080g/L。本发明的刻蚀步骤首先采用等离子刻 蚀法对硅片的边缘和背面进行刻蚀，实现将背面 和正面绝缘的目的；然后采用含有硝酸和氢氟酸 的第一混合酸液处理硅片正面，去除了扩散中形 成的磷硅玻璃或硼硅玻璃以及硅片正面表层的高 浓度磷掺杂区或高浓。
3、度硼掺杂区。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种晶硅太阳能电池的制作方法，包括对硅片进行扩散制结、刻蚀、沉积减反射层、 印刷电极及烧结的步骤，其特征在于，所述刻蚀的步骤包括： S1、将所述扩散制结后的硅片的边缘和背面采用等离子刻蚀法进行刻蚀； S2、采用含有硝酸和氢氟酸的第一混合酸液对刻蚀后的硅片正面进行处理，所述第一 混合酸液中HNO 3 与HF的质量比为10:115:1，且所述第一混合酸液中HF的浓度为1080g/ L。 2.根据权。
4、利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一混合酸液中HNO 3 与HF的质 量比为10:112:1，所述第一混合酸液中HF的浓度为2050g/L。 3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S2包括： S21、将所述刻蚀后的硅片在所述第一混合酸液中浸泡4080s； S22、将经过浸泡的硅片利用高纯去离子水清洗。 4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S1包括： S11、采用含有硝酸和氢氟酸的第二混合酸液将所述扩散制结后的硅片的边缘和背面 刻蚀； S12、采用氢氧化钾溶液将经过刻蚀处理的硅片进行清洗。 5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述第二混合酸液中。
5、HNO 3 的浓度为 400600g/L，HF的浓度为2050g/L，所述步骤S12中氢氧化钾溶液中KOH的质量含量为 310%。 6.一种晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池通过权利要求1至5中任一 项所述的制作方法得到。 权 利 要 求 书CN 102800754 A 1/5页 3 晶硅太阳能电池及其制作方法 技术领域 0001 本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种晶硅太阳能电池及其制作方法。 背景技术 0002 晶硅太阳能电池已经被大规模应用到各个领域，其良好的稳定性和成熟的工艺流 程是其大规模应用的基础。晶硅太阳能电池的生产工艺流程如图1所示，首先对硅片进行 清洗，通。
6、过化学清洗达到对硅片表面的结构化处理；其次将清洗后的硅片进行扩散处理，硅 片经硼扩散工艺形成p-n结；之后对形成p-n结的硅片进行周边刻蚀工艺，以去掉在扩散工 艺中硅片边缘所形成的导电层；然后经过化学清洗工艺，以除去在扩散过程中在硅片表面 形成的玻璃层；接着经PECVD（等离子体增强化学气相沉积法）工艺沉积减反射膜氮化硅 膜；最后再依次经丝网印刷工艺、烧结工艺等制作得到符合要求的晶硅太阳能电池。 0003 在上述晶硅太阳能电池的制作过程中，通过在硅片上扩散杂质，使硅片表面的杂 质浓度高于硅片内部杂质浓度，形成浓度差，进而将杂质扩散到硅片内形成一个N + -N层，这 样的结构有利于后续电极的制备。
7、，因为N + 层不仅可以和金属电极形成欧姆接触，降低接触 电阻，以获得良好的填充系数，而且可以防止电极制备过程中金属原子扩散到硅片基体内 部，进而降低电极带来的表面复合损失。但是，过高的掺杂容易形成“死层”，好的发射区只 需要一定的掺杂浓度即可。因此，理想的p-n结应当具有以下结构：在硅片基体的表面附 近，除了在电极下有一个重掺杂的N + 区外，其余的部位都是一般浓度的掺杂。 0004 由于“死层”的出现是不可避免的，目前一般是通过减小携带杂质的氮气的流 量、或者控制扩散时的温度、扩散时间和杂质浓度等尽量减少“死层”的出现，申请号为 201110378576.8的中国专利采用降低源温（作为杂质。
8、的三氯氧磷的温度）同时增大氮气的 流量的方法得到了表面浓度较低的太阳能电池。而且，与上述专利的研究方向相似，目前 本领域技术人员一般都是致力于控制扩散工艺的参数以得到表面浓度较低的太阳能电池。 本发明的发明人的研究思路与上述研究方向完全不同，对已经扩散形成的电极正面进行处 理，实现了降低表面浓度的目的。 发明内容 0005 本发明旨在提供一种晶硅太阳能电池及其制作方法，以降低扩散表面的浓度。 0006 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种晶硅太阳能电池的制作 方法，包括对硅片进行扩散制结、刻蚀、沉积减反射层、印刷电极及烧结的步骤，上述刻蚀的 步骤包括：S1、将扩散制结后的硅片的边。
9、缘和背面采用等离子刻蚀法进行刻蚀；S2、采用含 有硝酸和氢氟酸的第一混合酸液对刻蚀后的硅片正面进行处理，第一混合酸液中HNO 3 与HF 的质量比为10:115:1，且第一混合酸液中HF的浓度为1080g/L。 0007 进一步地，上述第一混合酸液中HNO 3 与HF的质量比为10:112:1，第一混合酸液 中HF的浓度为2050g/L。 0008 进一步地，上述步骤S2包括：S21、将刻蚀后的硅片在第一混合酸液中浸泡 说 明 书CN 102800754 A 2/5页 4 4080s；S22、将经过浸泡的硅片利用高纯去离子水清洗。 0009 进一步地，上述步骤S1包括：S11、采用含有硝酸和氢。
10、氟酸的第二混合酸液将扩散 制结后的硅片的边缘和背面刻蚀；S12、采用氢氧化钾溶液将经过刻蚀处理的硅片进行清 洗。 0010 进一步地，上述第二混合酸液中HNO 3 的浓度为400600g/L，HF的浓度为2050g/ L，步骤S12中氢氧化钾溶液中KOH的质量含量为310%。 0011 根据本发明的另一方面，还提供了一种晶硅太阳能电池，该晶硅太阳能电池通过 上述的制作方法得到。 0012 本发明采用两步刻蚀方法，首先采用等离子刻蚀法对硅片的边缘和背面进行刻 蚀，实现将背面和正面绝缘的目的；然后，采用硝酸和氢氟酸的混合酸液对硅片的正面进行 处理，在该过程中，氢氟酸首先和表面的二氧化硅进行反应生成。
11、易挥发的六氟化硅，从而去 除扩散中形成的磷硅玻璃或硼硅玻璃；然后利用硝酸的氧化性能使磷硅玻璃或硼硅玻璃之 下的扩散有磷或硼的硅氧化形成二氧化硅，混合酸液中的氢氟酸再次和二氧化硅反应形成 易挥发的六氟化硅，由于扩散有磷或硼的硅被腐蚀掉，磷或硼由于失去附着物而一同被腐 蚀，从而去除了硅片正面表层的高浓度磷掺杂区或高浓度硼掺杂区。 附图说明 0013 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 0014 图1示出了现有技术中晶硅太阳能电池的制作工艺流程；以及 0015 图2示出了本发明的晶硅太阳能电。
12、池的制作工艺流程。 具体实施方式 0016 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 0017 在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种晶硅太阳能电池的制作方法，如图2 所示，包括对硅片进行扩散制结、刻蚀、沉积减反射层、印刷电极及烧结的步骤，上述刻蚀的 步骤包括：S1、将扩散制结后的硅片的边缘和背面采用等离子刻蚀法进行刻蚀；S2、采用含 有硝酸和氢氟酸的第一混合酸液对刻蚀后的硅片正面进行处理，第一混合酸液中HNO 3 与HF 的质量比为10:115:1，且第一混合酸液中HF的浓度为1080g/L。 0018 本。
13、发明采用如上所述的两步刻蚀方法，首先采用等离子刻蚀法对硅片的边缘和背 面进行刻蚀，实现将背面和正面绝缘的目的；然后，采用硝酸和氢氟酸的混合酸液对硅片的 正面进行处理，在该过程中，氢氟酸首先和表面的二氧化硅进行反应生成易挥发的六氟化 硅，从而去除扩散中形成的磷硅玻璃或硼硅玻璃；然后利用硝酸的氧化性能使磷硅玻璃或 硼硅玻璃之下的扩散有磷或硼的硅氧化形成二氧化硅，混合酸液中的氢氟酸再次和二氧化 硅反应形成易挥发的六氟化硅，由于扩散有磷或硼的硅被腐蚀掉，磷或硼由于失去附着物 而一同被腐蚀，从而去除了硅片正面表层的高浓度磷掺杂区或高浓度硼掺杂区。 0019 在对硅片正面进行处理时，所采用的第一混合酸液中。
14、HNO 3 与HF的质量比优选 10:112:1，第一混合酸液中HF的浓度优选2050g/L。按照上述配比形成的第一混合酸液， 说 明 书CN 102800754 A 3/5页 5 既能节约酸液的用量又能实现较好的刻蚀效果。 0020 上述步骤S2在利用混合酸液刻蚀硅片正面时，可以采用多种方法，比如将第一混 合酸液喷淋到硅片正面，或者采用以下步骤：S21、将刻蚀后的硅片在第一混合酸液中浸泡 4080s；S22、将经过浸泡的硅片利用高纯去离子水清洗。将刻蚀后的硅片放置在已经混 合好的酸液，硅片可以浸没在混合酸液中也可以只保证硅片的正面全部浸入混合酸液中； 4080s后将硅片从混合酸液中取出然后再。
15、利用高纯去离子水清洗掉硅片表面的酸液。 0021 目前对扩散后的硅片的边缘和背面进行刻蚀的方法也有多种，在本发明一种优选 的实施例中，步骤S1包括：S11、采用含有硝酸和氢氟酸的第二混合酸液将扩散制结后的硅 片的边缘和背面刻蚀；S12、采用氢氧化钾溶液将经过刻蚀处理的硅片进行清洗。与对硅片 的正面的处理的原理相同，利用硝酸将硅片背面和边缘氧化，形成二氧化硅，氢氟酸与二氧 化硅反应生成易挥发的六氟化硅，从而达到刻蚀的目的；刻蚀之后经过氢氧化钾溶液去除 硅片表面的多孔硅，并将从刻蚀槽中携带的未冲净的酸除去，完成对硅片边缘和背面的刻 蚀。 0022 上述实施例中，优选第二混合酸液中HNO 3 的浓度。
16、为400600g/L，HF的浓度为 2050g/L，步骤S12中氢氧化钾溶液中KOH的质量含量为310%。选择上述浓度范围内的硝 酸、氢氟酸和氢氧化钾溶液能使得腐蚀反应在一个稳定的反应速率下进行，反应速率易于 控制，且腐蚀均匀。 0023 在本发明另一种典型的实施方式中，还提供了一种晶硅太阳能电池，该晶硅太阳 能电池通过上述的制作方法得到。经过上述制作方法得到的晶硅太阳能电池的正面电极的 表面扩散浓度较低，降低了表面少子的复合率，进而提高了具有其的晶硅太阳能电池的光 电转换效率。 0024 以下将结合实施例和对比例，进一步说明本发明的有益效果。 0025 实施例1 0026 将经过磷扩散制结的。
17、硅片置于HNO 3 的浓度为400g/L和HF的浓度为30g/L的第 二混合酸液中，硅片的正面在液面以上；108s后取出采用质量浓度为5%的氢氧化钾溶液淋 洗30s；然后将硅片置于HNO 3 与HF的质量比为10:1的第一混合酸液中，第一混合酸液中HF 的浓度为10g/L，40s后取出再利用高纯去离子水清洗掉硅片表面的酸液。 0027 实施例2 0028 将经过磷扩散制结的硅片置于HNO 3 的浓度为500g/L和HF的浓度为40g/L的第 二混合酸液中，硅片的正面在液面以上；108s后取出采用质量浓度为3%的氢氧化钾溶液淋 洗30s；然后将硅片置于HNO 3 与HF的质量比为15:1的第一混。
18、合酸液中，第一混合酸液中HF 的浓度为80g/L，40s后取出再利用高纯去离子水清洗掉硅片表面的酸液。 0029 实施例3 0030 将经过磷扩散制结的硅片置于HNO 3 的浓度为600g/L和HF的浓度为50g/L的第 二混合酸液中，硅片的正面在液面以上；108s后取出采用质量浓度为10%的氢氧化钾溶液 淋洗30s；然后将硅片置于HNO 3 与HF的质量比为12:1的第一混合酸液中，第一混合酸液中 HF的浓度为50g/L，40s后取出再利用高纯去离子水清洗掉硅片表面的酸液。 0031 实施例4 0032 将经过磷扩散制结的硅片置于HNO 3 的浓度为500g/L和HF的浓度为40g/L的第 。
19、说 明 书CN 102800754 A 4/5页 6 二混合酸液中，硅片的正面在液面以上；108s后取出采用质量浓度为7%的氢氧化钾溶液淋 洗30s；然后将硅片置于HNO 3 与HF的质量比为11:1的第一混合酸液中，第一混合酸液中HF 的浓度为20g/L，40s后取出再利用高纯去离子水清洗掉硅片表面的酸液。 0033 实施例5 0034 将经过磷扩散制结的硅片置于HNO 3 的浓度为350g/L和HF的浓度为60g/L的第 二混合酸液中，硅片的正面在液面以上；108s后取出采用质量浓度为3%的氢氧化钾溶液淋 洗30s；然后将硅片置于HNO 3 与HF的质量比为13:1的第一混合酸液中，第一混。
20、合酸液中HF 的浓度为40g/L，40s后取出再利用高纯去离子水清洗掉硅片表面的酸液。 0035 实施例6 0036 将依次经过磷扩散制结、边缘和表面刻蚀处理后的硅片置于HNO 3 与HF的质量比 为13:1的第一混合酸液中，第一混合酸液中HF的浓度为40g/L，50s后取出再利用高纯去 离子水清洗掉硅片表面的酸液。 0037 测试磷扩散制结的硅片以及分别经过实施例1至6正面刻蚀后的硅片的表面浓度 和方阻，测试结果见表1 0038 表1 0039 说 明 书CN 102800754 A 5/5页 7 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 磷扩散制结的硅片的方阻。
21、 （） 6 4 . 4 2 6 4 . 4 2 6 4 . 4 2 6 4 . 4 2 6 4 . 4 2 6 4 . 4 2 正面刻蚀后的硅片的方阻 （） 6 5 . 6 3 6 6 . 8 6 7 0 . 7 1 8 1 . 5 3 1 0 2 . 0 5 7 3 . 6 磷扩散制结的硅片的表面浓度 （1 / c m 3 ） 9 . 5 x 1 0 2 0 9 . 5 x 1 0 2 0 9 . 5 x 1 0 2 0 9 . 5 x 1 0 2 0 9 . 5 x 1 0 2 0 9 . 5 x 1 0 2 0 正面刻蚀后的硅片的表面浓度 （1 / c m 3 ） 7 . 0 x 1 0。
22、 2 0 5 . 8 x 1 0 2 0 4 . 1 x 1 0 2 0 2 . 5 x 1 0 2 0 2 . 1 x 1 0 2 0 3 . 3 4 x 1 0 2 0 0040 从表1中的数据可以看出，实施例1至6采用本发明的刻蚀方法处理的晶硅磷掺 杂表面浓度明显降低，方阻明显增高。 0041 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102800754 A 1/2页 8 图1 说 明 书 附 图CN 102800754 A 2/2页 9 图2 说 明 书 附 图CN 102800754 A 。