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择要

协商一种完竣后面抛光的办法，在制绒工序中以氮化硅为掩膜，对金刚线切割单晶硅片实行单面制绒，该掩膜在制绒工序中被HF酸去除。未制绒面做为背钝化电池背抛光面，在低刻蚀量前提下获患了微纳法式平坦的背表面，结局声明：该工艺办法将PERC电池双面钝化后少子寿命由μs提拔至μs，开路电压由.8mV提拔至.0mV，电池更动效率由20.32%提拔至20.81%。

引言

钝化发射极后面来往(PERC)电池的特色在于后面结议和电流导出方法不同[1]。通例电池操纵后面的p++层排斥负电荷阔别电池后面[2,3]，复合速度仍高达～0cm/s[4]。PERC电池采纳氧化铝/氮化硅叠层钝化，操纵氧化铝中稳固负电荷场钝化效应[5]同烧结中产生的氧化硅的化学钝化，后面复合速度大幅升高至10cm/s[6]。PERC电池后面抛光可升高背表面的比表面积以升高复合速度[7,8]，也可增长电池内反射。平坦的表面使得钝化膜堆积越发平匀，关于业内罕用的梅耶博格公司的Maia系列PECVD设施[9]，可升高堆积光阴，减省三甲基铝耗量[10]。

今朝，后面抛光技巧道路有两种：1)增长酸刻蚀洗刷工序的刻蚀量，完竣后面抛光[7,11]，但刻蚀量增长会产生碎片率抬高，也升高了电池吸取光波的有用厚度；2)先去除散布后后面的磷硅玻璃，尔后以正面磷硅玻璃为掩膜，用碱溶液实行后面抛光[12]，除了刻蚀量高以外，碱抛光表面少子寿命常低于酸抛光[13]。光伏资产已普遍操纵金刚线切割的单晶硅片，该硅片表面的宏观粗拙度比沙浆切割低25%以上[14]。以此表面做为PERC电池背抛光面，或可赢得更优的抛光成效。

本文协商一种基于金刚线切割单晶硅片的PERC电池背抛光办法，完竣小刻蚀量、高反射率。与通例办法比较，考证该办法的量产可行性和有用性。

实践

将金刚线切割的直拉单晶硅片实行预洗刷，溶液为2%wt氢氧化钾和1%wt双氧水混杂溶液，责罚光阴为5min；责罚后以去离子水洗刷并烘干；在硅片后面堆积氮化硅薄膜做为制绒掩膜，堆积设施为MeyerBurger公司的板式PECVD，堆积存强为0.15mbar，堆积温度为℃，微波功率为3W，硅烷气流量为sccm，堆积光阴为2min；将该批硅片实行散布和刻蚀洗刷工艺，刻蚀洗刷工序单面减重0.13g，记为a组(单面制绒硅片)，掩膜在制绒设施酸洗槽以及刻清设施中被主动去除。未加掩膜的硅片经由制绒和散布工艺后，经由调动刻蚀洗刷工艺光阴，完竣不同后面刻蚀量单面减重离别为0.21、0.43、0.67g，离别记为b组、c组和d组。将上述a、b、c、d4组硅片各20片在Maia2.1设施中实行背钝化膜堆积，管式PECVD堆积正面氮化硅减反膜，结尾经由激光融化和丝印烧结制备成PERC电池。

采纳D8-4型反射率测试仪测试刻蚀后的硅片后面反射率；用NT-MDTSolver-P47型原子力显微镜线测试刻蚀后的硅片背表面表面；用HITACHISU型扫描电镜表征刻蚀后的背表面描摹；在完竣正面PECVD堆积氮化硅减反膜后，离别取5片，将其烧结后操纵SintonWCT-少子寿命测试仪测试有用载流子寿命；采纳H.a.l.m.cetisPV-IUCT-测试机测试电池效率。

结局与商议

2.1表面反射率

通例刻蚀洗刷工艺参数的刻蚀量减重为0.13g，PERC电池在刻蚀洗刷工序会对工艺做调动，在现有前提下尽可能增大刻蚀量。4组硅片经由刻蚀洗刷工序后，用D8-4型反射率测试仪对它们的后面反射率实行测试，测试结局如图1所示，个中a组为单面制绒硅片所对应的反射率弧线，b、c、d组离别为刻蚀量为0.21、0.43和0.67g的硅片所对应的反射率弧线，这4组弧线对应的～nm平衡反射率离别为31.90%、24.23%、29.80%和29.69%。

由图1可知，当刻蚀量小于0.43g时，反射率跟着刻蚀量增长而增长；当刻蚀量抵达0.43g后，反射率随刻蚀刻蚀量增长变动很小。该结局与Cornagliotti等[11]协商结局一致，当刻蚀厚度约抵达10μm时，反射率随刻蚀量增长变动不大。

当刻蚀量抵达0.67g时，硅片过薄展现出柔性特点，碎片率陡升，但此时后面反射率仍低于单面制绒硅片后面反射率，阐述经由增长化学刻蚀量的办法无奈抵达单面制绒金刚线硅片的反射率。

2.2SEM剖析

刻蚀前硅片表面为制绒工序的金字塔构造，该构造与硅片夹角约为54.74°[7]。进一步相识刻蚀流程中表面描摹的变动，对刻蚀后的硅片表面描摹实行SEM表征。4组硅片不同刻蚀减重的SEM图如图2所示。

由图2可知，关于单面制绒的硅片，由于硅片晌蚀前不存在金字塔表面构造，在低刻蚀量前提下，刻蚀不须要抛光金字塔构造，只起到了去边沿和后面洗刷效用，完竣了低刻蚀量下的后面抛光(见图2a)。刻蚀工序中，塔脊优先被侵蚀，跟着刻蚀减重的增长，制绒生成的金字塔构造持续兼并变大，当金字塔兼并到必要水平(见图2c)时，刻蚀量的进一步增长对金字塔兼并效用变弱，此时候蚀对表面的抛光效用变小。连合图1可知，当刻蚀量抵达0.43g后，刻蚀量进一步增长，硅片后面反射率无显然增长。

2.3AFM剖析

腻滑的背表面可以升高表面复合，同时增长电池后面内反射。不同刻蚀减重的AFM表面图如图3所示，个中a组为单面制绒硅片的AFM图，b、c组离别为刻蚀减分量为0.21、0.43g硅片的AFM图，0.67g的弧线与0.43g对照凑近图中未列出。

由图3可知，随刻蚀量的增长微米法式的表面粗拙度持续升高，但纳米法式的摇动连续存在，且随刻蚀量的增长持续增长。连合图1可知，微米法式粗拙度升高会抬高反射率，但纳米法式的高度摇动对反射率影响较小。连合图2可知，刻蚀流程中除了金字塔的兼并还伴有着金字塔高度升高，这与文件[8]中结局一致。关于单面制绒硅片，由于金刚线切割硅片具备纳米法式平坦性，在经由制绒和刻蚀工序时，表面的损伤层被去除去，保存了纳米法式平坦性。

2.4少子寿命

在正面减反膜制备工序完竣后，采取不同组硅片未印刷电极直接投入烧结炉中烧结后，测试少子寿命。不同刻蚀减重的有用少子寿命如图4所示，个中a组为单面制绒硅片的少子寿命图，b、c、d组离别为刻蚀量量为0.21g、0.43g和0.67g硅片的少子寿命图。

由图4可知，在载流子注入浓度Δn=cm-3时，跟着刻蚀量次序增长，b、c、d组对应的少子寿命离别为、和μs，呈先增后降趋向。这主借使由于刻蚀量增长，粗拙度升高；硅片表面比表面积升高，复合升高；但太甚刻蚀产生了纳米法式粗拙度增长(见图3)，升高了少子寿命。单面制绒硅片在Δn=cm-3前提下，对应的少子寿命为μs，宏大于经由刻蚀量增长完竣抛光硅片的少子寿命。这一方面获利于低表面粗拙度，另一方面是由于其表面在纳米法式上是极端平坦的。

2.5电池功能

对上述4组硅片制备成PERC电池并实行效率测试，不同刻蚀PERC电池的电功能见表1，个中a组为单面制绒PERC电池，b、c组离别为刻蚀量量为0.21g和0.43g的PERC电池。由于0.67g刻蚀量碎片率太高赢得的数据量有限，不做对照。

由表1可知，随刻蚀量的增长，PERC电池效率增长，要紧体现为开路电压增长，这与图4赢得硅片少子寿命变动趋向一致，短路电流的增长与图1中后面反射率增长一致，填充因子的升高也许是由于平坦表面铝电极来往电阻更大的因为。由于铝浆轻易浸湿粗拙表面，在烧结和冷却流程中，更易产生平匀的局载铝背场[11]。.

论断

本文协商了金刚线切割表面做为PERC电池后面抛光的运用，对照了不同刻蚀量对电池反射率、表面描摹、有用载流子寿命及电功能的影响。

1)跟着刻蚀量的增长，金字塔构造塔脊优先侵蚀，金字塔持续兼并变圆，表面粗拙度升高，太甚刻蚀会产生纳米法式不平匀，难以钝化，成为复合中央。

2)金刚石切割硅片表面做为PERC电池后面抛光面，完竣了低刻蚀量前提下赢得纳米法式平坦性，后面反射率由24.23%提拔至31.9%.

3)该工艺办法将PERC电池双面钝化后少子寿命由μs提拔至μs，开路电压由.8mV提拔至.0mV，电池更动效率由20.32%提拔至20.81%。

参考文件略

赵保星1,2赵增超1杨一鸣2谢湘洲1

（1.湖南红太阳光电科技有限公司；2.华夏电子科技团体公司第四十八协商所）

太阳能杂志

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