CN104716224A - 一种背钝化高效perl电池工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种背钝化高效PERL电池工艺，包括将硅片在HF／HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层，然后进行双面抛光、单面沉积SiOx膜层、制绒、高温炉中POCl3单面沉积扩散、去除表面磷硅玻璃、硅片正面沉积厚度80nm的SiNx、硅片抛光面的背面沉积10-20nm的SiOx，然后在管式或板式PECVD设备中沉积100-200nm的SiNx层、在背钝化层开槽开孔、丝网印刷烧结背铝浆、背电极及正电极的步骤。与现有技术相比，本发明能够简化工艺从而方便大规模量产。
Description
技术领域
本发明涉及产业化的高效背钝化PERL电池的研究，尤其是涉及一种背钝化高效PERL电池工艺。
背景技术
为响应国务院颁发的关于光伏产业新建产能单晶电池效率大于20％，多晶电池效率大于18％的若干指导意见，选择易于兼容现有规模生产线，且易于控制生产成本的方案，才是最实际的技术路线。
背钝化高效晶体硅电池是目前最有潜力实现20％电池效率，其技术路线基于钝化电池发射结且背面局部接触(PERL)电池结构，且电池成本可控的高效晶体硅电池技术路线。但是高效背钝化电池工艺路线需要解决一下几个方面的问题：
1)如何在不影响电池正面绒面的前提下，实现硅片背面的平整化抛光；
2)在电池背面形成优良的表面钝化效果；
3)电池背面形成有效的电极欧姆接触，降低电池的接触电阻。
申请号为201010238244.5的中国专利公开了背钝化电池的制造方法，其工艺步骤为：先将P型单晶硅片清洗制绒；再进行B扩散；然后放入氧化炉中生长湿氧；再用刻蚀性浆料对硅片正面进行刻蚀，然后用离子水加超声清洗硅片；对硅片进行P扩散；等离子边缘刻蚀；用HF溶液清洗；再放入氧化炉生长薄干氧；再对硅片正面沉积氮化硅，背面沉积氮化硅或碳化硅或溅射铝；最后电极印刷，烧结。该专利是关于双面电池的制备工艺，专利中在采用NH4F腐蚀液进行单面腐蚀中，需要对另一面进行特殊保护，如工艺不稳定，对后续POCL3扩散影响非常大，易产生交叉掺杂现象。且NH4F溶液与硅片刻蚀反应速度非常慢，BBR3高温扩散形成硼硅玻璃相(BSG)也非常难以去除，从而其专利可行性有待验证。
本发明旨在通过简化高效背钝化电池制备工艺，以降低电池生产成本，最终实现规模量产效应，可应用于规模化生产的高效PERL电池工艺路线，在电池单面制绒方面工艺简单有效、成本可控。介质层沉积及致密化过程，避免了长时间高温氧化过程。硅片单面制绒刻蚀液可以采用常规KOH溶液或TMAH溶液，无需对硅片另一面进行特殊保护，在一般槽式或水平式制绒机台上均可运行，节约了设备购置成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简化的并易于大规模量产的背钝化高效电池工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种背钝化高效PERL电池工艺，采用以下步骤：
(1)将硅片在HF／HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层、切割线痕；
(2)清洗后的硅片在NaOH溶液中进行双面抛光；
(3)将抛光后的硅片单面沉积SiOx膜层，
(4)将上述硅片在四甲基氢氧化铵中单面制备1-2um高的金字塔绒面；
(5)将上述硅片在高温炉中POCl3单面沉积扩散并趋入；
(6)采用湿法刻蚀设备去除表面磷硅玻璃；
(7)在管式或板式PECVD设备中将硅片正面沉积厚度80nm的SiNx，
(8)采用PECVD或APCVD设备在硅片抛光面的背面沉积10-20nm的SiOx，然后在管式或板式PECVD设备中沉积100-200nm的SiNx层；
(9)在背钝化层开槽开孔；
(10)丝网印刷烧结背铝浆、背电极及正电极即可。
步骤(3)采用高温热氧化、PECVD或APCVD在硅片单面沉积SiOx膜层，并在400℃退火致密化。
步骤(3)还可以在抛光后的硅片单面沉积SiNx、a-Si或TiO2介质层。
步骤(8)还可以在硅片抛光面的背面沉积SiOx、AL2O3、a-Si或TiO2介质层。
步骤(9)采用激光开槽、化学湿法刻蚀、光刻或类光刻工艺在背钝化层开槽开孔。
与现有技术相比，本发明通过采用PECVD／APCVD／热氧化-SiOx不仅能在硅片表面产生优良的表面钝化效果，同时，经过致密化以后，SiOx层在TMAH溶液中也能形成良好的掩蔽效果，同时在POCL3扩散中也能充当扩散阻挡层，避免形成P／N+发射结，有效减少常规工艺中去背结溶液HF／HNO3的用量。同时PECVD／APCVD-SiOx工艺也可以在后续工艺中形成优良的SiOx/SiNx叠层钝化效果，极大简化背钝化高效电池的工艺流程，有效降低电池生产成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种背钝化高效PERL电池工艺，流程如图1所示，采用以下步骤：
步骤1：原硅片在HF／HNO3混合溶液中清洗，以去除表面损伤层、切割线痕等；
步骤2：将上述硅片在NaOH溶液中进行双面抛光；
步骤3：将抛光后的硅片单面沉积SiOx，可采用高温热氧化，PECVD或APCVD单面沉积SiOx膜层，并将其在400℃退火致密化；
步骤4：将上述硅片在TMAH中单面制备1-2um高的金字塔绒面；
步骤5：将上述硅片在高温炉中POCL3单面沉积扩散并趋入；
步骤6：采用湿法刻蚀设备去除表面磷硅玻璃(PSG)；
步骤7：在管式或板式PECVD设备中正面沉积厚度约80nm的SiNx，
步骤8：采用PECVD或APCVD设备在硅片抛光面背面沉积10-20nm左右SiOx，然后在管式或板式PECVD设备中沉积100-200nm左右的SiNx层；
步骤9：采用激光或湿法背钝化层开槽开孔；
步骤10：丝网印刷烧结背铝浆、背电极及正电极，测试电池效率，测试得到的数据如表1所示。
表1电池测试数据列表
实施例2
一种背钝化高效PERL电池工艺，其工艺与实施例1相同，不同之处在于，步骤(3)在抛光后的硅片单面沉积SiNx介质层。步骤(8)在硅片抛光面的背面沉积SiOx介质层。
实施例3
一种背钝化高效PERL电池工艺，其工艺与实施例1相同，不同之处在于，步骤(3)在抛光后的硅片单面沉积a-Si介质层。步骤(8)在硅片抛光面的背面沉积a-Si介质层。
实施例4
一种背钝化高效PERL电池工艺，其工艺与实施例1相同，不同之处在于，步骤(3)在抛光后的硅片单面沉积TiO2介质层。步骤(8)在硅片抛光面的背面沉积TiO2介质层。
Claims (5)
1.一种背钝化高效PERL电池工艺，其特征在于，该工艺采用以下步骤：
(1)将硅片在HF／HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层、切割线痕；
(2)清洗后的硅片在NaOH溶液中进行双面抛光；
(3)将抛光后的硅片单面沉积SiOx膜层，
(4)将上述硅片在四甲基氢氧化铵中单面制备1-2um高的金字塔绒面；
(5)将上述硅片在高温炉中POCl3单面沉积扩散；
(6)采用湿法刻蚀去除硅片表面的磷硅玻璃；
(7)在管式或板式PECVD设备中将硅片正面沉积厚度80nm的SiNx，
(8)采用PECVD或APCVD设备在硅片抛光面的背面沉积10-20nm的SiOx，然后在管式或板式PECVD设备中沉积100-200nm的SiNx层；
(9)在硅片背面形成的背钝化层上开槽开孔；
(10)丝网印刷烧结背铝浆、背电极及正电极即可。
2.根据权利要求1所述的一种背钝化高效PERL电池工艺，其特征在于，步骤(3)采用高温热氧化、PECVD或APCVD在硅片单面沉积SiOx膜层，并在400℃退火致密化。
3.根据权利要求1所述的一种背钝化高效PERL电池工艺，其特征在于，步骤(3)还可以在抛光后的硅片单面沉积SiNx、a-Si或TiO2介质层。
4.根据权利要求1所述的一种背钝化高效PERL电池工艺，其特征在于，步骤(8)还可以在硅片抛光面的背面沉积SiOx、Al2O3、a-Si或TiO2介质层。
5.根据权利要求1所述的一种背钝化高效PERL电池工艺，其特征在于，步骤(9)采用激光开槽、化学湿法刻蚀、光刻或类光刻工艺在背钝化层开槽开孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150617 |