CN107785460A - 一种用于制备hibc电池的异质结非晶硅层的掩膜板 - Google Patents

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张治�
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Abstract

本发明公开了一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层的掩膜板，包括：底座和盖板。所述底座包括容置凹槽，所述容置凹槽用于容置HIBC电池中待沉积异质结非晶硅层的基底。所述盖板覆设在所述底座上，所述盖板上设置有露出所述容置凹槽的开口，开口上设置有多个间隔排列的遮挡件，遮挡件将开口划分为交错间隔的遮挡区和开口区。在制备P区时，遮挡区用于遮挡P区和所述N区的间隔区域以及N区；在制备N区时，遮挡区用于遮挡P区和N区的间隔区域以及P区。所述掩膜板可避免对其他工序生成的非晶硅层的特性产生影响，起到保护已生成的非晶硅层的作用；而且所述掩膜板结构简易，操作难度低，有利于提高生产效率。

Description

一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层的掩膜板
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其是一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层的掩膜板。
背景技术
HIBC电池(Hetero-junction Back Contact Cell，异质结背接触耦合电池)是将HIT技术运用于IBC结构的太阳能电池。HIBC电池与HIT电池相比最大的特点是HIBC电池的前表面没有栅线和电极，极大地降低了栅线和电极对太阳光的遮挡而造成光损失，确保了HIBC电池具有高的短路电流(Isc)和高的填充因子(FF)。在HIBC电池的硅衬底的正面先生长一个钝化层，再沉积SiNx减反膜降低反射率；背面则先沉积一层本征非晶硅层，再沉积呈指状交叉分布的N型非晶硅层和P型非晶硅层，最后用金属化工艺制备HIBC电池背面的正、负电极。
目前要制备叉指状分布的N型非晶硅层和P型非晶硅层，主要包括激光刻蚀和在掩膜保护下采用离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)等沉积工艺进行沉积这两种方案。激光刻蚀工艺后需要进行蒸镀电极和高温退火工艺，对HIBC电池的非晶硅层的性能具有一定影响，因此采用沉积工艺制备叉指状分布的N型非晶硅层和P型非晶硅层更有利于提升HIBC电池的性能。由此，有必要提出一种掩膜板用于制备叉指状分布的N型非晶硅层和P型非晶硅层。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层的掩膜板，来解决上述问题。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层的掩膜板，所述异质结非晶硅层包括呈叉指状排列的P区和N区。所述掩膜板包括底座和盖板，所述底座包括容置凹槽，所述容置凹槽用于容置待沉积所述异质结非晶硅层的基底。所述盖板覆设在所述底座上，所述盖板上设置有暴露出所述容置凹槽的开口，所述开口上设置有多个间隔排列的遮挡件，所述遮挡件将所述开口划分为交错间隔的遮挡区和开口区。在制备所述P区时，所述遮挡区用于遮挡所述N区以及所述P区和所述N区的间隔区域。在制备所述N区时，所述遮挡区用于遮挡所述P区以及所述P区和所述N区的间隔区域。
优选地，所述遮挡件可拆卸地连接在所述盖板上。
优选地，所述遮挡件与所述盖板为一体成型。
优选地，所述盖板可拆卸地连接在所述底座上。
优选地，所述底座上设置有定位销，所述盖板还包括定位孔，所述定位销用于通过插接于所述定位孔内，将所述盖板固定到所述底座上。
优选地，所述定位孔为长孔，所述定位销可沿所述定位孔的孔内长度方向上进行平动。
优选地，所述定位销的数目为多个，多个所述定位销分别设置于所述底座的各个边沿的中心线上。
优选地，所述底座上设置有与所述容置凹槽连通的缺口。
优选地，所述底座为铝合金底座或钛合金底座。
本发明提供的一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层的掩膜板，通过遮挡件的掩模保护下沉积制备HIBC电池的异质结非晶硅层，相比于采用激光刻蚀的工艺，可避免生成的N形非晶硅层和P型非晶硅层发生相互叠加或相互接触，避免了对其他工序生成的非晶硅层的特性产生影响；所述掩膜板还起到在下道工序执行时，保护已生成的非晶硅层的作用；而且所述掩膜板结构简易，操作难度低，有利于提高生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层的掩膜板中的底座的结构示意图；
图2是所述掩膜板中的盖板的结构示意图；
图3是所述掩膜板的结构示意图；
图4是所述HIBC电池的基底上沉积异质结非晶硅层的示意图；
图5是所述HIBC电池的异质结非晶硅层的结构示意图；
图6是所述掩膜板的遮挡件的一种实施方式对应的结构示意图；
图7是所述掩膜板的遮挡件的另一种实施方式对应的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。
参阅图1-图7所示，本实施例提供了一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层4的掩膜板100，所述异质结非晶硅层4包括呈叉指状排列的P区41和N区42，所述掩膜板100包括：底座1和盖板2。
其中，所述底座1包括容置凹槽10，所述容置凹槽10用于容置待沉积所述异质结非晶硅层4的基底40，所述基底40包括硅衬底401和沉积在所述硅衬底背表面一侧的本征非晶硅层402。所述盖板2覆设在所述底座1上，所述盖板2上设置有暴露出所述容置凹槽10的开口20，所述开口20上设置有多个间隔排列的遮挡件21，所述遮挡件21将所述开口20划分为交错间隔的遮挡区210和开口区220。
在制备所述P区41时，所述遮挡区210用于遮挡所述P区41和所述N区42的间隔区域以及所述N区42；在制备所述N区42时，所述遮挡区210用于遮挡所述P区41和所述N区42的间隔区域以及所述P区41。
在所述基底40沉积异质结非晶硅层4前，先将所述基底40置入底座1的容置凹槽10内，确保所述基底40与底座1位于同一水平面，再将所述盖板2覆设到所述底座1上，使所述开口区220露出所述基底40上的P区41或N区42，将所述掩膜板100置入沉积设备内沉积对应区域的非晶硅层，完成该区域的沉积后，通过更换所述基底40上遮挡件21，以露出P区41和N区42中未沉积的另一区域，再将所述掩膜板100置入沉积设备内沉积另一区域的非晶硅层，完成所述异质结非晶硅层4的制作。为使所述基底40能保持水平放置，需要对所述底座1的表面进行打磨抛光成光滑面。
上述掩膜板100通过遮挡件21遮挡基底40上预定形成P型非晶硅层的P区41或预定形成N形非晶硅层的N区42，使得所述基底40可利用所述掩膜板100以沉积工艺沉积所述P型非晶硅层或N形非晶硅层，在下道工序执行时，所述掩膜板100可保护已生成的非晶硅层，避免了对其他工序生成的非晶硅层的特性产生影响，采用该掩膜板100进行沉积不会使生成的N形非晶硅层和P型非晶硅层发生相互叠加或相互接触，不会对制成的HIBC电池造成污染，并且所述掩膜板100还有着结构简易、操作难度低和工作效率高的优点。
结合图1-图5所示，示例性地，作为本实施例的一种实施方式，所述遮挡件21可拆卸地连接在所述盖板2上。由此，只需分别设置一个可遮挡所述P区41的遮挡件21和一个可遮挡所述N区42的遮挡件21，通过更换所述盖板2上的遮挡件21，分别对基底40进行沉积，便可制备出所述HIBC电池的P型非晶硅层和N形非晶硅层。
结合图1-图5所示，示例性地，作为本实施例的另一种实施方式，所述遮挡件21与所述盖板2为一体成型。若所述遮挡件21与所述盖板2为一体成型的结构，可使生产线制作所述掩膜板100更加方便，无需设置用于拆卸组合所述盖板2与遮挡件21的零件，减少了生产工序，而只需分别制作一个具有可遮挡所述P区41的遮挡件21的掩膜板100和一个具有可遮挡所述N区42的遮挡件21的掩膜板100，通过将基底40分别置入不同的掩膜板100内进行沉积，便可制备出HIBC电池的P型非晶硅层和N形非晶硅层。
进一步地，所述盖板2可拆卸地连接在所述底座1上。同理地，可通过分别制作一个具有可遮挡所述P区41的遮挡件21的盖板2和一个具有可遮挡所述N区42的遮挡件21的盖板2，只需通过更换所述底座1上的盖板2，分别对基底40进行沉积，便可制备出所述HIBC电池中的P型非晶硅层和N形非晶硅层。
具体地，所述底座1上设置有定位销11，所述盖板2还包括定位孔22，所述定位销11用于通过插接于所述定位孔22内，将所述盖板2固定到所述底座1上。在本实施例中，为了确保所述定位销11与所述定位孔22能稳固地连接，所述定位销11的长度大于所述底座的厚度0.5-5.0mm。
具体地，所述定位孔22为长孔，所述定位销11可沿所述定位孔22的孔内长度方向上进行平动。本实施例中，所述定位孔22在所述盖板2平面上的两端呈U型结构，在所述掩膜板100用于沉积时，所述定位销11在所述定位孔22内处于固定状态，所述盖板2在高温下产生的应力可通过所述定位孔22两端的U型结构进行释放，避免了应力对所述掩膜板100造成损坏。
更具体地，所述定位销11的数目为多个，多个所述定位销11分别设置于所述底座1的各个边沿的中心线上。所述定位孔22与所述定位销11数目相等，所述定位孔22在所述盖板2的位置与所述定位销11一一对应。
在本实施例中，所述底座1上设置有与所述容置凹槽10连通的缺口12。所述缺口12作为所述容置凹槽10的取放口，方便工作人员通过所述缺口12向所述基底40施加作用力以将其从容置凹槽10内取出。
在使用PECVD工艺沉积所述基底40上的P型非晶硅层和N形非晶硅层时，所述底座1需要采用耐高温、且受热不易发生形变的硬质材料，本实施例中，所述底座1为铝合金底座或钛合金底座。铝合金材料和钛合金材料的价格相对低廉，利用金属材料制造的所述底座1在200℃以上都不会轻易发生形变，而且可避免对已生成的非晶硅层造成污染。
结合图4-图6所示，示例性地，在制备所述N区42时，所述遮挡区210用于遮挡所述P区41和所述N区42的间隔区域以及所述P区41，其中，所述多个遮挡件21包括第一遮挡件211和第二遮挡件212，所述第一遮挡件211的数量为一个，设置于所述盖板2的开口20的一侧，所述第二遮挡件212的数量为多个。沿所述多个遮挡件21的排列方向上，所述第一遮挡件211的宽度等于同个PN结内的P区41和N区42之间的距离L4以及所述P区41的宽度L2之和，所述第二遮挡件212的宽度等于同个PN结内的P区41和N区42之间的距离L4、PN结之间的距离L5以及一个PN结内的所述P区41的宽度L2之和。
结合图4-图7所示，示例性地，在制备所述P区41时，所述遮挡区210用于遮挡所述P区41和所述N区42的间隔区域以及所述N区42，其中，所述多个遮挡件21包括第一遮挡件211和第二遮挡件212，所述第一遮挡件211的数量为一个，设置于所述盖板2的开口20的一侧，所述第二遮挡件212的数量为多个。沿所述多个遮挡件21的排列方向上，所述第一遮挡件211的宽度等于同个PN结内的P区41和N区42之间的距离L4以及所述N区42的宽度L3之和，所述第二遮挡件212的宽度等于同个PN结内的P区41和N区42之间的距离也即是隔离区的宽度L4、PN结之间的距离L5以及一个PN结内的所述N区42的宽度L3之和。
本实施例以一个PN结内的P区41、N区42、同个PN结内的P区41和N区42之间的隔离区以及PN结之间的间隔区作为一个叉指小单元，也即是以一个PN结和PN结之间的间隔区作为一个叉指小单元。沿所述多个遮挡件21的排列方向上，所述叉指小单元的宽度等于同个PN结内的一个PN结内的所述P区41的宽度L2、一个PN结内的所述N区42的宽度L3、同个PN结内的P区41和N区42之间的距离L4以及PN结之间的距离L5之和，由此，所述HIBC电池可划分为共L1/(L2+L3+L4+L5)个叉指小单元。
本实施例中，所述开口区220的面积略大于预定形成P区41或N区42的掩膜区域的面积，沿垂直于所述多个遮挡件21的排列方向上，所述开口区220的长度与所述HIBC电池的边长保持一致，容许的偏差为±0.05mm，沿所述多个遮挡件21的排列方向上，所述开口区220的宽度大于所述掩膜区域的宽度0.01～0.05mm。所述遮挡区210的面积略大于被遮挡的非晶硅层的面积，沿垂直于所述多个遮挡件21的排列方向上，所述遮挡区210的长度与所述基底40的边长保持一致，容许的偏差为±0.05mm，沿所述多个遮挡件的排列方向上，所述遮挡区的宽度大于被遮挡的非晶硅层的宽度0.01～0.05mm。
以在规格为156×156mm的基底40上沉积P型非晶硅层和N形非晶硅层叉指状结构为例，取P区41的宽度L2为0.8mm，取N区42的宽度为0.15mm，取同个PN结内的P区41和N区42之间的距离的宽度为1.004mm，PN结之间的间隔为0.05mm，由此可在156×156mm规格的硅片上设置148个叉指小单元。对应地，用于制备所述HIBC电池的掩膜板100中，所述P区41的宽度L2＝0.8±0.01mm，所述N区42的宽度L3＝0.15±0.01mm，同个PN结内的P区41和N区42之间的距离L4＝0.054±0.01mm，PN结之间的距离L5＝0.05±0.01mm，所述掩膜板100的厚度为4±0.05mm，所述盖板2的厚度为2±0.05mm，所述遮挡件21的厚度为2±0.015mm，所述定位销11的长度大于所述底座1的厚度3mm，所述底座1采用钛合金制成，所述盖板2采用铝合金制成。
综上所述，本实施例提供的一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层4的掩膜板100，通过遮挡件21的掩模保护下沉积制备HIBC电池的异质结非晶硅层4，相比于采用激光刻蚀的工艺制备异质结非晶硅层4，可避免生成的N形非晶硅层和P型非晶硅层发生相互叠加或相互接触，避免了对其他工序生成的非晶硅层的特性产生影响，还起到在下道工序执行时，保护已生成的非晶硅层的作用，而且该掩膜板100结构简易，操作难度低，有利于提高生产效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于制备HIBC电池的异质结非晶硅层的掩膜板，所述异质结非晶硅层(4)包括呈叉指状排列的P区(41)和N区(42)，其特征在于，所述掩膜板(100)包括：
底座(1)，所述底座(1)包括容置凹槽(10)，所述容置凹槽(10)用于容置待沉积所述异质结非晶硅层(4)的基底(40)；
盖板(2)，所述盖板(2)覆设在所述底座(1)上，所述盖板(2)上设置有暴露出所述容置凹槽(10)的开口(20)，所述开口(20)上设置有多个间隔排列的遮挡件(21)，所述遮挡件(21)将所述开口(20)划分为交错间隔的遮挡区(210)和开口区(220)；
在制备所述P区(41)时，所述遮挡区(210)用于遮挡所述P区(41)和所述N区(42)的间隔区域以及所述N区(42)；在制备所述N区(42)时，所述遮挡区(210)用于遮挡所述P区(41)和所述N区(42)的间隔区域以及所述P区(41)。
2.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述遮挡件(21)可拆卸地连接在所述盖板(2)上。
3.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述遮挡件(21)与所述盖板(2)为一体成型。
4.根据权利要求2或3所述的掩膜板，其特征在于，所述盖板(2)可拆卸地连接在所述底座(1)上。
5.根据权利要求4所述的掩膜板，其特征在于，所述底座(1)上设置有定位销(11)，所述盖板(2)还包括定位孔(22)，所述定位销(11)用于通过插接于所述定位孔(22)内，将所述盖板(2)固定到所述底座(1)上。
6.根据权利要求5所述的掩膜板，其特征在于，所述定位孔(22)为长孔，所述定位销(11)可沿所述定位孔(22)的孔内长度方向上进行平动。
7.根据权利要求5所述的掩膜板，其特征在于，所述定位销(11)的数目为多个，多个所述定位销(11)分别设置于所述底座(1)的各个边沿的中心线上。
8.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述底座(1)上设置有与所述容置凹槽(10)连通的缺口(12)。
9.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述底座(1)为铝合金底座或钛合金底座。
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