CN108538958A - 一种n型ibc电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种N型IBC电池及其制备方法，所述N型IBC电池的制备方法包括如下步骤：硅片双面抛光；硅片抛光面进行单面硼扩散，并用HF酸去除硼硅玻璃；前表面制绒；硅片前表面使用扩散炉进行磷扩散；用PECVD设备在硅片两面镀氮化硅；在硅片背表面使用激光开孔；碱液腐蚀背表面开孔区，再用氢氟酸清洗掉氮化硅；在背表面印刷磷浆，并高温驱入，后清洗；在硅片正表面和背表面均生长二氧化硅和氮化硅进行钝化；硅片背面印刷银电极和银铝浆，进行一次烧结。本发明利用简单的设备及工艺就能实现IBC电池结构的制备，利用激光设备和丝网印刷来制备IBC电池的主要结构，工艺步骤简单，成本低廉，适用于大规模的工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术，尤其涉及一种N型IBC电池及其制备方法。
背景技术
随着中国人口越来越多，城市人口更是越来越多，伴随而来的就是对能源的需求量大增，而且不可避免的对环境的破坏和污染也是越来越严重。中国越来越迫切的需要找到更加清洁能源。常见的几种清洁能源中，太阳能资源不但在地球上分布最广泛，而且对自然环境的影响最小，最符合当前的环保理念，而且能够为我们提供安全可靠的能源。使用太阳能成为我国解决提高清洁能源比例的重要出路。众多太阳能电池中，晶体硅太阳电池不但可以把太阳能直接转换成电能，并且在使用中不会产生任何污染，我国正在大力扶持太阳电池发电技术为我们人类提供大量的环境友好的能源。
IBC电池相比常规硅太阳电池有着正面无遮光面积的优点，较高的短路电流，在近年得到了国内外很多大公司的青睐，许多公司都引入IBC生产线，提高电性能。但是这些IBC电池的结构通常很复杂，需要引入大量设备，如掩膜光刻工艺，导致了增加了生产成本。
因此，发明一种适用于现有生产线的高效率低成本的IBC电池制备方法具有很大的意义。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前IBC电池的结构通常很复杂，生产设备多，生产成本高问题，提出一种N型IBC电池的制备方法，效率高、成本低，该方法能够利用传统的太阳电池生产线简单改造来完成电池制备。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种N型IBC电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、用热碱对硅片进行双面抛光，所述硅片为N型硅片，所述热碱包括但不限于加热的NaOH溶液，所述NaOH溶液浓度为30—40％wt；
步骤2、对硅片抛光面进行单面硼扩散，形成p+区，结深值为0.7～0.9微米，其方阻为65～80Ω/□(Ω/□为方阻)，再使用HF酸去除硼硅玻璃；所述HF酸浓度为5-10％wt；
步骤3、前表面制绒；
步骤4、硅片前表面使用高温扩散炉进行单面磷扩散；
步骤5、用PECVD设备在硅片两面镀氮化硅膜；
步骤6、使用激光在硅片背表面的氮化硅层上开孔；
步骤7、用NaOH溶液腐蚀背表面开孔区，再用氢氟酸清洗掉氮化硅；
步骤8、用丝网印刷机在硅片背表面开孔区域印刷磷浆，再用高温炉进行高温驱入，形成叉指状n+区；
步骤9、在硅片前表面和背表面制作SiO2/SiNx叠层钝化膜；
步骤10、硅片背面n+区印刷银浆，烘干后再在非开孔区印刷银铝浆放入烧结炉进行一次烧结，最终得到N型IBC电池。
进一步地，在步骤1前采用化学腐蚀的办法去除硅片两面的损伤层。
进一步地，步骤2中利用BBr3源对硅片抛光面进行单面硼扩散，扩散温度为900-910℃。
进一步地，步骤3中前表面制绒使用槽式碱制绒。
进一步地，步骤4中利用POCl3源对硅片前表面进行单面磷扩散，扩散温度为820-840℃，扩散后的方阻为100Ω/□-150Ω/□，结深为0.7μm-1.1μm。
进一步地，步骤5中所述氮化硅膜厚为80-83nm，折射率为1.9-2.2。
进一步地，步骤6中激光的功率为4-4.5W，频率为1100-2000kHz，开孔速度为1500-2000mm/s。
进一步地，步骤7中所述NaOH溶液温度为85-87℃，浓度为20-30％wt，处理后硅片方阻为150-200Ω/□；再用10-12％wt浓度氢氟酸，浸泡100-110s，清洗掉氮化硅。
进一步地，步骤8中用丝网印刷机在硅片背表面开孔区域印刷磷浆，再利用高温氧化炉或RTP快速烧结炉处理硅片，进行高温驱入，驱入温度为900-905℃，形成叉指状n+区，反应时间为20-30min，处理后，印刷磷浆区域的方阻为50-55Ω/□。
进一步地，步骤9中硅片前表面和背表面用高温氧化炉制作SiO2膜，SiO2膜厚度为2-5nm，然后在SiO2膜上沉积SiNx薄膜，生成SiO2/SiNx叠层钝化膜，SiNx薄膜厚为80-83nm，折射率为1.9-2.2。
进一步地，步骤10中烧结温度为920-925℃。
本发明的另一个目的还公开了一种N型IBC电池，采用上述方法制备而成。
本发明N型IBC电池及其制备方法，与现有技术相比较具有以下优点：
1)本发明采用N型硅片，因而硅片具有较高的少子寿命，光衰比较小，电性能比较稳定的特点。IBC结构电池入射面无栅线遮挡光线，增加表面入射光子，从而提高太阳能电池转换效率。此外、本发明使用银铝浆，相比银浆更有价格优势，同时银铝浆可以与p+区形成良好接触并起到一定程度的钝化作用，提高电池的转换效率；
2)本发明公开了一种N型IBC电池的制备方法，配合使用PECVD做氮化硅掩膜，可以大大节约生产周期和成本，而且氮化硅清洗方便，氢氟酸清洗液可以反复使用，节约成本。
3)本发明包括两三次印刷，分别是磷浆、银铝浆和银浆。目前常见的印刷机的精度完全可以达到生产要求，方便N型IBC电池的大规模生产。
综上，本发明利用简单的设备工艺就能实现IBC电池结构的制备，利用激光设备和丝网印刷来制备IBC电池的主要结构，工艺步骤简单，成本低廉，适用于大规模的工业生产。
附图说明
图1为实施例1中N型IBC电池的剖视图；
图2为N型IBC电池的制备方法的工艺流程图。
其中：1、氮化硅和二氧化硅钝化层；2、前表面n+层；3、硅片基底；4、p+发射极区域；5、银浆栅线；6、背面氮化硅和二氧化硅钝化层；7、银铝浆栅线；8、背面n+区。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种N型IBC电池制备方法，如图2所示包括以下步骤：
步骤1、将N型硅片用热碱对硅片表面进行双面抛光；
步骤2、对硅片抛光面进行单面硼扩散，形成p+区，结深的平均值0.7-0.9微米，其方阻为65-80Ω/□，再用HF酸去除硼硅玻璃；
步骤3、前表面制绒；
步骤4、硅片前表面使用高温扩散炉进行单面磷扩散；
步骤5、用PECVD设备在硅片两面镀氮化硅膜；
步骤6、在硅片背表面的氮化硅层上，使用激光开孔；
步骤7、用NaOH溶液腐蚀背表面开孔区，再用氢氟酸清洗掉氮化硅；
步骤8、用丝网印刷机在硅片背表面开孔区域印刷磷浆，再用高温炉进行高温驱入，形成叉指状n+区；
步骤9、在硅片前表面和背表面制作SiO2/SiNx叠层钝化膜；
步骤10、硅片背面n+区印刷银浆，烘干后再在非开孔区印刷银铝浆放入烧结炉进行一次烧结，最终得到N型IBC电池。
本实施例制备得到的N型IBC电池结构如图1所示，包括：氮化硅和二氧化硅钝化层1；前表面n+层2；硅片基底3；p+发射极区域4；银浆栅线5；背面氮化硅和二氧化硅钝化层6；银铝浆栅线7；背面n+区8。
实施例2
本实施例公开了一种N型IBC电池制备方法，包括以下步骤：
步骤1、选取电阻率为1-8Ω·cm的N型硅衬底，并用采用化学腐蚀的办法去除硅片两面的损伤层，并采用碱溶液对硅片进行双面抛光。
步骤2、利用BBr3源对硅片表面进行扩散，插片方式为背靠背，在硅片表面生成p+区
步骤3、将硅片扩硼面使用PECVD沉积氮化硅薄膜，使用槽式碱制绒，后再将氮化硅用氢氟酸清洗掉。
步骤4、硅片前表面使用高温扩散炉进行单面磷扩散，在硅片前表面生成n+区，插片方式为背靠背，利用POCl3源对硅片前表面进行扩散，扩散温度820-840℃，扩散后的方阻控制在100Ω/□-150Ω/□，结深为0.7μm-1.1μm。
步骤5、用PECVD设备在硅片两面镀氮化硅。
步骤6、在硅片背表面的氮化硅层上，使用激光开孔，去掉对应位置的氮化硅。
步骤7、用NaOH溶液腐蚀背表面开孔区，对开孔区域进行清洗，去除缺陷和杂质以及p+区，再用氢氟酸浸泡硅片，清洗掉所有硅片表面的氮化硅。
步骤8、用丝网印刷机在硅片背表面开孔区域印刷磷浆，再利用高温氧化炉或RTP快速烧结炉处理硅片，进行高温驱入，形成叉指状n+区。
步骤9、在硅片前表面和背表面用高温氧化炉和PECVD设备生成SiO2/SiNx叠层钝化膜。
步骤10、硅片背面n+区印刷银浆，烘干后再在非开孔区印刷银铝浆，
后放入烧结炉进行一次烧结，最终得到所需新型N型IBC电池。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种N型IBC电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、用热碱对硅片进行双面抛光，所述硅片为N型硅片；
步骤2、对硅片抛光面进行单面硼扩散，形成p+区，结深值为0.7～0.9微米，其方阻为65～80Ω/□，再使用HF酸去除硼硅玻璃；
步骤3、前表面制绒；
步骤4、硅片前表面使用高温扩散炉进行单面磷扩散；
步骤5、用PECVD设备在硅片两面镀氮化硅膜；
步骤6、使用激光在硅片背表面的氮化硅层上开孔；
步骤7、用NaOH溶液腐蚀背表面开孔区，再用氢氟酸清洗掉氮化硅；
步骤8、用丝网印刷机在硅片背表面开孔区域印刷磷浆，再用高温炉进行高温驱入，形成叉指状n+区；
步骤9、在硅片前表面和背表面制作SiO2/SiNx叠层钝化膜；
步骤10、硅片背面n+区印刷银浆，烘干后再在非开孔区印刷银铝浆放入烧结炉进行一次烧结，最终得到N型IBC电池。
2.根据权利要求1所述N型IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤2中利用BBr3源对硅片抛光面进行单面硼扩散，扩散温度为900-910℃。
3.根据权利要求1所述N型IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤4中利用POCl3源对硅片前表面进行单面磷扩散，扩散温度为820-840℃，扩散后的方阻为100Ω/□-150Ω/□，结深为0.7μm-1.1μm。
4.根据权利要求1所述N型IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤5中所述氮化硅膜厚为80-83nm，折射率为1.9-2.2。
5.根据权利要求1所述N型IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤6中激光的功率为4-4.5W，频率为1100-2000kHz，开孔速度为1500-2000mm/s。
6.根据权利要求1所述N型IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤7中所述NaOH溶液温度为85-87℃，浓度为20-30％wt，处理后硅片方阻为150-200Ω/□；再用10-12％wt浓度氢氟酸，浸泡100-110s，清洗掉氮化硅。
7.根据权利要求1所述N型IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤8中用丝网印刷机在硅片背表面开孔区域印刷磷浆，再利用高温氧化炉或RTP快速烧结炉处理硅片，进行高温驱入，驱入温度为900-905℃，形成叉指状n+区，反应时间为20-30min，处理后，印刷磷浆区域的方阻为50-55Ω/□。
8.根据权利要求1所述N型IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤9中硅片前表面和背表面用高温氧化炉制作SiO2膜，SiO2膜厚度为2-5nm，然后在SiO2膜上沉积SiNx薄膜，生成SiO2/SiNx叠层钝化膜，SiNx薄膜厚为80-83nm，折射率为1.9-2.2。
9.根据权利要求1所述N型IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤10中烧结温度为920-925℃。
10.一种N型IBC电池，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述N型IBC电池的制备方法制备而成。
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