CN109920882A

CN109920882A - 一种具有较好钝化效果的n型双面电池制备方法

Info

Publication number: CN109920882A
Application number: CN201910259646.4A
Authority: CN
Inventors: 胡琴; 张思敏; 房江明; 吴家宏; 张凯胜; 姚伟忠; 孙铁囤
Original assignee: Changzhou EGing Photovoltaic Technology Co Ltd
Current assignee: Changzhou EGing Photovoltaic Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2019-06-21

Abstract

本发明公开了一种N型双面电池制备方法，包括如下步骤：(1)清洗N型单晶硅片，去除硅片表面的沾污以及切割损伤层；(2)在扩散炉内进行磷扩散，形成N+层；(3)在硅片背面采用等离子体化学气相沉积法，生长一层氮化硅层；(4)然后进行正面绒面制备，形成具有陷光结构的金字塔绒面，金字塔高度为1～1.5um；(5)在扩散炉管内进行硼扩散，在硅片正面形成P型层；(6)用氢氟酸洗掉正面的硼硅玻璃；(7)然后在正面镀制氮化硅薄膜；(8)最后正面和背面均印刷银电极，完成烧结。本发明的N型双面电池的制备工艺能较好与兼容现有生产线，且所得的N型双面电池正面转换效率达21.5％，背面转换效率达18.2％。

Description

一种具有较好钝化效果的N型双面电池制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种具有较好钝化效果的N型双面电池制备方法。

背景技术

N型太阳电池则得益于其高效率、低衰减的优势，成为光伏行业内新的研究热点。在高效N型技术方面，最典型的代表是美国SunPower公司的IBC电池和日本Panasonic公司的HIT电池。但这两种电池技术的缺点是生产设备非常昂贵、工艺复杂、制造成本很高，另外也具有很高的技术壁垒。而光伏行业的最终目标是降低发电成本，N型高效电池的研发必须避开复杂的技术路线以降低工艺成本。N型双面电池的技术路线较之常规P型电池只增加了背面扩散与钝化工艺，几乎所有设备均可采用现有量产设备进行开发，增加的设备与工艺成本很低，是最有可能实现量产的。现有技术中，制备双面电池时，实现单面扩散的方法有：离子注入、涂胶扩散，这两种工艺都无法与现有常规单晶产线兼容，离子注入都需要引进昂贵的设备，而B胶则会在高温扩散工艺中引入有机物污染。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种与产线兼容的N型双面电池的制作方法。

本发明所采用的技术方案为：一种具有较好钝化效果的N型双面电池制备方法，包括如下步骤：

(1)取电阻率0.5-1.5Ω·cm的N型单晶硅片，采用1.3～5wt％的氢氧化钾溶液和8～12wt％的双氧水对N型单晶硅片进行清洗处理，去除硅片表面的沾污以及切割损伤层。

(2)在扩散炉内进行磷扩散，形成N+层：在炉管中以氮气携带三氯氧磷的方式，形成N型层，所述扩散温度为700-900℃，扩散时间80-130min，扩散后的方阻为80～100Ω/□；然后再用10wt％～20wt％的氢氟酸(HF)去除背面的磷硅玻璃，其中反应时间为3～5min。

(3)在硅片背面采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)，生长一层氮化硅层，氮化硅的膜厚为80～110nm，折射率为2.06～2.12。

(4)然后进行正面绒面制备，第一步采用1～3wt％的HF溶液在室温条件下清洗60～80S，其目的是对绕镀至正面的氮化硅层进行刻蚀去除，使原始硅基材料露出进行绒面制备；然后制绒，形成具有陷光结构的金字塔绒面，金字塔高度为1～1.5um，同时硅片边缘的绕镀过来的磷元素也被去除干净，形成良好的边缘隔离效果，然后再用混酸(氢氟酸和盐酸)清洗表面。绒面的高度是1～1.5um,金字塔尺寸越小，达不到降低反射率的效果，金字塔的尺寸偏大，也会影响到减反射效果，另外金字塔尺寸越大，在后道传输过程中金字塔会被磨损，PN结会被破坏掉。制绒工艺优选为：在0.8～1.5wt％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中对硅片正面进行制绒腐蚀，温度为60～90℃，制绒时间为5～10分钟，制绒温度为60～90℃，温度和反应速率成正比，温度过高，反应过于剧烈，反应不容易控制，会影响到制绒效果；温度太低，反应时间过长，影响产能。时间为5～10分钟，反应时间是根据硅片表面的情况，腐蚀的深度决定的。如果硅片表面损伤层多，反应时间就长一点。

(5)在扩散炉管内进行硼扩散，在硅片正面形成P型层：以氮气携带BBr₃对硅片的正面进行硼扩，形成P型层，所述扩散温度为900～1200℃，所述扩散时间80～130min,扩散后的方阻为80～100Ω/□。

(6)用3～6wt％的氢氟酸洗掉正面的硼硅玻璃，硼硅玻璃清洗时间为150-200s。

(7)然后在正面镀制氮化硅薄膜，正面膜厚为60-80nm，折射率为2.06～2.12。

(8)最后正面和背面均印刷银电极，完成烧结。

本发明的N型双面电池的制备工艺，相互协同且相互制约，基于该工艺本发明所取得的有益效果为：第一，硼扩采用原有的改进后的扩散炉设备(由于硼扩的温度较高，需要950℃的温度进行扩散，因此对原有的扩散炉管的温控系统进行升级，使之能兼容硼扩散)，不需要额外购买硼扩设备，最大程度利用了常规设备来进行N型电池的生产。兼容现有的生产线(见图2)。第二，采用氮化硅绕镀到正面作为边缘隔离层，取代了干法和湿法刻蚀工艺，优化了整体的工艺步骤，同时可以很好的降低边缘漏电。在扩散过程中，制作PN结，会导致被掺杂的磷扩散到背面，导致后续印刷电极过程中导通，形成边缘漏电。第三，基于本发明提供的制备方法，所得的N型双面电池正面转换效率可以达到21.5％，背面转换效率18.2％。

附图说明

图1为本发明N型双面电池制备工艺流程图。

图2为常规PERC电池制备流程图。

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述：

以下实施例的工艺流程参见图1，图2为常规PERC电池制备流程图，PERC技术，即钝化发射极背面接触，通过在太阳能电池背面形成钝化层，提升转换效率，为本领域公知的PERC太阳能电池技术。

实施例1：

一种具有较好钝化效果的N型双面电池制备方法，包括如下步骤：

(1)取电阻率0.5Ω·cm的N型单晶硅片，用2wt％的强碱氢氧化钾溶液和8wt％的双氧水对硅片进行清洗处理，去除硅片表面的沾污以及切割损伤层。

Claims

1.一种具有较好钝化效果的N型双面电池制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

(1)取电阻率0.5-1.5Ω·cm的N型单晶硅片，采用1.3～5wt％的氢氧化钾溶液和8～12wt％的双氧水对N型单晶硅片进行清洗处理，去除硅片表面的沾污以及切割损伤层；

(2)在扩散炉内进行磷扩散，形成N+层：在炉管中以氮气携带三氯氧磷的方式，形成N型层，所述扩散温度为700-900℃，扩散时间80-130min，扩散后的方阻为80～100Ω/□；然后再用10wt％～20wt％的氢氟酸去除背面的磷硅玻璃，其中反应时间为3～5min；

(3)在硅片背面采用等离子体化学气相沉积法，生长一层氮化硅层，氮化硅的膜厚为80～110nm，折射率为2.06～2.12；

(4)然后进行正面绒面制备，第一步采用1～3wt％的HF溶液在室温条件下清洗60～80S，然后制绒，并形成具有陷光结构的金字塔绒面，金字塔高度为1～1.5um，然后再用氢氟酸和盐酸的混酸清洗表面；

(5)在扩散炉管内进行硼扩散，在硅片正面形成P型层：以氮气携带BBr₃对硅片的正面进行硼扩，形成P型层，所述扩散温度为900～1200℃，所述扩散时间80～130min,扩散后的方阻为80～100Ω/□；

(6)用3～6wt％的氢氟酸洗掉正面的硼硅玻璃，硼硅玻璃清洗时间为150-200s；

(7)然后在正面镀制氮化硅薄膜，正面膜厚为60-80nm，折射率为2.06～2.12；

(8)最后正面和背面均印刷银电极，完成烧结。

2.根据权利要求1所述的具有较好钝化效果的N型双面电池制备方法，其特征在于：步骤(4)所述制绒工艺为：在0.8～1.5wt％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中对硅片正面进行制绒腐蚀，温度为60～90℃，制绒时间为5～10分钟。