CN110190137B - 一种用于正面接触钝化的双层钝化膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其是一种用于正面接触钝化的双层钝化膜，所述双层钝化膜为掺磷SiCx/掺磷多晶硅叠层薄膜；本发明中的用于正面接触钝化的双层钝化膜，即掺磷SiCx/掺磷多晶硅叠层薄膜，结合图形化刻蚀工艺可大幅减少正面的吸光，刻蚀过程中，掺磷SiCx薄膜是极佳的刻蚀阻挡层，从而可以保护其下的金字塔不被破坏，刻蚀后，钝化区为隧穿氧化硅/掺磷SiCx叠层结构，仍可提供有效的接触钝化，SiCx薄膜由于其宽的光学带隙，寄生吸收少，金属区则为隧穿氧化硅/掺磷SiCx/厚多晶硅薄膜，可保证烧结过程中不被浆料烧穿。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其是一种用于正面接触钝化的双层钝化膜。
背景技术
PERC电池已逐渐成为光伏行业的主流产品。PERC电池背面采用氧化铝Al2O3钝化，可以有效降低背表面复合，提高开路电压，增加背表面反射，提高短路电流，从而提高电池效率。采用背面钝化后，相比于全铝背场电池，限制PERC电池效率的最大因素不再是背表面的复合，而是电池正表面的复合。目前PERC电池往往在正面采用选择性发射极结构来降低复合，但降低幅度有限。接触钝化技术是今年从实验室走出来的炙手可热的新技术，一般采用隧穿氧化硅/掺杂多晶硅薄膜作为钝化层，利用对多子的选择性输运来提供钝化，既能钝化非金属区，还能钝化金属区。掺杂多晶硅薄膜会带来严重的寄生光吸收，因此接触钝化技术往往被用于电池背面。但限制PERC电池效率的瓶颈在电池正面，人们开始思考如何将接触钝化技术用于电池正面。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中不足，提供一种用于正面接触钝化的双层钝化膜，掺磷SiCx/掺磷多晶硅叠层薄膜，结合图形化刻蚀工艺可大幅减少正面的吸光。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种用于正面接触钝化的双层钝化膜，所述双层钝化膜为掺磷SiCx/掺磷多晶硅叠层薄膜。
一种用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）制绒：以P型单晶硅片作为硅衬底，首先进行制绒处理，然后在2-5%的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
（2）磷扩散，形成pn结；
（3）去背结：首先用水膜保护正面，在HF/HNO3混合溶液中去除背表面场区域的磷硅玻璃及背面扩散层，再过1-5%的HF溶液去除正面磷硅玻璃；
（4）隧穿氧化硅/掺磷SiCx/掺磷非晶硅薄膜沉积：隧穿氧化层厚度为1-2nm，采用热氧化炉或PECVD设备沉积，掺磷SiCx、掺磷非晶硅薄膜都采用PECVD设备来沉积；
（5）掩膜层印刷；
（6）刻蚀去除非金属区的非晶硅薄膜；
（7）退火：非晶硅薄膜转化成多晶硅薄膜；
（8）钝化层生长：在电池的背面沉积一层氧化铝或氧化硅薄膜，厚度为5-20nm；然后接着分别沉积背面和正面SiN薄膜，背面SiN厚度为100-120nm，正面SiN厚度为80nm左右；
（9）激光开膜：激光打开背面SiN膜，形成局域铝背场和金属区欧姆接触；
（10）丝网印刷。
进一步的，所述步骤（1）中制绒处理采用溶液为KOH溶液，所述KOH溶液按照KOH：添加剂：H2O=20:3:160的比例配制，温度为80℃。
进一步的，所述步骤（2）中磷扩散的温度为700-900℃，形成的方块电阻范围为80-200ohm/□。
进一步的，所述步骤（6）中刻蚀的溶液采用KOH、氨水、TMAH或HF/HNO3混合溶液。
进一步的，所述步骤（7）中的退火温度为700-900℃。
进一步的，所述步骤（10）中丝网印刷具体包括以下步骤：按照网版图形进行丝网印刷、烧结时，浆料宽度控制为小于50 μm，高度大于5μm；烧结峰值温度为700 - 800℃，时间40s。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
本发明中的用于正面接触钝化的双层钝化膜，即掺磷SiCx/掺磷多晶硅叠层薄膜，结合图形化刻蚀工艺可大幅减少正面的吸光。刻蚀过程中，掺磷SiCx薄膜是极佳的刻蚀阻挡层，从而可以保护其下的金字塔不被破坏。刻蚀后，钝化区为隧穿氧化硅/掺磷SiCx叠层结构，仍可提供有效的接触钝化，SiCx薄膜由于其宽的光学带隙，寄生吸收少，金属区则为隧穿氧化硅/掺磷SiCx/厚多晶硅薄膜，可保证烧结过程中不被浆料烧穿。
附图说明
图1为具有本发明中的双层钝化膜的太阳能电池的结构示意图。
图中：1-P型单晶硅片，2-pn结，3-隧穿氧化硅，4-掺磷SiCx，5-掺磷非晶硅薄膜，6-1正面SiN薄膜，6-2背面SiN薄膜，7-铝背场，8-银浆层。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种用于正面接触钝化的双层钝化膜，双层钝化膜为掺磷SiCx/掺磷多晶硅叠层薄膜。
实施例1
一种用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）制绒。以P型单晶硅片1作为硅衬底，首先进行制绒处理，所用的溶液通常为KOH溶液，所述KOH溶液按照KOH：添加剂：H2O=20:3:160的比例配制，温度为80℃。然后在2-5%的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
（2）磷扩散。在传统磷扩散炉管中，进行磷扩散工艺，以形成pn结2。扩散温度为700-900度之间，形成的方块电阻范围为80-200ohm/□。
（3）去背结。首先用水膜保护正面，在HF/HNO3混合溶液中去除背表面场区域的磷硅玻璃及背面扩散层，再过1-5%的HF溶液去除正面磷硅玻璃；
（4）隧穿氧化硅3/掺磷SiCx4/掺磷非晶硅薄膜5沉积。隧穿氧化层厚度为1-2nm，可采用热氧化炉或PECVD设备沉积，掺磷SiCx、掺磷非晶硅薄膜都采用PECVD设备来沉积。
（5）掩膜层印刷。印刷有机掩膜层，图案与电池最终的正面金属图案一致。
（6）刻蚀去除非金属区的非晶硅薄膜。刻蚀溶液可采用KOH、氨水、TMAH或HF/HNO3混合溶液。
（7）退火。在传统高温炉管中，进行退火工艺，将非晶硅薄膜转变为多晶硅薄膜退火温度为700-900度之间。
（8）钝化层生长。在电池的背面沉积一层氧化铝或氧化硅薄膜，厚度在5-20nm。然后接着分别沉积背面和正面SiN薄膜，背面SiN薄膜6-2厚度在100-120nm，正面SiN薄膜6-1厚度为80nm左右。
（9）激光开膜。激光打开背面SiN薄膜6-2，以形成局域铝背场7和金属区欧姆接触。正面采用银浆层8与金属区欧姆接触。
（10）丝网印刷。按照网版图形进行丝网印刷、烧结时，浆料宽度控制在小于50 μm，高度大于5μm。烧结峰值温度在700 - 800℃之间，时间40秒。
实施例2
一种用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）制绒。以P型单晶硅片1作为硅衬底，首先进行制绒处理，所用的溶液通常为KOH溶液，所述KOH溶液按照KOH：添加剂：H2O=20:3:140的比例配制，温度为80℃。然后在2-5%的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
（2）磷扩散。在传统磷扩散炉管中，进行磷扩散工艺，以形成pn结2。扩散温度为700-900度之间，形成的方块电阻范围为80-200ohm/□。
（3）去背结。首先用水膜保护正面，在HF/HNO3混合溶液中去除背表面场区域的磷硅玻璃及背面扩散层，再过1-5%的HF溶液去除正面磷硅玻璃；
（4）隧穿氧化硅3/掺磷SiCx4/掺磷非晶硅薄膜5沉积。隧穿氧化层厚度为1-2nm，可采用热氧化炉或PECVD设备沉积，掺磷SiCx、掺磷非晶硅薄膜都采用PECVD设备来沉积。
（5）掩膜层印刷。印刷有机掩膜层，图案与电池最终的正面金属图案一致。
（6）刻蚀去除非金属区的非晶硅薄膜。刻蚀溶液可采用KOH、氨水、TMAH或HF/HNO3混合溶液。
（7）退火。在传统高温炉管中，进行退火工艺，将非晶硅薄膜转变为多晶硅薄膜退火温度为700-900度之间。
（8）钝化层生长。在电池的背面沉积一层氧化铝或氧化硅薄膜，厚度在5-20nm。然后接着分别沉积背面和正面SiN薄膜，背面SiN薄膜6-2厚度在70-100nm，正面SiN薄膜6-1厚度为75nm左右。
（9）激光开膜。激光打开背面SiN薄膜6-2，以形成局域铝背场7和金属区欧姆接触。正面采用银浆层8与金属区欧姆接触。
（10）丝网印刷。按照网版图形进行丝网印刷、烧结时，浆料宽度控制在小于50 μm，高度大于5μm。烧结峰值温度在700 - 800℃之间，时间35秒。
实施例1和实施例2中制得的产品的具体结构见图1。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种用于正面接触钝化的双层钝化膜，其特征在于：所述双层钝化膜为掺磷SiCx/掺磷多晶硅叠层薄膜，金属区的钝化层为隧穿氧化硅/掺磷SiCx/掺磷多晶硅叠层薄膜，非金属区的钝化层为隧穿氧化硅/掺磷SiCx叠层。
2.如权利要求1所述的用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
（1）制绒：以P型单晶硅片作为硅衬底，首先进行制绒处理，然后在2-5%的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
（2）磷扩散，形成pn结；
（3）去背结：首先用水膜保护正面，在HF/HNO3混合溶液中去除背表面场区域的磷硅玻璃及背面扩散层，再经过1-5%的HF溶液去除正面磷硅玻璃；
（4）隧穿氧化硅/掺磷SiCx/掺磷非晶硅薄膜沉积：隧穿氧化层厚度为1-2nm，采用热氧化炉或PECVD设备沉积，掺磷SiCx、掺磷非晶硅薄膜都采用PECVD设备来沉积；
（5）掩膜层印刷；
（6）刻蚀去除非金属区的非晶硅薄膜；
（7）退火：非晶硅薄膜转化成多晶硅薄膜；
（8）钝化层生长：在电池的背面沉积一层氧化铝或氧化硅薄膜，厚度为5-20nm；然后接着分别沉积背面和正面SiN薄膜，背面SiN厚度为100-120nm，正面SiN厚度为80±5nm；
（9）激光开膜：激光打开背面SiN膜，形成局域铝背场和金属区欧姆接触；
（10）丝网印刷。
3.根据权利要求2所述的用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中制绒处理采用溶液为KOH溶液，所述KOH溶液按照KOH：添加剂：H2O=20:3:160的比例配制，温度为80℃。
4.根据权利要求2所述的用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中磷扩散的温度为700-900℃，形成的方块电阻范围为80-200ohm/□。
5.根据权利要求2所述的用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中刻蚀的溶液采用KOH、氨水、TMAH或HF/HNO3混合溶液。
6.根据权利要求2所述的用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）中的退火温度为700-900℃。
7.根据权利要求2所述的用于正面接触钝化的双层钝化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（10）中丝网印刷具体包括以下步骤：按照网版图形进行丝网印刷、烧结时，浆料宽度控制为小于50 μm，高度大于5μm；烧结峰值温度为700 - 800℃，时间40s。
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