CN110518088A - 一种se太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SE电池碱抛光方法，P型硅制绒；磷扩散，在硅片表面形成PSG层，即形成N型发射极；氧化时间5min‑30min，氧气流量1000‑5000slm/min；保护正面PSG层，并去除背面PSG层；背面碱抛光，保护正面PSG层不被腐蚀；将正面PSG层作为杂质源进行激光掺杂处理，再去除正面PSG层；背面沉积氧化铝膜；正面和背面镀氮化硅减反射膜；背面激光开槽；背面印刷背电极；背面印刷铝背场；正面印刷正电极；高温烧结。本发明在背面碱抛光工序中，正面激光掺杂的位置有PSG层保护，不会被碱溶液局部抛光，确保SE电池结构，提高SE电池质量，使得背面碱抛光工艺可推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种SE太阳能电池的制备方法。
背景技术
太阳能电池的发展方向是低成本、高效率，选择性发射极技术(selectiveemitter，SE)是晶硅太阳电池生产工艺中有望实现高效率的方法之一。SE太阳能电池是指在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂，而在电极以外的区域进行低浓度掺杂。这样的结构既降低了硅片和电极之间的接触电阻，又降低了表面的复合，提高了少子寿命，使得短路电流、开路电压和填充因子都能得到较好的改善，从而提高转换效率。
目前，SE电池主要采用激光掺杂的方式实现，即通过激光能量把热扩散PSG中的磷原子进行二次扩散实现再分布，然而，这种做法存在着以下缺陷：位于激光掺杂位置的PSG会被破坏，无法满足PSG掩膜保护，在背面碱抛光工序中，正面激光掺杂的位置因为没有PSG或者SiO2层，会被碱溶液局部抛光，影响SE电池结构，同时也制约了背面碱抛光的应用推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种的SE太阳能电池的制备方法，可在背面碱抛光工序中保证PSG掩膜作用，提高SE电池质量。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：一种SE电池碱抛光方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、对P型硅进行制绒，在其正面和背面上形成绒面；
S2、在由步骤S1所得产品上进行磷扩散，在硅片表面形成PSG层，即形成N型发射极；
S3、对由步骤S2所得产品进行氧化，时间5min-30min，氧气流量1000-5000slm/min；
S4、保护由步骤S3所得产品正面的PSG层，并去除背面PSG层；
S5、对由步骤S4所得产品的背面进行碱抛光，同时保护正面的PSG层不被腐蚀；
S6、将由步骤S5所得产品正面的PSG层作为杂质源进行激光掺杂处理，再去除正面PSG层；
S7、在由步骤S6所得产品背面沉积氧化铝膜；
S8、在由步骤S7所得产品正面和背面镀氮化硅减反射膜；
S9、在由步骤S8所得产品的背面上激光开槽，开槽贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜；
S10、在由步骤S9所得产品的背面印刷背电极；
S11、在由步骤S10所得产品的背面印刷铝背场；
S12、在由步骤S11所得产品的正面印刷正电极；
S13、对由步骤S12所得产品进行高温烧结。
本发明通过增加扩散工艺后氧化时间及流量增加PSG层的厚度，在激光掺杂工序中，即使位于激光掺杂位置的PSG层被破坏，PSG层的厚度也能保证PSG掩膜作用，即在后续的背面碱抛光工序中，正面激光掺杂的位置有PSG层保护，而不会被碱溶液局部抛光，确保SE电池结构，进而提高SE电池质量，也使得背面碱抛光工艺可推广和应用。
作为本发明的一种改进，在所述步骤S2中磷扩散之后再进行低温磷扩散，温度700～800℃，时间5min-30min。在扩散工艺中增加低温磷扩散，保证PSG层中存在一定比例的磷原子，可为激光掺杂提供磷源。
作为本发明的一种优选实施方式，在所述步骤S4中，采用链式酸洗设备利用水上漂技术(现有技术)，水膜保护正面PSG层，背面接触10％-20％体积浓度的HF溶液，去除背面PSG层。
作为本发明的一种优选实施方式，在所述步骤S5中，碱抛光的温度是60-80℃，时间是100-600s，所用的碱抛光液中KOH体积比为5％-10％、抛光添加剂的体积比为1％-5％。常规酸抛光配方必须使用大量的HNO3，才能保证抛光效果，碱抛光可以避免使用HNO3，减少了氮的排放量，降低厂房动力系统的排氮压力，保护环境。而且，碱抛光的背面反射率可以达到50％以上，增加背反射和背面钝化效果，提升单面PERC电池效率。
本发明还具有以下实施方式：
氧化铝膜的厚度是4-12nm。
在所述步骤S1中，制绒减重范围0.4-0.8g，反射率(全波段300-1180nm)为10％-18％。
在所述步骤S8中，正面氮化硅减反射膜的膜厚为75-90nm，背面氮化硅减反射膜的膜厚为100-130nm；正面氮化硅减反射膜的反射率(全波段300-1180nm)为3％-5％。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明通过增加扩散工艺后氧化时间及流量增加PSG层的厚度，保证PSG掩膜作用，即在后续的背面碱抛光工序中，正面激光掺杂的位置有PSG层保护，而不会被碱溶液局部抛光，确保SE电池结构，进而提高SE电池质量，也使得背面碱抛光工艺可推广和应用。
⑵本发明扩散工艺增加低温磷扩散，保证PSG层中存在一定比例的磷原子，为激光掺杂提供磷源。
⑶利用链式水上漂技术实现单面PSG清洗，碱抛光采用碱制绒槽槽式结构抛光，工艺步骤相对简单，在不增加新型设备的状态下，满足SE电池碱抛光。
⑷本发明碱抛光的背面反射率可达到50％以上，增加背反射和背面钝化效果，提升单面PERC电池效率。
⑸常规酸抛光配方必须使用大量的HNO3，才能保证抛光效果，本发明碱抛光可以避免使用HNO3，减少了氮的排放量，降低厂房动力系统的排氮压力，保护环境。
⑹本发明与现有晶体硅产线设备的兼容性好，可以实现工业化生产。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明制备的SE太阳能电池结构示意图。
图中：1-氧化铝膜；2-正面氮化硅减反射膜；3-背面氮化硅减反射膜；4-Al背场；5-正面金属电极；6-N型发射极；7-p型单晶硅片。
具体实施方式
如图1和2所示，是本发明一种SE太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、选取电阻率为0.1～6Ω·cm的轻掺杂的p型单晶硅片7(P型硅)，对P型硅进行碱制绒，在其正面和背面上形成金字塔状的减反射绒面，制绒减重范围0.4-0.8g，反射率(全波段300-12000nm)范围10％-18％。
S2、将由步骤S1所得产品置于500～900℃的炉管中进行P(磷)扩散，时间为5min—30min，在硅片表面形成PSG层，即形成N型发射极6，再进行低温P(磷)扩散，保证PSG中存在一定比例的磷原子，为激光掺杂提供磷源，低温P(磷)扩散的温度700～800℃，时间5min-30min；
S3、在炉管中，对由步骤S2所得产品进行氧化，时间5min-30min，氧气流量1000-5000slm/min，增加了PSG层的厚度，保证了PSG层的掩膜作用；
S4、利用链式酸洗水上漂技术，在步骤S3所得产品正面利用水膜保护PSG层，背面接触10％-20％体积浓度的HF溶液，去除背面PSG层。
S5、利用槽式碱抛光设备(碱制绒槽槽式结构)配比碱抛光液，碱抛光液包含KOH和抛光添加剂，通过控制工艺温度、时间、碱液浓度以及添加剂的比例，保证PSG掩膜不被腐蚀，同时对由步骤S4所得产品的背面进行碱抛光，碱抛光的背面反射率为40％以上，KOH的体积比为5％-10％，抛光添加剂的体积比为1％-5％，温度为60-80℃，工艺时间为100-600s。
S6、利用激光能量根据金属化图形将由步骤S5所得产品的PSG层作为杂质源进行掺杂处理，驱入实现局部重扩散，再去除正面PSG层(磷硅玻璃)；
S7、使用ALD或者PECVD在由步骤S6所得产品背面沉积氧化铝膜1，氧化铝膜1的厚度是4-12nm。
S8、在由步骤S7所得产品正面和背面镀氮化硅减反射膜，正面氮化硅减反射膜2，背面氮化硅减反射膜3；正、背面氮化硅减反射膜厚分别为75-90nm和100—130nm；正面反射率(全波段300-1180nm)为3％-5％。
S9、在由步骤S8所得产品的背面上激光开槽，开槽贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜；
S10、在由步骤S9所得产品的背面印刷背电极，即在硅片背面采用丝网印刷方法印刷金属背电极，所采用的金属为银铝(Ag)。
S11、在由步骤S10所得产品的背面印刷铝背场，即在硅片背面采用丝网印刷方法印刷Al背场4。
S12、在由步骤S11所得产品的正面印刷正电极，即在正面上采用丝网印刷方法印刷正面金属电极5，所采用的金属为银(Ag)。
S13、对由步骤S12所得产品进行高温烧结，即将印刷完的硅片置于烧结炉中烧结。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种SE太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、对P型硅进行制绒，在其正面和背面上形成绒面；
S2、在由步骤S1所得产品上进行磷扩散，在硅片表面形成PSG层，即形成N型发射极；
S3、对由步骤S2所得产品进行氧化，时间5min-30min，氧气流量1000-5000slm/min；
S4、保护由步骤S3所得产品正面的PSG层，并去除背面PSG层；
S5、对由步骤S4所得产品的背面进行碱抛光，同时保护正面的PSG层不被腐蚀；
S6、将由步骤S5所得产品正面的PSG层作为杂质源进行激光掺杂处理，再去除正面PSG层；
S7、在由步骤S6所得产品背面沉积氧化铝膜；
S8、在由步骤S7所得产品正面和背面镀氮化硅减反射膜；
S9、在由步骤S8所得产品的背面上激光开槽，开槽贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜；
S10、在由步骤S9所得产品的背面印刷背电极；
S11、在由步骤S10所得产品的背面印刷铝背场；
S12、在由步骤S11所得产品的正面印刷正电极；
S13、对由步骤S12所得产品进行高温烧结。
2.根据权利要求1所述的SE太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2中磷扩散之后再进行低温磷扩散，温度700～800℃，时间5min-30min。
3.根据权利要求2所述的SE太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤S4中，利用水膜保护正面PSG层，同时背面接触10％-20％体积浓度的HF溶液，去除背面PSG层。
4.根据权利要求3所述的SE太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤S5中，碱抛光的温度是60-80℃，时间是100-600s，所用的碱抛光液中KOH体积比为5％-10％、抛光添加剂的体积比为1％-5％。
5.根据权利要求4所述的SE太阳能电池的制备方法，其特征在于：氧化铝膜的厚度是4-12nm。
6.根据权利要求5所述的SE太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，制绒减重范围0.4-0.8g，反射率为10％-18％。
7.根据权利要求6所述的SE太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤S8中，正面氮化硅减反射膜的膜厚为75-90nm，背面氮化硅减反射膜的膜厚为100-130nm；正面氮化硅减反射膜的反射率为3％-5％。
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