CN110534618A - 一种基于激光扩散的全背接触ibc电池制备方法及电池 - Google Patents
一种基于激光扩散的全背接触ibc电池制备方法及电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110534618A CN110534618A CN201910811487.4A CN201910811487A CN110534618A CN 110534618 A CN110534618 A CN 110534618A CN 201910811487 A CN201910811487 A CN 201910811487A CN 110534618 A CN110534618 A CN 110534618A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- crystal silicon
- single crystal
- type single
- silicon piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 229910020776 SixNy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims abstract description 11
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 76
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 15
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 6
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 101001073212 Arabidopsis thaliana Peroxidase 33 Proteins 0.000 description 1
- 101001123325 Homo sapiens Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Proteins 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100028961 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Human genes 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
- H01L31/022458—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells for emitter wrap-through [EWT] type solar cells, e.g. interdigitated emitter-base back-contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
- H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法及其电池，涉及太阳能电池技术领域，本发明制备方法包括以下步骤：碱制绒、P扩散、边缘隔离、单面抛光、激光掺杂、前端PSG层和激光损伤层清除、热氧化、沉积SixNy减反膜、激光烧蚀和丝网印刷金属化，本发明制得的电池将正面栅线和发射极都设于电池背面，减少遮光面积，提升了短路电流，本发明通过激光扩散制结和做局域背场，省去了离子注入和光刻做掩膜的工艺，降低了IBC高效电池的制作成本，采用丝网印刷的方式做金属化，省去了掩膜法加电镀做金属化的工艺，降低了IBC高效电池的制作成本和工艺步骤，适用于大规模的高效低成本电池生产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体的是涉及一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法及其电池。
背景技术
随着光伏行业竞争日趋激烈，生产高转换效率、高质量、低成本的太阳电池将成为行业发展的趋势。当前常规晶硅电池随着产业化发展，转换效率提升和制造成本降低都有了较大的进步，但由于受其结构及其材料本身的性质的限制，效率和成本都出现了一定的瓶颈，难以达到平价上网的目标。业界出现了诸多解决方案，诸如选择性发射极、PERC电池、N型电池、背接触电池或Top-Con 电池等等，在这些高效电池的方案中，Sunpower的全背接触(IBC)电池和Sanyo的HIT电池是较为有效的解决方案。
传统的IBC电池总共拥有20步以上的工艺步骤，包括采用光刻的方式制作扩散、金属化掩膜、热扩散方式制结以及电镀方式做金属化等复杂程序。所涉及的工艺复杂，成本高昂，因此传统的 IBC电池的售价大概在常规电池的4到5倍。虽然IBC电池具有以下优点：(1)正面遮光面积为零；(2)正面没有栅线，没有接触复合和绒面结构大小的限制，表面陷光效应和前表面钝化效果可以达到最优化；(3)完全适用于自动化背接触组件封装技术；(4)增加电池在组件中的排列密度；(5)更加吸引人的外观。但现有的IBC电池在工艺上存在的劣势如下：(1)需要多步打掩膜的步骤，使得制程变得相对复杂；(2)由于在背面电极排列很密集，在P型电极和N型电极之间有漏电的风险；(3)对N型单晶衬底的少子寿命要求很高，因此增加了材料成本；(4)在前表面的表面复合速率需要很低。总的来说，目前IBC电池制备工艺复杂、成本高昂，不适宜低成本的大规模生产。
故如何解决上述技术问题，对于本领域技术人员来说很有现实意义。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有IBC电池制备工艺复杂、成本高昂，不适宜低成本的大规模生产的技术问题，本发明提供一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法及其电池。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，包括以下步骤：
S1：碱制绒：选用一块N型单晶硅片，用热碱对其双面制绒，使N型单晶硅片的正面和背面分别形成绒面层；
S2：P扩散：用磷源对N型单晶硅片进行双面或单面P扩散，使N型单晶硅片的正面形成FSF；
S3：边缘隔离：用HF和HN03的混合溶液去除N型单晶硅片背面以及边缘位置的背结和边结，只保留正面扩散层和扩散层上面的PSG层，作为下一步单面抛光的掩膜；
S4：单面抛光：用预设浓度的NaOH对N型单晶硅片背面抛光；
S5：激光掺杂：用皮秒激光器对N型单晶硅片的背面进行掺杂，制作掺硼的发射极和掺磷的局域背场；
S6：前端PSG层和激光损伤层清除：洗掉N型单晶硅片正面的PSG层，以及洗掉N型单晶硅片背面由于激光掺杂所留下的激光损伤层；
S7：热氧化：用氧化炉管在N型单晶硅片的正反面生长3-15nm的热氧钝化层；
S8：沉积SixNy减反膜：用PECVD法在N型单晶硅片的正面沉积SixNy减反膜，SixNy减反膜的厚度为65-95nm；
S9：激光烧蚀：在N型单晶硅片背面的钝化层上进行激光开窗，并将电极从N区和P区上引出来；
S10：丝网印刷金属化：用浆料分别与P区和N区接触，进行丝网印刷。
进一步地，在步骤S1中形成的绒面层上间隔分布有多个腐蚀深度为2-6μm的表面金字塔形状。
进一步地，在步骤S2中，设定扩散方阻为60-240ohm/sq。
进一步地，在步骤S5中，还具体包括以下步骤：
S501：在N型单晶硅片背面的选定发射极区域和局域背场区域设计掺杂图形；
S502：在硅片背面涂上硼酸，在N型单晶硅片背面的发射极区域进行P+型激光掺杂形成发射极，并洗掉硼酸；
S503：在硅片背面涂上磷酸，在N型单晶硅片背面的局域背场区域进行N+型激光掺杂形成局域背场，并洗掉磷酸。
进一步地，设定发射极方阻为50-150ohm/sq，局域背场方阻为30-80ohm/sq。
进一步地，设定发射极与局域背场的间隔为0-100μm。
进一步地，在步骤S7中，设定热氧钝化层的生长温度为700-900℃。
一种基于激光扩散的全背接触IBC电池，采用上述基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法制备而成。
本发明的有益效果如下：
1、相较于现有IBC电池的工艺步骤，本发明采用激光扩散制结和做局域背场，省去了光刻做掩膜的工艺，降低了IBC高效电池的制作成本，同时降低了生产工艺周期；
2、本发明采用丝网印刷的方式做金属化，省去了掩膜法加电镀做金属化的工艺，降低了IBC 高效电池的制作成本；
3、本发明增加激光掺杂和热氧化炉管生长热钝化层，工艺步骤在10步左右，却能使N型单晶硅电池转换效率达到20％以上，并且制作成本低，适用于大规模的高效低成本电池生产。
附图说明
图1是本发明一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，包括以下步骤：
S1：碱制绒：选用一块N型单晶硅片，用热碱对其双面制绒，使N型单晶硅片的正面和背面分别形成绒面层；
S2：P扩散：用磷源对N型单晶硅片进行双面或单面P扩散，使N型单晶硅片的正面形成FSF；
S3：边缘隔离：用HF和HN03的混合溶液去除N型单晶硅片背面以及边缘位置的背结和边结，只保留正面扩散层和扩散层上面的PSG层，作为下一步单面抛光的掩膜；
S4：单面抛光：用预设浓度的NaOH对N型单晶硅片背面抛光；
S5：激光掺杂：用皮秒激光器对N型单晶硅片的背面进行掺杂，制作掺硼的发射极和掺磷的局域背场；
S6：前端PSG层和激光损伤层清除：洗掉N型单晶硅片正面的PSG层，以及洗掉N型单晶硅片背面由于激光掺杂所留下的激光损伤层；
S7：热氧化：用氧化炉管在N型单晶硅片的正反面生长3nm的热氧钝化层；
S8：沉积SixNy减反膜：用PECVD法在N型单晶硅片的正面沉积SixNy减反膜，SixNy减反膜的厚度为65nm；
S9：激光烧蚀：在N型单晶硅片背面的钝化层上进行激光开窗，并将电极从N区和P区上引出来；
S10：丝网印刷金属化：用浆料分别与P区和N区接触，进行丝网印刷。
进一步地，在步骤S1中形成的绒面层上间隔分布有多个腐蚀深度为2μm的表面金字塔形状。
进一步地，在步骤S2中，设定扩散方阻为60ohm/sq。
进一步地，在步骤S5中，还具体包括以下步骤：
S501：在N型单晶硅片背面的选定发射极区域和局域背场区域设计掺杂图形；
S502：在硅片背面涂上硼酸，在N型单晶硅片背面的发射极区域进行P+型激光掺杂形成发射极，并洗掉硼酸；
S503：在硅片背面涂上磷酸，在N型单晶硅片背面的局域背场区域进行N+型激光掺杂形成局域背场，并洗掉磷酸。
进一步地，设定发射极方阻为50ohm/sq，局域背场方阻为30ohm/sq。
进一步地，设定发射极与局域背场的间隔为0.1μm。
进一步地，在步骤S7中，设定热氧钝化层的生长温度为700℃。
实施例2
如图1所示，本实施例提供一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，包括以下步骤：
S1：碱制绒：选用一块N型单晶硅片，用热碱对其双面制绒，使N型单晶硅片的正面和背面分别形成绒面层；
S2：P扩散：用磷源对N型单晶硅片进行双面或单面P扩散，使N型单晶硅片的正面形成FSF；
S3：边缘隔离：用HF和HN03的混合溶液去除N型单晶硅片背面以及边缘位置的背结和边结，只保留正面扩散层和扩散层上面的PSG层，作为下一步单面抛光的掩膜；
S4：单面抛光：用预设浓度的NaOH对N型单晶硅片背面抛光；
S5：激光掺杂：用皮秒激光器对N型单晶硅片的背面进行掺杂，制作掺硼的发射极和掺磷的局域背场；
S6：前端PSG层和激光损伤层清除：洗掉N型单晶硅片正面的PSG层，以及洗掉N型单晶硅片背面由于激光掺杂所留下的激光损伤层；
S7：热氧化：用氧化炉管在N型单晶硅片的正反面生长7nm的热氧钝化层；
S8：沉积SixNy减反膜：用PECVD法在N型单晶硅片的正面沉积SixNy减反膜，SixNy减反膜的厚度为82nm；
S9：激光烧蚀：在N型单晶硅片背面的钝化层上进行激光开窗，并将电极从N区和P区上引出来；
S10：丝网印刷金属化：用浆料分别与P区和N区接触，进行丝网印刷。
进一步地，在步骤S1中形成的绒面层上间隔分布有多个腐蚀深度为4μm的表面金字塔形状。
进一步地，在步骤S2中，设定扩散方阻为120ohm/sq。
进一步地，在步骤S5中，还具体包括以下步骤：
S501：在N型单晶硅片背面的选定发射极区域和局域背场区域设计掺杂图形；
S502：在硅片背面涂上硼酸，在N型单晶硅片背面的发射极区域进行P+型激光掺杂形成发射极，并洗掉硼酸；
S503：在硅片背面涂上磷酸，在N型单晶硅片背面的局域背场区域进行N+型激光掺杂形成局域背场，并洗掉磷酸。
进一步地，设定发射极方阻为100ohm/sq，局域背场方阻为50ohm/sq。
进一步地，设定发射极与局域背场的间隔为50μm。
进一步地，在步骤S7中，设定热氧钝化层的生长温度为800℃。
实施例3
如图1所示，本实施例提供一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，包括以下步骤：
S1：碱制绒：选用一块N型单晶硅片，用热碱对其双面制绒，使N型单晶硅片的正面和背面分别形成绒面层；
S2：P扩散：用磷源对N型单晶硅片进行双面或单面P扩散，使N型单晶硅片的正面形成FSF；
S3：边缘隔离：用HF和HN03的混合溶液去除N型单晶硅片背面以及边缘位置的背结和边结，只保留正面扩散层和扩散层上面的PSG层，作为下一步单面抛光的掩膜；
S4：单面抛光：用预设浓度的NaOH对N型单晶硅片背面抛光；
S5：激光掺杂：用皮秒激光器对N型单晶硅片的背面进行掺杂，制作掺硼的发射极和掺磷的局域背场；
S6：前端PSG层和激光损伤层清除：洗掉N型单晶硅片正面的PSG层，以及洗掉N型单晶硅片背面由于激光掺杂所留下的激光损伤层；
S7：热氧化：用氧化炉管在N型单晶硅片的正反面生长15nm的热氧钝化层；
S8：沉积SixNy减反膜：用PECVD法在N型单晶硅片的正面沉积SixNy减反膜，SixNy减反膜的厚度为95nm；
S9：激光烧蚀：在N型单晶硅片背面的钝化层上进行激光开窗，并将电极从N区和P区上引出来；
S10：丝网印刷金属化：用浆料分别与P区和N区接触，进行丝网印刷。
进一步地，在步骤S1中形成的绒面层上间隔分布有多个腐蚀深度为2-6μm的表面金字塔形状。
进一步地，在步骤S2中，设定扩散方阻为240ohm/sq。
进一步地，在步骤S5中，还具体包括以下步骤：
S501：在N型单晶硅片背面的选定发射极区域和局域背场区域设计掺杂图形；
S502：在硅片背面涂上硼酸，在N型单晶硅片背面的发射极区域进行P+型激光掺杂形成发射极，并洗掉硼酸；
S503：在硅片背面涂上磷酸，在N型单晶硅片背面的局域背场区域进行N+型激光掺杂形成局域背场，并洗掉磷酸。
进一步地，设定发射极方阻为150ohm/sq，局域背场方阻为80ohm/sq。
进一步地，设定发射极与局域背场的间隔为100μm。
进一步地，在步骤S7中，设定热氧钝化层的生长温度为900℃。
在上述实施例1-3中，工艺步骤中没有掺杂掩膜和金属化掩膜的工艺，简化了工艺流程，因此极大的减少了制作成本，所涉及的设备相较于传统电池工艺方案，只需外加激光和氧化炉管，但能将N型单晶硅电池转换效率在20％以上，并且制作成本不高，所以适应于大规模的高效低成本电池生产。经过单面抛光后的N型单晶硅片的背面被抛平，正面由于覆盖有PSG层，以及NaOH对氧化硅的腐蚀速率小，使得N型单晶硅片正面的绒面层得以保留，相对于传统IBC电池工艺用光刻法做掩膜制作交叉式P/N区的方法，大大简化了制作工艺，降低了制作成本，适用于工业化生产。另外，相对于传统IBC电池工艺采用光刻掩膜法，再用电镀做电极的方式，本发明采用丝网印刷的方式来形成金属化，并采用能同时与P区和N区形成接触的浆料。
实施例1-3相对于传统IBC电池制备工艺各指标参数对比表如下表1：
表1 IBC电池不同制备工艺各指标参数对比表(以100块IBC电池为单位)
| 成本(元) | 工艺周期(h) | 电池转换效率(％) | |
| 实施例1 | 144.9 | 10-16 | 20.3 |
| 实施例2 | 145.6 | 10-16 | 21.5 |
| 实施例3 | 146.8 | 10-16 | 21.0 |
| 传统IBC电池制备工艺 | 422.7 | 24-36 | 22.3 |
从上表可看出，本发明制得的IBC电池虽然较传统IBC电池其电池转换效率稍低，但其制造成本大幅降低，工艺周期也大大缩短，从而实现大规模量产的目的。
实施例4
如图1所示，本实施例提供一种基于激光扩散的全背接触IBC电池，采用上述实施例1-3中任一所述的一种激光扩散的全背接触IBC电池制备方法制备而成，该电池正面从上到下包括氮化硅、钝化层、前表面层FSF和N型单晶硅片基底，该电池背面包括钝化层、发射极、局域背场和金属浆料层，将IBC电池的金属栅线和发射极都设于电池背面，减少遮光面积，提升了短路电流。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：碱制绒：选用一块N型单晶硅片，用热碱对其双面制绒，使N型单晶硅片的正面和背面分别形成绒面层；
S2：P扩散：用磷源对N型单晶硅片进行双面或单面P扩散，使N型单晶硅片的正面形成FSF；
S3：边缘隔离：用HF和HNO3的混合溶液去除N型单晶硅片背面以及边缘位置的背结和边结，只保留正面扩散层和扩散层上面的PSG层，作为下一步单面抛光的掩膜；
S4：单面抛光：用预设浓度的NaOH对N型单晶硅片背面抛光；
S5：激光掺杂：用皮秒激光器对N型单晶硅片的背面进行掺杂，制作掺硼的发射极和掺磷的局域背场；
S6：前端PSG层和激光损伤层清除：洗掉N型单晶硅片正面的PSG层，以及洗掉N型单晶硅片背面由于激光掺杂所留下的激光损伤层；
S7：热氧化：用氧化炉管在N型单晶硅片的正反面生长3-15nm的热氧钝化层；
S8：沉积SixNy减反膜：用PECVD法在N型单晶硅片的正面沉积SixNy减反膜，SixNy减反膜的厚度为65-95nm；
S9：激光烧蚀：在N型单晶硅片背面的钝化层上进行激光开窗，并将电极从N区和P区上引出来；
S10：丝网印刷金属化：用浆料分别与P区和N区接触，进行丝网印刷。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，其特征在于，在步骤S1中形成的绒面层上间隔分布有多个腐蚀深度为2-6μm的表面金字塔形状。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，其特征在于，在步骤S2中，设定扩散方阻为60-240ohm/sq。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，其特征在于，在步骤S5中，还具体包括以下步骤：
S501：在N型单晶硅片背面的选定发射极区域和局域背场区域设计掺杂图形；
S502：在硅片背面涂上硼酸，在N型单晶硅片背面的发射极区域进行P+型激光掺杂形成发射极，并洗掉硼酸；
S503：在硅片背面涂上磷酸，在N型单晶硅片背面的局域背场区域进行N+型激光掺杂形成局域背场，并洗掉磷酸。
5.根据权利要求4所述的一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，其特征在于，设定发射极方阻为50-150ohm/sq，局域背场方阻为30-80ohm/sq。
6.根据权利要求4所述的一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，其特征在于，设定发射极与局域背场的间隔为0-100μm。
7.根据权利要求1所述的一种基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法，其特征在于，在步骤S7中，设定热氧钝化层的生长温度为700-900℃。
8.一种基于激光扩散的全背接触IBC电池，其特征在于，采用权利要求1-7中任意一项权利要求所述的基于激光扩散的全背接触IBC电池制备方法制备而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910811487.4A CN110534618B (zh) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | 一种基于激光扩散的全背接触ibc电池制备方法及电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910811487.4A CN110534618B (zh) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | 一种基于激光扩散的全背接触ibc电池制备方法及电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110534618A true CN110534618A (zh) | 2019-12-03 |
| CN110534618B CN110534618B (zh) | 2021-08-06 |
Family
ID=68665277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910811487.4A Active CN110534618B (zh) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | 一种基于激光扩散的全背接触ibc电池制备方法及电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110534618B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112117334A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-22 | 青海黄河上游水电开发有限责任公司光伏产业技术分公司 | 选择性发射极的制备方法及太阳能电池的制备方法 |
| CN114975668A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-30 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种正面浮动结叠加se的p型全背接触太阳能电池及其制造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102842646A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-12-26 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种基于n型衬底的ibc电池的制备方法 |
| US20160005914A1 (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method Of Forming An Interdigitated Back Contact Solar Cell |
| CN106784152A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种ibc电池的制备方法 |
| CN107180881A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-19 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种p型单晶太阳能电池的制备方法 |
| CN109192809A (zh) * | 2018-07-20 | 2019-01-11 | 常州大学 | 一种全背电极电池及其高效陷光和选择性掺杂制造方法 |
-
2019
- 2019-08-29 CN CN201910811487.4A patent/CN110534618B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102842646A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-12-26 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种基于n型衬底的ibc电池的制备方法 |
| US20160005914A1 (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method Of Forming An Interdigitated Back Contact Solar Cell |
| CN106784152A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种ibc电池的制备方法 |
| CN107180881A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-19 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种p型单晶太阳能电池的制备方法 |
| CN109192809A (zh) * | 2018-07-20 | 2019-01-11 | 常州大学 | 一种全背电极电池及其高效陷光和选择性掺杂制造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112117334A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-22 | 青海黄河上游水电开发有限责任公司光伏产业技术分公司 | 选择性发射极的制备方法及太阳能电池的制备方法 |
| CN114975668A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-30 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种正面浮动结叠加se的p型全背接触太阳能电池及其制造方法 |
| CN114975668B (zh) * | 2022-05-27 | 2023-07-21 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种正面浮动结叠加se的p型全背接触太阳能电池及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110534618B (zh) | 2021-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104733555B (zh) | 一种n型双面太阳电池及其制备方法 | |
| CN103887347B (zh) | 一种双面p型晶体硅电池结构及其制备方法 | |
| CN109449248A (zh) | 一种高效率se-perc太阳能电池的制备方法 | |
| CN106340568A (zh) | Ibc电池制备方法 | |
| CN100576580C (zh) | 太阳能电池的后制绒生产工艺 | |
| CN106409956A (zh) | 一种n型晶体硅双面太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN105789343B (zh) | 一种具有透明电极的n型双面太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102185030B (zh) | 基于n型硅片的背接触式hit太阳能电池制备方法 | |
| CN106098807A (zh) | 一种n型晶体硅太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN110534618A (zh) | 一种基于激光扩散的全背接触ibc电池制备方法及电池 | |
| CN109904067A (zh) | 一种perc双面电池制作工艺 | |
| CN110459638A (zh) | 一种Topcon钝化的IBC电池及其制备方法 | |
| CN107946408A (zh) | 一种ibc太阳能电池的制备方法 | |
| CN107785457A (zh) | 一种p型双面晶硅太阳电池的制作工艺 | |
| CN102709389B (zh) | 一种双面背接触太阳能电池的制备方法 | |
| CN110212057A (zh) | 一种p型钝化接触晶体硅太阳能电池的制备方法 | |
| CN104134706B (zh) | 一种石墨烯硅太阳电池及其制作方法 | |
| CN109768120A (zh) | 一种mwt无掩膜太阳能电池的制备方法 | |
| CN106252449B (zh) | 局部掺杂前表面场背接触电池及其制备方法和组件、系统 | |
| CN204497251U (zh) | 一种高效n型双面太阳电池 | |
| CN202076297U (zh) | 基于p型硅片的背接触式hit太阳能电池结构 | |
| CN105529380A (zh) | 一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法 | |
| CN107425085A (zh) | 一种背面钝化的背接触晶硅太阳能电池的制备方法 | |
| CN103474515B (zh) | P型双面太阳电池的制作方法 | |
| CN204102912U (zh) | 一种石墨烯硅太阳电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |