CN110571149A - 一种p型全接触钝化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P型全接触钝化太阳能电池的制备方法，其能够消除背面氧化物薄层和多晶硅或非晶硅薄层的正面绕镀现象。所述制备方法依次包括如下步骤：A、对P型硅片进行制绒，且对制绒后硅片的背面进行刻蚀抛光；B、在硅片背面制备氧化物薄层，在氧化物薄层上制备多晶硅或非晶硅薄层；C、对多晶硅或非晶硅薄层进行硼掺杂；D、硅片以背面向上的方式经过刻蚀液，去除硼硅玻璃和硅片正面氧化物薄层及多晶硅或非晶硅薄层绕镀；E、在硅片背面的掺杂多晶硅薄层上制备氮化硅层；F、硅片正面酸洗后再次制绒，并进行磷掺杂；G、酸洗去除磷硅玻璃后，进行硅片正面热氧化；H、硅片正面镀氮化硅层；I、制作电极。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，涉及一种P型全接触钝化太阳能电池的制备方法。
背景技术
随着光伏市场的快速发展，加快了对高效电池片的需求，如何实现降本提效仍是光伏技术人员做深入研究的课题。常规的单晶PERC电池是在背面引入氧化铝/氮化硅介质层进行钝化，采用局部金属接触，有效降低背表面电子复合，提升电池转化效率。但由于PERC电池将背面的接触范围限制在开孔区域，开孔处的高复合速率依然存在。为了进一步降低背面复合速率实现背面整体钝化，并去除背面开膜工艺，可实现全接触钝化技术近年来成为行业研究热点。全接触钝化技术是在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构。该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化，超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而极大地降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。另外，晶硅太阳能电池引入此类全接触钝化结构需要在硅片背面制备全接触钝化膜，再叠加氮化硅膜。因此需要对单晶硅片进行背面抛光处理。
现有专利文献(CN108336184A、CN102427099A)等提及了利用全接触钝化技术制备电池的方法。其中N型及P型电池背面全接触钝化层均由氧化硅及多晶薄膜组成，并通过PECVD、LPCVD实现。然而，利用PECVD、LPCVD镀膜方法不可避免会产生氧化硅及多晶硅/非晶硅薄层的正面绕镀现象。此类绕镀现象不仅仅会造成电池正面边缘出现明显的色差，另外，会增大正面缺陷态密度，从而产生较多的复合中心影响到电池的少子寿命。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种P型全接触钝化太阳能电池的制备方法，其能够消除背面氧化物薄层及多晶硅或非晶硅薄层的正面绕镀现象。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种P型全接触钝化太阳能电池的制备方法，依次包括如下步骤：
A、对P型硅片进行制绒，且对制绒后硅片的背面进行刻蚀抛光；
B、在硅片背面制备氧化物薄层，在氧化物薄层上制备多晶硅或非晶硅薄层；
C、对多晶硅或非晶硅薄层进行硼掺杂；
D、硅片以背面向上的方式经过刻蚀液，去除硼硅玻璃和硅片正面氧化物薄层及多晶硅或非晶硅薄层绕镀；
E、在硅片背面的掺杂多晶硅薄层上制备氮化硅层；
F、硅片正面酸洗后再次制绒，并进行磷掺杂；
G、酸洗去除磷硅玻璃后，进行硅片正面热氧化；
H、硅片正面镀氮化硅层；
I、制作电极。
优选地，所述步骤D中，所述刻蚀液包括HNO3和HF混合溶液或碱性溶液。具体地，碱性溶液为NaOH溶液或KOH溶液或TMAH等。
更优选地，所述步骤D中，采用链式输送装置使硅片以背面向上的方式经过HNO3和HF混合溶液或碱性溶液(可以是NaOH/KOH/TMAH等)。通过采用背面在上进入链式刻蚀机台的方式，可同时去除背面硼硅玻璃及绕镀到硅片正面的氧化硅及多晶硅或非晶硅薄层。
优选地，所述步骤B中，使用低压化学气相沉积方法在骨片背面制备氧化物薄层和所述多晶硅或非晶硅薄层。
优选地，所述氧化物薄层为氧化硅薄层。
优选地，所述步骤C中，在P型硅片背面通过BBr3液态扩散源对多晶硅或非晶硅薄层进行硼掺杂，温度为850-1000℃。
优选地，所述步骤F中，硅片通过碱再次制绒在正面形成金字塔绒面。使用碱再次制绒在硅片表面形成绒面，满足了P型全接触钝化太阳能电池制备要求。
优选地，所述步骤F中，再次制绒后的硅片以背靠背的方式通过POCl3液态扩散源在正面进行磷扩散以形成发射极PN结，温度为750-900℃。
优选地，所述步骤G中，硅片正面热氧化形成氧化硅层；所述步骤H中，在氧化硅层上镀氮化硅层。
优选地，所述步骤I中，印刷背面电极和正面电极并烧结，其中背面电极和掺杂多晶硅薄层形成欧姆接触，正面电极和硅片的磷掺杂面形成欧姆接触。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本发明的P型全接触钝化太阳能电池的制备方法，可有效去除氧化硅及多晶硅或非晶硅薄层在P型单晶硅正面的绕镀，避免制备的P型全接触钝化太阳能电池正面出现色差现象；在去除正面绕镀的同时，也实现了硼硅玻璃的去除，减少了硅片边缘漏电现象，进一步提高了电池的转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例的一种P型全接触钝化太阳能电池的制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
参照图1所示，本实施例的一种P型全接触钝化太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)、P型单晶硅片制绒以去除硅片表面杂质及机械损伤，并形成金字塔绒面，降低表面反射率。并通过刻蚀，背面以形成抛光面，保证后序镀膜均匀性以及减少缺陷态密度。
(2)、在P型单晶硅片背面使用低压化学气相沉积(LPCVD)方法制备氧化硅及多晶硅或非晶硅薄层。
(3)、在P型单晶硅片背面通过BBr3液态扩散源热在多晶硅或非晶硅薄层进行硼掺杂，以产生场钝化效应，温度为850-1000℃。需要说明的是，经过高温掺杂后，非晶硅薄层即变为多晶硅薄层，因此，硼掺杂后的多晶硅薄层或非晶硅薄层均称为掺杂的多晶硅薄层。
(4)、由LPCVD背面制备氧化硅及多晶硅或非晶硅薄层时，硅片正面边缘处会产生膜绕镀。使用配有HNO3和HF混合溶液或NaOH或KOH或TMAH的碱性溶液的链式刻蚀机台，硅片背面向上放入刻蚀机台内，可同时去除硼硅玻璃，同时抛光硅片正面以有效去除正面氧化硅及多晶硅或非晶硅薄层的绕镀。在此过程，硅片背面不会接触到配有HNO3和HF混合溶液或NaOH或KOH或TMAH的碱性溶液，除硅片背面外的其他表面浸入配有HNO3和HF混合溶液或NaOH或KOH或TMAH的碱性溶液刻蚀液中进行处理。
(5)、背面利用PECVD制备氮化硅膜作为掩膜，HF清洗正面氮化硅绕镀后，碱制绒形成金字塔绒面。
(6)、再次制绒后的单晶硅片以背靠背的方式通过POCl3液态扩散源热在正面进行磷扩散以形成发射极PN结，温度为750-900℃，并使用HF去除磷硅玻璃。
(7)、热氧化过程在硅片正面形成一层氧化硅，可有效降低电势诱导衰减，同时提供部分负电荷，进一步增加了钝化性能。
(8)、在硅片正面使用PECVD方法镀氮化硅层，可有效饱和硅中悬挂键，进一步减少复合中心，提高钝化性能。
(9)、丝网印刷及烧结：在经以上工序后的P型单晶硅片依次印刷背面电极、正面电极，并烧结形成P型全接触钝化太阳能电池片。其中，背面电极穿过氮化硅层后和掺杂多晶硅薄层形成欧姆接触，正面电极穿过氮化硅层及氧化硅层后和硅片的磷掺杂面形成欧姆接触。
测试电性能并通过分选，获得不同电性能的P型全接触钝化太阳能电池片。
上述制备方法中，通过采用背面在上进入链式刻蚀机台的方式，可同时去除背面硼硅玻璃及绕镀到硅片正面的氧化硅及多晶硅/非晶硅薄层。并再次使用碱制绒工序在硅片表面形成绒面，满足了P型全接触钝化太阳能电池制备要求。考虑到了PECVD及LPCVD镀膜方法会产生正面绕镀的现象，充分利用现有产线生产设备及方法，采用了不同于已有专利中提到的工艺方法实现全接触钝化电池的制作。同时，此发明在去除正面绕镀的同时，也实现了硼硅玻璃的去除，避免了边缘漏电的产生，进一步提高了全接触太阳能电池的转换效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种P型全接触钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
A、对P型硅片进行制绒，且对制绒后硅片的背面进行刻蚀抛光；
B、在硅片背面制备氧化物薄层，在氧化物薄层上制备多晶硅或非晶硅薄层；
C、对多晶硅或非晶硅薄层进行硼掺杂；
D、硅片以背面向上的方式经过刻蚀液，去除硼硅玻璃和硅片正面氧化物薄层及多晶硅或非晶硅薄层绕镀；
E、在硅片背面的掺杂多晶硅薄层上制备氮化硅层；
F、硅片正面酸洗后再次制绒，并进行磷掺杂；
G、酸洗去除磷硅玻璃后，进行硅片正面热氧化；
H、硅片正面镀氮化硅层；
I、制作电极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D中，所述刻蚀液包括HNO3和HF混合溶液或碱性溶液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D中，采用链式输送装置使硅片以背面向上的方式经过HNO3和HF混合溶液或碱性溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，使用低压化学气相沉积方法在硅片背面制备氧化物薄层和所述多晶硅或非晶硅薄层。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物薄层为氧化硅薄层。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，在P型硅片背面通过BBr3液态扩散源对多晶硅或非晶硅薄层进行硼掺杂，温度为850-1000℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤F中，硅片通过碱再次制绒在正面形成金字塔绒面。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤F中，再次制绒后的硅片以背靠背的方式通过POCl3液态扩散源在正面进行磷扩散以形成发射极PN结，温度为750-900℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤G中，硅片正面热氧化形成氧化硅层；所述步骤H中，在氧化硅层上镀氮化硅层。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I中，印刷背面电极和正面电极并烧结，其中背面电极和掺杂的多晶硅薄层形成欧姆接触，正面电极和硅片的磷掺杂面形成欧姆接触。
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