CN111048625B - 一种钝化接触p型电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钝化接触P型电池的制备方法，通过设置两层N+POLY结构，在通过选择性刻蚀的方式，在刻蚀区形成非金属覆盖区保留第一N+POLY结构，金属覆盖区保留在第一N+POLY结构、第二N+POLY结构，替换现有的单纯的氮化硅钝化，极大的降低电池正面的表面复合，使得其正面复合电流大幅下降，从而使得电池的开路电压得到明显提升，提高电池的效率以及电池的性能，而且采用现有的设备即可完成所有工艺，无需添加新的设备，增加的电池成本较少。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件制备技术领域，更具体地说，涉及一种钝化接触P型电池的制备方法。
背景技术
随着化石能源的逐渐枯竭，开采成本越来越高，同时广泛使用化石能源造成的环境污染以及温室效应越来越严重，新能源的使用也随着技术的不断进步得到越来越广泛的应用。尤其以光伏发电为最，其只要在有阳光的地方就可以进行发电，不管是湿地、高原还是丘陵都可以进行发电，而且占用的面积非常小，对于安装区域的要求远远低于其他电站。
而光伏发电在快速发展的同时，行业内以及行业之间的竞争也越来越强，因而需要更加低成本、高效的光伏电池来提高产品的竞争力。其中，晶硅太阳能电池作为性能稳定，市场占有率最高的光伏电池，其技术的更新和发展受到研究人员的广泛关注。PERC电池由于其优异的背面钝化和激光开槽工艺，其量产效率已超过22%。为更进一步推进光伏电池产品的利用和推广，需要逐步提升电池效率，降低度电成本。
发明内容
本发明提供了一种钝化接触P型电池的制备方法，简降低电池的表面复合，提升电池的性能。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种钝化接触P型电池的制备方法，包括：
步骤1，对制绒后的硅片正面依次制备第一遂穿氧化层和第一本征多晶硅层；
步骤2，在所述第一本征多晶硅层表面依次沉积第二遂穿氧化层和第二多晶硅层，所述第二多晶硅层的厚度大于所述第一本征多晶硅层的厚度；
步骤3，对所述第二多晶硅层进行磷掺杂并激活磷原子，获得第二掺杂多晶硅层，形成第二N+POLY结构，同时利用扩散作用在所述第一本征多晶硅层形成第一掺杂多晶硅层，形成第一N+POLY结构；
步骤4，在所述第二掺杂多晶硅层表面沉积形成与预期的电池正面电极的形状相同的阻挡层；
步骤5，将所述阻挡层作为掩膜刻蚀所述第二掺杂多晶硅层；
步骤6，刻蚀所述第二掺杂多晶硅层直到所述第二遂穿氧化层为止，实现选择性刻蚀，在刻蚀区形成非金属覆盖区保留第一N+POLY结构；
步骤7，去除所述阻挡层，所述阻挡层所在区域为金属覆盖区，所述金属覆盖区保留所述第一N+POLY结构、所述第二N+POLY结构。
其中，在所述步骤1和步骤2之间，还包括：对所述硅片在氮气环境中，采用950℃~1050℃的温度退火20min~60min，使得所述第一本征多晶硅层结晶良好。
其中，所述第一遂穿氧化层、所述第二遂穿氧化层的厚度为1nm~3nm。
其中，制备所述第一遂穿氧化层、所述第二遂穿氧化层包括：
采用热氧化制备遂穿氧化层，或采用热硝酸制备遂穿氧化层，或采用臭氧制备遂穿氧化层。
其中，制备所述第一本征多晶硅层、所述第二多晶硅层包括：采用LPVCD、PECVD或APCVD制备所述第一本征多晶硅层、所述第二多晶硅层。
其中，所述第一本征多晶硅层的厚度为5nm~10nm，所述第二多晶硅层的厚度为100nm~200nm。
其中，所述步骤3包括：
对所述第二多晶硅层进行磷掺杂进行磷掺杂包括采用热扩散或离子注入对所述本征非晶硅层进行磷掺杂。
其中，所述步骤3还包括：
采用原位掺 杂的方式对所述第二多晶硅层进行磷掺杂；
对所述第二多晶硅层进行退火，激活掺杂的磷原子；
通入氧气对所述第二多晶硅层进行氧化形成退火氧化层；
其中，所述退火氧化层的厚度为20nm~30nm。
其中，所述步骤4包括采用丝网印刷或喷墨的方式在所述第二掺杂多晶硅层表面沉积所述阻挡层，所述阻挡层为有机物阻挡层。
其中，采用二已二醇丁醚溶解去除所述有机物阻挡层后，采用双氧水或盐酸与臭氧混合溶液去除所述有机物阻挡层的残留物。
本发明实施例提供的钝化接触P型电池的制备方法与现有技术相比较，具有以下优点：
所述钝化接触P型电池的制备方法，通过设置两层N+POLY结构，在通过选择性刻蚀的方式，在刻蚀区形成非金属覆盖区保留第一N+POLY结构，金属覆盖区保留在第一N+POLY结构、第二N+POLY结构，替换现有的单纯的氮化硅钝化，极大的降低电池正面的表面复合，使得其正面复合电流大幅下降，从而使得电池的开路电压得到明显提升，提高电池的效率以及电池的性能，而且采用现有的设备即可完成所有工艺，无需添加新的设备，增加的电池成本较少。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的钝化接触P型电池的制备方法的一个实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1为本申请提供的钝化接触P型电池的制备方法的一个实施例的工艺流程示意图。
在一种具体实施方式中，本发明提供的钝化接触P型电池的制备方法，包括：
步骤1，对制绒后的硅片正面依次制备第一遂穿氧化层和第一本征多晶硅层；
步骤2，在所述第一本征多晶硅层表面依次沉积第二遂穿氧化层和第二多晶硅层，所述第二多晶硅层的厚度大于所述第一本征多晶硅层的厚度；目的在于阻挡后续金属浆料在烧结过程中烧穿多晶硅层，形成较大的复合中心。
步骤3，对所述第二多晶硅层进行磷掺杂并激活磷原子，获得第二掺杂多晶硅层，形成第二N+POLY结构，同时利用扩散作用在所述第一本征多晶硅层形成第一掺杂多晶硅层，形成第一N+POLY结构；
步骤4，在所述掺杂第二多晶硅层表面沉积形成与预期的电池正面电极的形状相同的阻挡层；将阻挡层沉积的形状与预期的电池正面电极形状相同，目的在于在阻挡层的位置设置正面电极。
步骤5，将所述阻挡层作为掩膜刻蚀所述第二掺杂多晶硅层；
步骤6，刻蚀所述掺杂第二多晶硅层直到所述第二遂穿氧化层为止，实现选择性刻蚀，在刻蚀区形成非金属覆盖区保留第一N+POLY结构；
步骤7，去除所述阻挡层，所述阻挡层所在区域为金属覆盖区，所述金属覆盖区保留所述第一N+POLY结构、所述第二N+POLY结构。
通过设置两层N+POLY结构，在通过选择性刻蚀的方式，在刻蚀区形成非金属覆盖区保留第一N+POLY结构，金属覆盖区保留在第一N+POLY结构、第二N+POLY结构，替换现有的单纯的氮化硅钝化，极大的降低电池正面的表面复合，使得其正面复合电流大幅下降，从而使得电池的开路电压得到明显提升，提高电池的效率以及电池的性能，而且采用现有的设备即可完成所有工艺，无需添加新的设备，增加的电池成本较少。
由于本征多晶硅对光具有吸收作用，但是却不能进行发电，使得电池的温度会由于吸光而升高，不利于电池的正常运行，会降低电池的可靠性以及使用寿命。
为了降低电池对光的无效吸收，在所述步骤1和步骤2之间，还包括：对所述硅片在氮气环境中，采用950℃~1050℃的温度退火20min~60min，使得所述第一本征多晶硅层结晶良好。
通过非硅片进行退火，提升第一本征多晶硅层的结晶特性，降低其对管的吸收，提升电池的性能。
本发明中对于遂穿氧化层的厚度以及工艺方式不做限定，一般所述第一遂穿氧化层、所述第二遂穿氧化层的厚度为1nm~3nm。
制备所述第一遂穿氧化层、所述第二遂穿氧化层包括：
采用热氧化制备遂穿氧化层，或采用热硝酸制备遂穿氧化层，或采用臭氧制备遂穿氧化层。
本发明中对于制备遂穿氧化层的工艺包括但不局限与上述的工艺。
同理，本发明中对于第一本征多晶硅层、所述第二多晶硅层的制备工艺以及具体厚度不做限定。
制备所述第一本征多晶硅层、所述第二多晶硅层包括但不局限于采用LPVCD、PECVD或APCVD制备所述第一本征多晶硅层、所述第二多晶硅层。
优选的，所述第一本征多晶硅层的厚度为5nm~10nm，所述第二多晶硅层的厚度为100nm~200nm。
本发明中在完成遂穿氧化层以及本征多晶硅层的制备之后，距离形成N+POLY结构还有差别，需要对多晶硅层进行掺杂，本发明对于掺杂工艺以及具体的掺杂浓度不做限定，一般所述步骤3包括：
对所述第二多晶硅层进行磷掺杂进行磷掺杂包括采用热扩散或离子注入对所述第二多晶硅层进行磷掺杂。
本发明中之所以仅仅对第二多晶硅层进行掺杂，而不直接对第一本征多晶硅层进行掺杂，是基于二者之间仅仅有第二遂穿氧化层相隔，遂穿氧化层根据常识都非常的薄，在磷掺杂的过程中不管采用哪种方式都会通过扩散达到第一本征多晶硅层。
需要指出的是，在本发明中，如果需要第一本征多晶硅层具有较高的掺杂浓度，而通过第二多晶硅层的扩散无法实现时，可以先进行一定的掺杂之后再进行第二遂穿氧化层的沉积，本发明对于其中的具体工艺不做限定。
本发明中对于掺杂的方式不做限定，可以采用上述的热扩散、离子注入等方式，而采用离子注入也有多种方法，如采用原位掺杂等，而在掺杂后还需要进行掺杂粒子的激活，在一个实施例中，所述步骤3还包括：
采用原位掺 杂的方式对所述第二多晶硅层进行磷掺杂；
对所述第二多晶硅层进行退火，激活掺杂的磷原子；
通入氧气对所述第二多晶硅层进行氧化形成退火氧化层；
其中，所述退火氧化层的厚度为20nm~30nm。
通过在掺杂之后进行退火激活，形成退火氧化层，可以与掺杂形成的磷硅玻璃一起作为后续的选择性刻蚀的阻挡层。
本发明中由于需要采用选择性刻蚀的方式在一定的区域制作电极，形成金属覆盖区和非金属覆盖区，需要进行沉积阻挡层，形成特定的图形，形成掩膜，本发明对于具体的掩膜形成工艺不做限定。
一般，所述步骤4包括采用丝网印刷或喷墨的方式在所述第二多晶硅层表面沉积所述阻挡层，所述阻挡层为有机物阻挡层。
本发明包括但不局限于采用丝网印刷和喷墨的方式设置阻挡层，对于阻挡层的材质不做限定，可以为有机物阻挡层，也可以为其它材质的阻挡层，而采用该种方式进行阻挡层的沉积，主要是这种工艺成熟，使用成本较低，工艺效率较高。
而本发明对于刻蚀有机物阻挡层的工艺不做限定，一般采用氢氟酸刻蚀掉非有机物覆盖区域的磷硅玻璃或氧化层，有机物覆盖区域的磷硅玻璃或氧化层得以保留，作为后续刻蚀的选择性阻挡层。
本发明中采用有机物阻挡层之后，在完成刻蚀的过程之后，需要去除阻挡层，一般采用二已二醇丁醚溶解去除所述有机物阻挡层后，采用双氧水或盐酸与臭氧混合溶液去除所述有机物阻挡层的残留物。
本发明中并不局限于上述的二已二醇丁醚溶解去除所述有机物阻挡层，还可以采用其它的溶剂去除。
上述的工艺已经完成的主要的工艺步骤，剩余的步骤采用现有的工艺步骤即可，如沉积介质层，在电池正面沉积氮化硅，在电池背面依次沉积氧化铝和氮化硅；激光开槽，使用激光在电池背面开槽，主要目的是打开氧化铝和氮化硅，使铝电极的硅片之间形成良好的欧姆接触；丝网印刷+烧结：电池背面印刷银铝电极和铝背场，电池正面印刷印电极，至此形成完整的钝化接触P型高效电池。
综上所述，本发明实施例提供的钝化接触P型电池的制备方法，通过设置两层N+POLY结构，在通过选择性刻蚀的方式，在刻蚀区形成非金属覆盖区保留第一N+POLY结构，金属覆盖区保留在第一N+POLY结构、第二N+POLY结构，替换现有的单纯的氮化硅钝化，极大的降低电池正面的表面复合，使得其正面复合电流大幅下降，从而使得电池的开路电压得到明显提升，提高电池的效率以及电池的性能，而且采用现有的设备即可完成所有工艺，无需添加新的设备，增加的电池成本较少。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1，对制绒后的硅片正面依次制备第一遂穿氧化层和第一本征多晶硅层；
步骤2，在所述第一本征多晶硅层表面依次沉积第二遂穿氧化层和第二多晶硅层，所述第二多晶硅层的厚度大于所述第一本征多晶硅层的厚度；
步骤3，对所述第二多晶硅层进行磷掺杂并激活磷原子，获得第二掺杂多晶硅层，形成第二N+POLY结构，同时利用扩散作用在所述第一本征多晶硅层形成第一掺杂多晶硅层，形成第一N+POLY结构；
步骤4，在所述第二掺杂多晶硅层表面沉积形成与预期的电池正面电极的形状相同的阻挡层；
步骤5，将所述阻挡层作为掩膜刻蚀所述第二掺杂多晶硅层；
步骤6，刻蚀所述第二多晶硅层直到所述第二遂穿氧化层为止，实现选择性刻蚀，在刻蚀区形成非金属覆盖区且保留所述第一N+POLY结构；
步骤7，去除所述阻挡层，所述阻挡层所在区域为金属覆盖区，所述金属覆盖区保留所述第一N+POLY结构、所述第二N+POLY结构。
2.如权利要求1所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤1和步骤2之间，还包括：
对所述硅片在氮气环境中，采用950℃～1050℃的温度退火20min～60min，使得所述第一本征多晶硅层结晶良好。
3.如权利要求1所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，所述第一遂穿氧化层、所述第二遂穿氧化层的厚度为1nm～3nm。
4.如权利要求3所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，制备所述第一遂穿氧化层、所述第二遂穿氧化层包括：
采用热氧化制备遂穿氧化层，或采用热硝酸制备遂穿氧化层，或采用臭氧制备遂穿氧化层。
5.如权利要求1所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，制备所述第一本征多晶硅层、所述第二多晶硅层包括：采用LPVCD、PECVD或APCVD制备所述第一本征多晶硅层、所述第二多晶硅层。
6.如权利要求5所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，所述第一本征多晶硅层的厚度为5nm～10nm，所述第二多晶硅层的厚度为100nm～200nm。
7.如权利要求1所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3包括：
对所述第二多晶硅层进行磷掺杂进行磷掺杂包括采用热扩散或离子注入对所述第二多晶硅层进行磷掺杂。
8.如权利要求7所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3还包括：
采用原位掺 杂的方式对所述第二多晶硅层进行磷掺杂；
对所述第二多晶硅层进行退火，激活掺杂的磷原子；
通入氧气对所述第二多晶硅层进行氧化形成退火氧化层；
其中，所述退火氧化层的厚度为20nm～30nm。
9.如权利要求1所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，所述步骤4包括采用丝网印刷或喷墨的方式在所述第二掺杂多晶硅层表面沉积所述阻挡层，所述阻挡层为有机物阻挡层。
10.如权利要求9所述钝化接触P型电池的制备方法，其特征在于，采用二已二醇丁醚溶解去除所述有机物阻挡层后，采用双氧水或盐酸与臭氧混合溶液去除所述有机物阻挡层的残留物。
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