CN111403537A - 一种基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，将P型硅片进行制绒清洗，扩散形成高方阻硅片；激光掺杂同时在硅片表面打出mark点，将待氧化的硅片表面制作致密氧化层薄膜；链式去除背面PSG，后经过质量分数为5%的KOH碱槽进行背表面抛光处理。本发明解决碱抛光中的“PERC+SE”电池正面mark点被碱液腐蚀的问题，保护扩散面重掺区域和mark点在碱抛光中不受碱液腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，属于太阳能电池加工技术领域。
背景技术
对于现有的常规PERC电池，其较高的量产效率主要得益于背面优异的钝化效果。对于其下一步提效方向，也就是降低其正面的复合速率，其中SE结构可以满足。SE结构是在金属栅线与硅片接触部分进行重掺杂，而电极以外位置保持轻掺杂，这样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，从而使电池性能整体得到提高。目前，实现结构的技术手段包括：湿法掩膜法、印刷磷源法、激光掺杂等。其中激光掺杂技术对于PERC电池产线而言最为简单，工艺流程中只需增加激光掺杂一个步骤，并且与常规产线兼容性强，因此“PERC+SE”电池技术成为行业研究热点。
另外PERC电池主要采用ALD法背面制备三氧化二铝薄膜的方式，这就要求背表面具有良好的平整性，引进碱抛光工艺解决了背面镀膜的平整性问题，提高了少子寿命，并增加背表面反射率，是进一步提高PERC电池效率的一种有效手段，因此同样需要“PERC+SE”技术与碱抛光具有良好的兼容性。
在SE电池片印刷过程中，为了确保印刷细栅线在激光区域内，采用激光打出mark对位点的方式来进行印刷校准，产业化中一般采用方形激光光斑制备mark点进行对位。为了保证印刷对位的高精准性，需要保证mark点在碱抛中不被抛光，但是由于mark点存在没有氧化层覆盖的热损伤区域，该区域在碱抛中容易被抛光，从而引发后续印刷中mark点无法抓准的问题，且存在mark点漏电风险，因此在背面抛光平整的前提下避免mark点受碱液腐蚀成为关键问题，同时对于正面重掺杂区域的保护同样重要。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，解决碱抛光中的“PERC+SE”电池正面mark点被碱液腐蚀的问题，保护扩散面重掺区域和mark点在碱抛光中不受碱液腐蚀。
技术方案：
本发明提出一种基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，包括如下步骤：
⑴准备硅片浸没在80-85℃的热水槽中，经1-2min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为1-10mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应35-45S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为1×1017-3×1017 atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为750～800℃，持续反应1000～1200S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为70-75℃，将退火后的硅片放入水浴中反应4-5min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为85-90℃，反应时间1-2 min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
本发明的进一步的限定技术方案，前述的基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，所述步骤（7）中抛光处理在质量分数为5%的KOH碱槽进行。
前述的基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，包括如下步骤：
⑴准备硅片浸没在81℃的热水槽中，经1min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为3mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应38S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为1×1017atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为750℃，持续反应1000S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为70℃，将退火后的硅片放入水浴中反应4min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为85℃，反应时间1min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
前述的基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，包括如下步骤：
⑴准备硅片浸没在83℃的热水槽中，经1min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为5mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应40S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为2×1017 atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为780℃，持续反应1100S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为73℃，将退火后的硅片放入水浴中反应5min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为88℃，反应时间1min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
前述的基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，包括如下步骤：
⑴准备硅片浸没在85℃的热水槽中，经2min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为10mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应45S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为3×1017 atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为800℃，持续反应1200S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为75℃，将退火后的硅片放入水浴中反应5min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为90℃，反应时间2 min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
进一步的，提供一种PERC太阳能电池，太阳能电池组件的硅片经权利要求1步骤处理，处理后的硅片组装后即可制得PERC太阳能电池组件。
有益效果：与现有技术相比，现有的“PERC+SE”电池工艺中，刻蚀以酸抛为主，鲜有和碱抛光相结合的，主要原因在于碱抛光导致正面重掺区域和mark点被抛光，从而印刷对不准，激光图形和印刷图形产生偏移，且mark点区域有漏电风险。本发明解决碱抛光中的“PERC+SE”电池正面mark点被碱液腐蚀的问题，在激光掺杂后的硅片表面形成氧化层，背面氧化层在链式去背面磷硅玻璃中被去除，正面氧化层保护扩散面重掺区域和mark点在碱抛光中不受碱液腐蚀。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本实施例公开一种PERC太阳能电池组件，以P型硅片作为基底制作太阳能电池组件，该P型硅片的制作步骤包括如下步骤：
⑴将P型硅片进行制绒清洗；
⑵扩散形成高方阻硅片；
⑶激光掺杂同时在硅片表面打出mark点
⑷将待氧化的硅片表面制作致密氧化层薄膜；
⑸链式去除背面PSG，后经过质量分数为5%的KOH碱槽进行背表面抛光处理。
实施例1
本实施例在制作硅片表面制作致密氧化层薄膜时包括以下步骤：
⑴准备硅片浸没在81℃的热水槽中，经1min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为3mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应38S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为1×1017atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为750℃，持续反应1000S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为70℃，将退火后的硅片放入水浴中反应4min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为85℃，反应时间1min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
实施例2
本实施例在制作硅片表面制作致密氧化层薄膜时包括以下步骤：
⑴准备硅片浸没在83℃的热水槽中，经1min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为5mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应40S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为2×1017 atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为780℃，持续反应1100S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为73℃，将退火后的硅片放入水浴中反应5min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为88℃，反应时间1min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
实施例3
本实施例在制作硅片表面制作致密氧化层薄膜时包括以下步骤：
⑴准备硅片浸没在85℃的热水槽中，经2min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为10mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应45S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为3×1017 atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为800℃，持续反应1200S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为75℃，将退火后的硅片放入水浴中反应5min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为90℃，反应时间2 min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
经检测，现有工艺对比例与实施例的电池电性能参数对比：
| 分类 | Uoc (mV) | Isc (mA) | Rs (mΩ) | Rsh (Ω) | FF (%) | Eta (%) |
| 对比例 | 0.6362 | 9.4629 | 1.67 | 80.35 | 79.36 | 19.44 |
| 实施例1 | 0.6371 | 9.4754 | 1.75 | 80.66 | 79.43 | 19.50 |
| 实施例2 | 0.6373 | 9.4755 | 1.75 | 80.68 | 79.45 | 19.51 |
| 实施例3 | 0.6376 | 9.478 | 1.76 | 80.69 | 79.47 | 19.54 |
从以上数据可以看出，对比例与本发明实施例比较，说明本发明对方阻均匀的改善效果显著，并且改善后的实施例的效率比对比例提高了0.06-0.10%。。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，其特征在于包括如下步骤：
⑴准备硅片浸没在80-85℃的热水槽中，经1-2min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为1-10mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应35-45S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为1×1017-3×1017 atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为750～800℃，持续反应1000～1200S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为70-75℃，将退火后的硅片放入水浴中反应4-5min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为85-90℃，反应时间1-2 min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
2.根据权利要求1所述的基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，其特征在于：所述步骤（7）中抛光处理在质量分数为5%的KOH碱槽进行。
3.根据权利要求1所述的基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，其特征在于包括如下步骤：
⑴准备硅片浸没在81℃的热水槽中，经1min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为3mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应38S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为1×1017atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为750℃，持续反应1000S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为70℃，将退火后的硅片放入水浴中反应4min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为85℃，反应时间1min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
4.根据权利要求1所述的基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，其特征在于包括如下步骤：
⑴准备硅片浸没在83℃的热水槽中，经1min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为5mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应40S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为2×1017 atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为780℃，持续反应1100S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为73℃，将退火后的硅片放入水浴中反应5min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为88℃，反应时间1min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
5.根据权利要求1所述的基于碱抛的选择性发射极电池正面保护方法，其特征在于包括如下步骤：
⑴准备硅片浸没在85℃的热水槽中，经2min的氧化反应后，则形成了一层氧化膜，再经清洗及烘干操作待用；
⑵向存有质量分数为3%盐酸的盐酸槽中通入浓度为10mg/L的臭氧，将清洗烘干处理好的硅片放入盐酸槽中反应45S；
⑶对步骤（2）的硅片进行高温退火步骤，退火参数控制如下：氧浓度范围为3×1017 atoms/cm3，维持压力为100 mbar，温度为800℃，持续反应1200S；
⑷设置盐酸-双氧水槽，盐酸-双氧水槽中去离子水:盐酸:双氧水=4:1:1，槽内温度控制为75℃，将退火后的硅片放入水浴中反应5min；
⑸在硅片的上料装置上设置臭氧喷淋，将臭氧发生器产生的臭氧喷入硅片的扩散面，臭氧通过扩散方法在晶硅基体外表面氧化生长出均匀的氧化硅薄层；
⑹将处理好的硅片放入浓硝酸槽中进行处理，形成致密氧化层薄膜，槽中硝酸浓度不小于68%，反应温度为90℃，反应时间2 min；
⑺将处理后的硅片进行抛光处理。
6.一种PERC太阳能电池，其特征在于：太阳能电池组件的硅片经权利要求1步骤处理，处理后的硅片组装后即可制得PERC太阳能电池组件。
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