CN111834492A - TOPCon电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TOPCon电池的制备方法，包括制备硅片正面掩膜层，该掩膜层用于阻挡poly‑Si绕镀；所述制备硅片正面掩膜层的具体步骤包括溶液沉积和高温固化；溶液沉积采用旋涂、喷涂或滚涂，沉积的溶液为硅溶胶或铝溶胶，制备的掩膜层为SiOx层、SiNx层、SiC层或Al2O3层。本发明制备的掩膜层能很好的阻挡背面磷扩散的边缘绕镀，使正面pn结不被破坏；在清洗绕镀poly‑Si时，制备的掩膜层能保护正面硼扩散层不被破坏的同时使绕镀的poly‑Si能在碱性或酸性环境下清除干净；掩膜层的去除方式简单，能在低浓度HF溶液条件下除去且无残留，对电性能无影响。
Description
技术领域
本发明涉及TOPCon电池的制备方法。
背景技术
TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）技术是在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的非晶硅薄层，可以实现载流子的选择性通过，阻挡少子空穴复合。同时氧化层的化学钝化和高掺杂多晶硅的场致钝化效果可进一步提高电池开路电压和短路电流，电池转换效率有较大的提升空间。
现有TOPCon结构电池的背面隧穿层及非晶硅主要通过化学气相沉积法制备，制作过程中会产生严重绕镀。现有技术主要是通过清洗或采用特殊材料（如SiC、SiNx等）做掩膜层来解决绕镀问题，但由于绕镀的poly-Si层分布不均匀，中间薄两边厚，清洗过程中易出现边缘清洗不干净或中间p+损伤的问题，导致电池效率、良率偏低，而采用的特殊材料掩膜层，多在管式炉中采用化学气相沉积CVD法制备或原子层沉积ALD方法制备。如目前使用较多的CVD制备的SiNx膜层作为掩膜，原料采用特种气体SiH4，在管式炉中反应时间长，制备的SiNx膜层在HF槽中需10min以上的反应时间才能去除。若采用CVD法制备SiOx掩膜，需要10min以上的高温时间的才能达到阻挡poly-Si的作用。而采用ALD法制备掩膜层，设备投入较大，且ALD法制备的膜层在HF槽中需20min以上的反应时间才能完全去除。
有鉴于此，为解决TOPCon制备过程中poly-Si绕镀问题，研究如何在更安全、环保、高效的前提下制备掩膜层十分重要。
发明内容
为解决现有技术的缺陷，本发明提供一种TOPCon电池的制备方法，包括制备硅片正面掩膜层，该掩膜层用于阻挡poly-Si绕镀；
所述制备硅片正面掩膜层的具体步骤包括溶液沉积和高温固化；溶液沉积采用旋涂、喷涂或滚涂，沉积的溶液为硅溶胶或铝溶胶，制备的掩膜层为SiOx层、SiNx层、SiC层或Al2O3层。
优选的，所述沉积的厚度为1～100μm。
优选的，所述高温固化在链式炉或管式炉中实施。
优选的，所述高温固化的氛围为氮气、氧气或氮氧混合气。
优选的，所述高温固化的温度为200～700℃。
优选的，所述高温固化的时间为10～200s。
优选的，上述TOPCon电池的制备方法，还包括清洗去除掩膜层，且清洗去除掩膜层在去除poly-Si绕镀之后实施；所述清洗去除掩膜层采用的清洗溶液为1wt%～10wt%的HF或1wt%～10wt%的KOH溶液。
优选的，所述清洗去除掩膜层的清洗时间为3～8min。
优选的，上述TOPCon电池的制备方法，其具体步骤包括：
1）硅片去损伤层后双面制绒；
2）硅片正面硼扩散（可叠加SE）；
3）制备硅片正面掩膜层；
4）硅片背面及边缘刻蚀；
5）硅片背面生长隧穿氧化层及多晶硅层；
6）多晶硅层磷掺杂退火形成重掺杂poly-Si；
7）溶液刻蚀去除poly-Si绕镀；
8）清洗去除掩膜层和清洗去除硼硅玻璃层；
9）正背面镀减反射层后印刷烧结制成TOPCon太阳能电池。
优选的，步骤4）中，刻蚀溶液采用5wt%～15wt%的HF/HNO3混合溶液，或5wt%～15wt%的KOH溶液，浸没时间为30～500s，去除背面掩膜绕镀层；步骤7）中，刻蚀溶液选自KOH、NaOH、TMAH中的一种或几种。
针对现有技术制备掩膜层设备投入大、原料毒性较大、制备时间长、后期清洗较困难等问题，本发明提出溶液法制备掩膜层用于解决poly-Si绕镀的问题，避免了较大的设备投资，原料安全环保，无毒易获得，能在10～200s内快速获得稳定阻挡poly-Si的掩膜层，能在背面刻蚀除BSG的过程中保护正面PN结在酸性或碱性环境下不被破坏，后期清洗掩膜层只需在1wt%～10wt%的HF溶液或1wt%～10wt%的KOH溶液中浸泡3～8min即能去除干净，去除后对电性能无影响，满足现有TOPCon电池生产的需要。
本发明制备的掩膜层能很好的阻挡背面磷扩散的边缘绕镀，使正面pn结不被破坏；在清洗绕镀poly-Si时，制备的掩膜层能保护正面硼扩散层不被破坏的同时使绕镀的poly-Si能在碱性或酸性环境下清除干净；掩膜层的去除方式简单，能在低浓度HF溶液条件下除去且无残留，对电性能无影响。
本发明还具有如下特点：
1、本发明原料无毒、环保、易获得。
2、相较于化学气相沉积法或原子层沉积法制备的掩膜，本发明溶液沉积高温制备掩膜时间短，减少了多次热过程对硅片性能的影响。
3、在使用碱溶液去背面BSG时，本发明掩膜层的存在能保护正面PN结不被破坏。
4、本发明阻挡poly-Si绕镀后清除方式简单。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种TOPCon电池的制备方法，包括如下步骤：
1）硅片去损伤层后双面制绒；
2）硅片正面硼扩散（可叠加SE）；
3）制备硅片正面掩膜层，具体步骤包括溶液沉积和高温固化；
溶液沉积采用旋涂、喷涂或滚涂，沉积的溶液为硅溶胶，沉积的厚度为1～100μm；
高温固化在链式炉或管式炉中实施，氛围为氮气、氧气或氮氧混合气，温度为200～700℃，时间为10～200s；
制备的掩膜层为SiOx层、SiNx层、SiC层；（SiOx可以是SiO、SiO2、Si2O3、Si3O4，SiNx可以是Si3N4，Si2.5N3）
4）硅片背面及边缘刻蚀，刻蚀溶液采用5wt%～15wt%的HF/HNO3混合溶液，浸没时间为30～500s，去除背面掩膜绕镀层；
5）硅片背面生长隧穿氧化层及多晶硅层；
6）多晶硅层磷掺杂退火形成重掺杂poly-Si；
7）溶液刻蚀去除poly-Si绕镀，刻蚀溶液选自KOH、NaOH、TMAH中的一种或几种；
8）清洗去除掩膜层和清洗去除硼硅玻璃层；清洗去除掩膜层采用的清洗溶液为1wt%～10wt%的HF溶液，清洗时间为3～8min；
9）正背面镀减反射层后印刷烧结制成TOPCon太阳能电池。
实施例2
一种TOPCon电池的制备方法，包括如下步骤：
1）硅片去损伤层后双面制绒；
2）硅片正面硼扩散（可叠加SE）；
3）制备硅片正面掩膜层，具体步骤包括溶液沉积和高温固化；
溶液沉积采用旋涂、喷涂或滚涂，沉积的溶液为铝溶胶，沉积的厚度为1～100μm；
高温固化在链式炉或管式炉中实施，氛围为氧气或氮氧混合气，温度为200～700℃，时间为10～200s；
制备的掩膜层为Al2O3层；
4）硅片背面及边缘刻蚀，刻蚀溶液采用5wt%～15wt%的KOH溶液，浸没时间为30～500s，去除背面掩膜绕镀层；
5）硅片背面生长隧穿氧化层及多晶硅层；
6）多晶硅层磷掺杂退火形成重掺杂poly-Si；
7）溶液刻蚀去除poly-Si绕镀，刻蚀溶液选自KOH、NaOH、TMAH中的一种或几种；
8）清洗去除掩膜层和清洗去除硼硅玻璃层；清洗去除掩膜层采用的清洗溶液为1wt%～10wt%的KOH溶液，清洗时间为3～8min；
9）正背面镀减反射层后印刷烧结制成TOPCon太阳能电池。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.TOPCon电池的制备方法，包括制备硅片正面掩膜层，该掩膜层用于阻挡poly-Si绕镀；其特征在于：
所述制备硅片正面掩膜层的具体步骤包括溶液沉积和高温固化；溶液沉积采用旋涂、喷涂或滚涂，沉积的溶液为硅溶胶或铝溶胶，制备的掩膜层为SiOx层、SiNx层、SiC层或Al2O3层。
2.根据权利要求1所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，所述沉积的厚度为1～100μm。
3.根据权利要求2所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，所述高温固化在链式炉或管式炉中实施。
4.根据权利要求3所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，所述高温固化的氛围为氮气、氧气或氮氧混合气。
5.根据权利要求4所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，所述高温固化的温度为200～700℃。
6.根据权利要求5所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，所述高温固化的时间为10～200s。
7.根据权利要求6所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，还包括清洗去除掩膜层，且清洗去除掩膜层在去除poly-Si绕镀之后实施；所述清洗去除掩膜层采用的清洗溶液为1wt%～10wt%的HF或1wt%～10wt%的KOH溶液。
8.根据权利要求7所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，所述清洗去除掩膜层的清洗时间为3～8min。
9.根据权利要求8所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，其具体步骤包括：
1）硅片去损伤层后双面制绒；
2）硅片正面硼扩散；
3）制备硅片正面掩膜层；
4）硅片背面及边缘刻蚀；
5）硅片背面生长隧穿氧化层及多晶硅层；
6）多晶硅层磷掺杂退火形成重掺杂poly-Si；
7）溶液刻蚀去除poly-Si绕镀；
8）清洗去除掩膜层和清洗去除硼硅玻璃层；
9）正背面镀减反射层后印刷烧结制成TOPCon太阳能电池。
10.根据权利要求9所述的TOPCon电池的制备方法，其特征在于，步骤4）中，刻蚀溶液采用5wt%～15wt%的HF/HNO3混合溶液，或5wt%～15wt%的KOH溶液，浸没时间为30～500s，去除背面掩膜绕镀层；步骤7）中，刻蚀溶液选自KOH、NaOH、TMAH中的一种或几种。
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