CN112466986A - 一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法，包括：对硅片进行制绒及扩散；硅片的正面在外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄保护下形成重掺杂区域；利用酸性溶液去除硅片背面的硅磷玻璃并利用碱性溶液抛光；利用酸性溶液去除硅片正面的硅磷玻璃；依次在硅片的背面沉积氧化铝膜、在硅片的正面沉积氮化硅减反射膜及在硅片的背面沉积氮化硅保护膜；利用激光去除硅片背面指定区域的叠层膜；印刷硅片两面的电极并烧结。该方法充分利用外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄作为缓冲层，在激光选择性重掺时，保护此区域的原有氧化层不被破坏，进而保持重掺杂区域的性能稳定；采用碱液进一步减少表面悬挂键密度，实现良好的背抛光，进而提升电池性能。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏领域，具体涉及一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法。
背景技术
晶体硅太阳能光伏电池技术近年来发展迅速，尤其是PERC（Passivated Emitterand Rear Cell）技术得到大规模的产业化应用后，电池的转换效率发生了大幅度的跃升，相对于常规的铝背场钝化电池，单晶PERC的电池效率提升>1.2％，多晶PERC的电池效率提升>0.8％。
PERC电池的技术关键是实现电池背表面的良好钝化，减少背面悬挂键的复合对电池效率的影响。为了达到这一目标，通常的方法是对电池背面进行抛光，然后在背面依次沉积氧化铝和氮化硅薄膜。背面抛光的目的是提高硅表面的平整度，以减少表面悬挂键的密度；在背面沉积氧化铝的目的是利用氧化铝中存在的大量固定电荷负电荷，可以在硅表面感应生成正电荷层，从而阻止少数载流子在背表面产生复合；在氧化铝薄膜上沉积氮化硅薄膜的目的是用来保护氧化铝薄膜。背表面的抛光分为酸抛光和碱抛光：其中，酸液与硅的反应属于各自向同性，硅表面会形成腐蚀坑，表面平整度相对于碱抛光较差；同时，碱抛在规模化生产中产能大，制程稳定，比较受欢迎。碱抛的主要步骤为：去除在扩散后的硅片背表面和正面的磷硅玻璃（Phosphosilicate Glass，PSG）；硅片浸没在加有添加剂的碱溶液中进行背面抛光；硅片浸没在酸溶液中去除硅片正面的PSG。
激光掺杂选择性发射极（Laser Doped Selective Emitter，LDSE）技术可以有效地将电池效率提升0.25％左右，且步骤简单，易于应用到PERC电池上。其步骤为：制绒——扩散——激光掺杂——清洗（背抛光）——背面氧化铝——背面氮化硅——正面氮化硅——激光开膜——印刷电极——烧结。其中激光掺杂是LDSE的关键步骤，采用激光将扩散后硅片正表面PSG中的磷原子掺杂到硅片中，以实现电极栅线区域的局部重掺杂，改善电极接触。激光掺杂后，硅片表面的PSG同时被去除，使硅本体暴露，经过此步骤后，如果采用酸液对硅片进行背面抛光基本不会产生不良影响，但由于激光掺杂后失去PSG的保护，就不能采用TMAH等碱液进行抛光了，因为碱液会腐蚀激光掺杂区暴露出的硅本体，掺杂区的掺杂原子浓度降低，甚至局部掺杂区被完全腐蚀掉，从而严重影响金属电极与硅的接触，导致电池效率大幅度降低。
发明内容
鉴于以上，本发明提供一种碱抛光选择性发射极太阳能电池的制造方法，用以解决LDSE PERC电池中，激光掺杂区域在背表面碱液抛光时会被腐蚀的问题；该方法既可以保护重掺杂区不受影响，又可以实现良好的背面抛光效果，提升电池的效率。
本发明具体技术方案如下：
一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
a：对硅片进行制绒及扩散；
b：硅片的正面在外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄保护下形成重掺杂区域；
c：利用酸性溶液去除硅片背面的硅磷玻璃并利用碱溶液抛光；
d：利用酸性溶液去除硅片正面的硅磷玻璃；
e：依次在硅片的背面沉积氧化铝膜、在硅片的正面沉积氮化硅减反射膜及在硅片的背面沉积氮化硅保护膜；
f：利用激光去除硅片背面指定区域的叠层膜；
g：印刷硅片两面的电极并烧结。
进一步，所述步骤b具体包括：外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄处于硅片正面与激光之间，在紧贴硅片正面的SiO2膜薄保护下，激光先通过外置层薄膜逐步将硅片正面硅磷玻璃中的磷原子扩散到硅片中，同时保证硅片原有的氧化层不被破坏。
进一步，SiO2膜薄厚度位30-50纳米，激光功率40-60W，激光的波长为515纳米。
进一步，所述碱性溶液为TMAH溶液，所述 TMAH溶液的浓度为1％-60％，温度为40℃-95℃。
进一步，所述酸性溶液为HF溶液，所述HF 溶液的浓度为2％-20％。
本发明提供的一种适用于选择性发射极电池的碱抛光制造方法，包括：对硅片进行制绒及扩散；硅片的正面在外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄保护下形成重掺杂区域；利用酸性溶液去除硅片背面的硅磷玻璃并利用碱性溶液抛光；利用酸性溶液去除硅片正面的硅磷玻璃；依次在硅片的背面沉积氧化铝膜、在硅片的正面沉积氮化硅减反射膜及在硅片的背面沉积氮化硅保护膜；利用激光去除硅片背面指定区域的叠层膜；印刷硅片两面的电极并烧结。该方法充分利用了外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄作为缓冲层，在激光选择性重掺时，保护此区域的原有氧化层没有被破坏，进而可以有效保持重掺杂区域的性能稳定；同时，采用碱液可以进一步减少表面悬挂键密度，从而实现良好的背抛光，进而获得良好的电池性能，提升电池的效率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中进一步给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明制造方法的流程示意图；
图2是本发明制造方法的激光掺杂过程模拟侧面示意图；
图3是本发明制造方法的激光掺杂过程模拟俯视示意图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提供了一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法，用以解决LDSE PERC电池中，激光掺杂区域在背表面碱液抛光时会被腐蚀的问题，该方法既可以保护重掺杂区不受影响，又可以实现良好的背面抛光效果，提升电池的效率。具体制造方法包括：
a：对硅片进行制绒及扩散；
b：硅片的正面在外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄保护下形成重掺杂区域；
c：利用酸性溶液去除硅片背面的硅磷玻璃并利用碱溶液抛光；
d：利用酸性溶液去除硅片正面的硅磷玻璃；
e：依次在硅片的背面沉积氧化铝膜、在硅片的正面沉积氮化硅减反射膜及在硅片的背面沉积氮化硅保护膜；
f：利用激光去除硅片背面指定区域的叠层膜；
g：印刷硅片两面的电极并烧结。
具体实施中，硅片的正面在外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄保护下形成重掺杂区域可以包括多种实施方案。参照图2和3所示，本实施例外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄（薄层含与扩散相同的掺杂源）处于硅片正面与激光之间，在紧贴硅片正面的SiO2膜薄保护下，激光先通过外置层薄膜逐步将硅片正面硅磷玻璃中的磷原子扩散到硅片中，保证硅片原有的氧化层不被破坏，并形成重掺杂区域。硅片原有氧化层没有被破坏，碱溶液抛光时PN结不会遭到破坏，优选的全覆盖SiO2膜薄厚度30-50nm，激光的波长可以为515纳米，在其他实施例中可以为其他。
将全覆盖外置SiO2保护膜薄稍微移动D，则可以最多使用（L-D）/D次（L-重掺线间距，D-光斑直径）。
本实施例中，碱液的主要成分可以为无机碱如NaOH、KOH，或者有机碱如TMAH。优选的，有机碱TMAH溶液的浓度为1％-60％，温度为40℃-95℃。
本实施例中优选的，酸性溶液为HF溶液，浓度则可以为2％-20％。
实施例1：
将制绒、扩散后的硅片放置在激光设备中，在硅片和激光镜头间硅片正表面紧贴30-50纳米的SiO2含掺杂源薄膜，利用515nm波长的激光将外置SiO2薄膜中的磷扩散到硅片表面的PSG中，在不破坏硅片表面的PSG情况下，从而进一步实现的磷原子扩散到硅片中，在此区域形成重掺杂区；用 HF溶液去除硅片的PSG，保留硅片正面的PSG和激光掺杂区的氧化层；将硅片放置在热的TMAH溶液中背面抛光；在硅片背面沉积氧化铝膜层；在硅片正面沉积氮化硅减反射膜；在硅片背面沉积氮化硅保护膜；用激光按照一定的图形将硅片背面的叠层膜去除；印刷两面的电极并烧结，完成电池制备。
综上所述，本发明提供的一种适用于碱抛光选择性发射极的太阳能电池制造方法，包括：对硅片进行制绒及扩散；硅片的正面在外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄保护下形成重掺杂区域；利用酸性溶液去除硅片背面的硅磷玻璃并利用碱溶液抛光；利用酸性溶液去除硅片正面的硅磷玻璃；依次在硅片的背面沉积氧化铝膜、在硅片的正面沉积氮化硅减反射膜及在硅片的背面沉积氮化硅保护膜；利用激光去除硅片背面指定区域的叠层膜；印刷硅片两面的电极并烧结。该方法充分利用了外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄作为缓冲层，在激光选择性重掺时，保护此区域的原有氧化层不会被破坏，在后续的碱抛光时PN结不被碱腐蚀破坏，进而可以有效保持重掺杂区域的性能稳定；同时，采用碱液可以进一步减少表面悬挂键密度，从而实现良好的背抛光，进而获得良好的电池性能，提升电池的效率。
尽管参照本发明的示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。
Claims (5)
1.一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
a：对硅片进行制绒及扩散；
b：硅片的正面在外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄保护下形成重掺杂区域；
c：利用酸性溶液去除硅片背面的硅磷玻璃并利用碱溶液抛光；
d：利用酸性溶液去除硅片正面的硅磷玻璃；
e：依次在硅片的背面沉积氧化铝膜、在硅片的正面沉积氮化硅减反射膜及在硅片的背面沉积氮化硅保护膜；
f：利用激光去除硅片背面指定区域的叠层膜；
g：印刷硅片两面的电极并烧结。
2.根据权利要求1所述的一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法，其特征在于，所述步骤b具体包括：外置含扩散掺杂源的SiO2膜薄处于硅片正面与激光之间，在紧贴硅片正面的SiO2膜薄保护下，激光先通过外置层薄膜逐步将硅片正面硅磷玻璃中的磷原子扩散到硅片中，同时保证硅片原有的氧化层不被破坏。
3.根据权利要求2所述的一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法，其特征在于，SiO2膜薄厚度位30-50纳米，激光功率40-60W，激光的波长为515纳米。
4.根据权利要求1所述的一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法，其特征在于，所述碱性溶液为TMAH溶液，所述 TMAH溶液的浓度为1％-60％，温度为40℃-95℃。
5.根据权利要求1所述的一种选择性发射极电池的碱抛光制造方法，其特征在于，所述酸性溶液为HF溶液，所述HF 溶液的浓度为2％-20％。
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- 2020-10-30 CN CN202011193980.3A patent/CN112466986A/zh active Pending
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