CN112864275B - Ibc电池的制备方法、ibc电池和太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了IBC电池的制备方法、IBC电池和太阳能电池组件。该制备方法包括:在n型硅基体的背面制备p+掺杂层;在p+掺杂层上形成第一掩膜;采用激光去除部分区域的第一掩膜,形成指交叉排列的包括p+掺杂层和第一掩膜的第一区域以及包括p+掺杂层的第二区域;用第一碱溶液去除第二区域中的p+掺杂层,使相邻两个第一区域之间形成第一凹槽结构,其中,第一凹槽结构的剖面为梯形,第一区域包括的第一掩膜延伸至于梯形的下底;在第一凹槽结构的上底形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层,并通过延伸至梯形的下底的第一掩膜限制n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层的宽度。该制备方法简化了IBC电池制作工艺。

Description

IBC电池的制备方法、IBC电池和太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及一种IBC电池的制备方法、IBC电池和太阳能电池组件。
背景技术
指交叉背接触(Interdigitated back contact,IBC)太阳能电池(简称:IBC电池),是一种将p+掺杂区域和n+掺杂区域均放置在电池背面(非受光面)的太阳能电池,该IBC电池的受光面无任何金属电极遮挡,从而有效增加了电池的短路电流,使电池的能量转化效率得到提高。
由于IBC电池的电极都位于硅片背面,需要在硅片背面形成交叉排列的两种不同的掺杂区域。目前IBC电池制备过程中,为了实现在硅片背面形成交叉排列的两种不同掺杂区域,需要在掺杂工艺和金属化工艺中引入图形化(patterning)和对准(alignment)的步骤,并通过设置不同的掩膜使得不同的掺杂区域被隔离开,并在不同的掺杂区域之间设置隔离层等。导致现有的IBC电池制备工艺步骤比较复杂,成本较高。
发明内容
有鉴于此,本发明所要解决的技术问题在于,提供一种IBC电池的制备方法、IBC电池和太阳能电池组件,能够有效地简化IBC电池制作工艺,并降低IBC电池成本。
为了解决上述技术问题,本发明提供以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种IBC电池的制备方法,包括:
步骤(a)、通过硼扩散方式,在n型硅基体的背面制备p+掺杂层;
步骤(b)、在所述p+掺杂层上形成第一掩膜;
步骤(c)、采用激光去除部分区域的第一掩膜,形成包括p+掺杂层和第一掩膜的第一区域以及包括所述p+掺杂层的第二区域,其中,所述第一区域与所述第二区域指交叉排列;
步骤(d)、用第一碱溶液去除所述第二区域中的p+掺杂层,使相邻两个所述第一区域之间形成第一凹槽结构,其中,所述第一凹槽结构的剖面为梯形,所述第一区域包括的所述第一掩膜延伸至所述梯形的下底;
步骤(e)、在所述第一凹槽结构的上底形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层,并通过延伸至所述梯形的下底的第一掩膜限制所述n+掺杂层或者所述隧穿氧化钝化接触层的宽度。
第二方面,本发明提供一种IBC电池,包括:n型硅基体、位于所述n型硅基体背面的呈指交叉排列的第一区域和第二区域,其中,
所述第一区域设置有p+掺杂层;
所述第二区域包括第一凹槽结构,所述第一凹槽结构的剖面为梯形,其中,所述第一凹槽结构由相邻两个所述p+掺杂层的侧壁与所述n型硅基体背面围成;
所述第一凹槽结构内设置有n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层,所述第一凹槽结构使所述n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层与相邻的所述p+掺杂层物理隔离。
第三方面,本发明提供一种太阳能电池组件,包括:背板、盖板以及多个上述IBC电池,其中,
多个所述IBC电池封装于所述背板和所述盖板之间。
上述发明的第一方面的技术方案具有如下优点或有益效果:通过第一掩模对第一区域的p+掺杂层的保护,可以通过碱溶液在第二区域内形成第一凹槽结构,由于碱溶液使第一凹槽结构的剖面形成梯形结构,使第一区域包括的第一掩膜延伸至梯形的下底,那么,在第一凹槽结构的上底形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层过程中,该延伸至梯形的下底的第一掩膜可限制n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层的宽度,使n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层不会与p+掺杂层接触。基于此,本发明提供的方案无需专门为n+掺杂层与p+掺杂层之间或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层之间设置隔离,省去了n+掺杂层与p+掺杂层之间或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层之间设置隔离的步骤。另外,第一掩模无需限定特殊结构,也简化了第一掩膜的工艺,因此,本发明提供的方案简化了IBC电池制作工艺,工艺的简化势必带来并IBC电池成本的降低。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的一种IBC电池的制备方法的主要流程的示意图;
图2是根据本发明的一个实施例的包括n型硅基体和p+掺杂层的剖面结构的示意图;
图3是根据本发明的一个实施例的包括n型硅基体、p+掺杂层和第一掩膜的剖面结构的示意图;
图4是根据本发明一个实施例的IBC电池的第一区域和第二区域关系的平面结构的示意图;
图5是根据本发明的一个实施例的IBC电池的第一区域和第二区域关系的剖面结构的示意图;
图6是根据本发明一个实施例的具有第一凹槽结构的IBC电池部分剖面的示意图;
图7是根据本发明另一个实施例的具有第一凹槽结构的IBC电池部分剖面的示意图;
图8是根据本发明一个实施例的IBC电池的部分剖面的示意图;
图9是根据本发明另一实施例的IBC电池的部分剖面的示意图;
图10是根据本发明一个实施例的IBC电池制备过程中生长的隧穿SiO2氧化层在IBC电池中的位置的剖面结构的示意图;
图11是根据本发明另一实施例的IBC电池制备过程中生长的隧穿SiO2氧化层在IBC电池中的位置的剖面结构的示意图;
图12是根据本发明的一个实施例的IBC电池制备过程中沉积的n+多晶硅钝化层在IBC电池中的位置的剖面结构的示意图;
图13是根据本发明另一实施例的IBC电池制备过程中沉积的n+多晶硅钝化层在IBC电池中的位置的剖面结构的示意图;
图14是根据本发明一个实施例的IBC电池制备过程中形成的第二掩膜在IBC电池中的位置的剖面结构的示意图;
图15是根据本发明另一实施例的IBC电池制备过程中形成的第二掩膜在IBC电池中的位置的剖面结构的示意图;
图16是根据本发明的一个实施例的IBC电池制备过程中去除第一区域的第二掩膜后的剖面结构的示意图;
图17是根据本发明的另一个实施例的IBC电池制备过程中去除第一区域的第二掩膜后的剖面结构的示意图;
图18是根据本发明一个实施例的IBC电池制备过程中去除第一区域的n+多晶硅钝化层后的剖面结构的示意图;
图19是根据本发明另一个实施例的IBC电池制备过程中去除第一区域的n+多晶硅钝化层后的剖面结构的示意图;
图20是根据本发明的一个实施例的IBC电池制备过程中去除第一区域20内的隧穿SiO2氧化层以及第二区域的第二掩膜后的剖面结构的示意图;
图21是根据本发明一个实施例的IBC电池制备过程中沉积钝化减反膜后的剖面结构的示意图;
图22是根据本发明又一实施例的IBC电池制备过程中沉积钝化减反膜后的剖面结构的示意图;
图23是根据本发明一个实施例的IBC电池的剖面的示意图;
图24是根据本发明另一实施例的IBC电池的剖面的示意图;
图25是根据本发明一个实施例的太阳能电池组件的剖面的示意图。
附图标记如下:
1 IBC电池
10 n型硅基体
20 第一区域 201 p+掺杂层;
30 第二区域
301 第一凹槽结构 3011 第二凹槽结构;
302 n+掺杂层
303 隧穿氧化钝化接触层
3031 隧穿SiO2氧化层 3032 n+多晶硅钝化层
40 钝化减反膜
50 金属栅线
60 第一掩膜
70 第二掩膜
80 背板
90 盖板
具体实施方式
n型硅基体也称为电子型硅基体,作为晶体硅太阳能电池的基体材料的n型硅基体一般为片状,一般包括两个主表面,其中一个主表面作为该n型硅基体的背面,另一个主表面作为该n型硅基体的正面,其中,该n型硅基体的背面为背向太阳光的一面,该n型硅基体的正面为朝向太阳光的一面。
梯形的上底长度小于梯形的下底长度,且梯形的上底位于n型硅基体的背面所在的一侧,梯形的下底位于第一掩膜所在的一侧。
如图1所示,本发明实施例提供一种IBC电池的制备方法,该IBC电池的制备方法可包括如下步骤:
步骤S101:通过硼扩散方式,在n型硅基体的背面制备p+掺杂层;
通过该步骤S101,得到如图2所示的包括n型硅基体和p+掺杂层的剖面结构的示意图,在图2示出的n型硅基体10与p+掺杂层201,其中,p+掺杂层201平铺于n型硅基体10的背面。该p+掺杂层是指在太阳能电池的表面中,将导致正电荷载流子数量增加的掺杂材料硼加入进表面下方一定距离的n型硅基体中,从而形成具有p+型导电性的表面层。
步骤S102:在p+掺杂层上形成第一掩膜;
经过步骤S102之后,得到如图3所示的包括n型硅基体、p+掺杂层和第一掩膜的剖面结构的示意图,从图3中可以看出第一掩膜60位于p+掺杂层201上。该第一掩膜60位于p+掺杂层201上并不特指第一掩膜位于p+掺杂层201的上方,而是指第一掩膜60覆盖于p+掺杂层201的表面。通过该掩膜的设置可以对p+掺杂层201起到保护的作用,由于该第一掩膜60可以整体铺盖或者沉积在p+掺杂层201表面,因此,设置特殊结构的第一掩膜,简化了第一掩膜的形成工艺。其中,该第一掩膜60可为SiOx薄膜、SiNx薄膜以及SiON薄膜中的任意一种。
步骤S103:采用激光去除部分区域的第一掩膜,形成包括p+掺杂层和第一掩膜的第一区域以及包括p+掺杂层的第二区域,其中,第一区域与第二区域指交叉排列;
在该步骤S103得到的第一区域20与第二区域30指交叉排列可如图4示出的IBC电池的第一区域和第二区域关系的平面结构的示意图。包括p+掺杂层201和第一掩膜60的第一区域20以及包括p+掺杂层201的第二区域30的相对位置关系以及结构可如图5所示。通过激光方式去除部分第一掩膜比较容易操作,使第二区域的形成比较容易控制。
步骤S104:用第一碱溶液去除第二区域中的p+掺杂层,使相邻两个第一区域之间形成第一凹槽结构,其中,第一凹槽结构的剖面为梯形,第一区域包括的第一掩膜延伸至梯形的下底;
其中,图6和图7分别示出的具有第一凹槽结构的IBC电池部分剖面的示意图,示出步骤S104形成的第一凹槽结构与相邻两个第一区域之间的关系以及第一凹槽结构与第一掩模之间的关系。从图6和图7可以看出,相邻两个第一区域20之间形成第一凹槽结构301,其中,第一凹槽结构301的剖面为梯形,第一区域20包括的第一掩膜60延伸至梯形的下底。这是因为在步骤S104用碱溶液去除第二区域中的p+掺杂层过程中,p+掺杂层中的晶体在经过碱溶液腐蚀过程中,会按照晶体的111面腐蚀,使得相邻两个第一区域20的侧面变为斜面,而底部仍然是平整的。该相邻两个第一区域20的侧面变为斜面,使第一区域20包括的第一掩膜60突出第一区域的侧面,形成第一区域20包括的第一掩膜60延伸至梯形的下底的结构。
在该步骤中,为了能够得到第一凹槽结构,选择的第一碱溶液可包括:四甲基氢氧化铵。具体地,在第一碱溶液中,四甲基氢氧化铵含量不高于25%。一个优选地实施例中,第一碱溶液的温度为70~95℃。即该第一碱溶液的温度可以为70~95℃中的任意一个温度,比如,70℃、75℃、78℃、80℃、83℃、85℃、88℃、90℃、92℃、94℃、~95℃等。
步骤S105:在第一凹槽结构的上底形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层,并通过延伸至梯形的下底的第一掩膜限制n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层的宽度。
以基于图7所示的具有第一凹槽结构的IBC电池部分剖面的示意图为例,通过步骤S105形成的n+掺杂层302在第一凹槽结构301的上底,得到图8所示的IBC电池部分剖面的示意图,其中,如图8所示,n+掺杂层302的宽度不大于延伸至梯形的下底两侧的第一掩膜之间的间距L1。基于图7所示的具有第一凹槽结构的IBC电池部分剖面的示意图,通过步骤S105形成的隧穿氧化钝化接触层303在第一凹槽结构301的上底,得到图9所示的IBC电池的部分剖面的示意图,其中,如图9所示,隧穿氧化钝化接触层303的宽度不大于延伸至梯形的下底两侧的第一掩膜之间的间距L2。值得说明的是,针对隧穿氧化钝化接触层303为多层结构时,该隧穿氧化钝化接触层303的宽度不大于延伸至梯形的下底两侧的第一掩膜之间的间距L2具体是指,隧穿氧化钝化接触层303中的至少一层的宽度不大于延伸至梯形的下底两侧的第一掩膜之间的间距L2。
具体地,步骤S105可包括:在第二凹槽结构3011内形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层。通过在第二凹槽结构3011形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层,可进一步避免n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层的接触,以提高IBC电池运行稳定性。
更具体地,针对步骤S105实现的在第一凹槽结构301或第二凹槽结构内形成n+掺杂层302的情况,形成n+掺杂层302的步骤可包括:顺序通过离子注入的步骤和退火的步骤形成n+掺杂层302。比如,顺序通过离子注入的步骤和退火的步骤在第二凹槽结构3011内形成n+掺杂层302,得到的结构可如图8所示的IBC电池的部分剖面,其中,图8是针对具有第二凹槽结构的第一凹槽结构,n+掺杂层302注入到该第二凹槽结构的上底。形成n+掺杂层302的方式有很多种,比如,沉积方式、生长方式等,但是本发明实施例选择采用离子注入的方式,即将n+掺杂层302注入到n型硅基体内,以进一步避免n+掺杂层302与p+掺杂层301接触。
进一步,针对步骤S105中形成隧穿氧化钝化接触层303的情况,形成隧穿氧化钝化接触层303的方式可包括:步骤S1051:生长隧穿SiO2氧化层3031,并在隧穿SiO2氧化层3031上形成n+多晶硅钝化层3032。进一步地,为了能够简化工艺、方便工艺实施,该步骤S1051可通过下述步骤e11至步骤e16实现。
步骤e11:同步在第二区域30的第一凹槽结构3011内和第一区域20生长隧穿SiO2氧化层3031;
其中,图10和图11的IBC电池制备过程中生长的隧穿SiO2氧化层在IBC电池中的位置的剖面结构示意图,示出生长出的隧穿SiO2氧化层3031与第一区域20和第二区域30之间的关系;其中,图10所示出的是第一掩膜60未被去除,在第一掩膜60表面生长隧穿SiO2氧化层3031;图11所示出的是第一掩膜60被去除,在p+掺杂层的表面生长隧穿SiO2氧化层3031。
其中,该步骤e11的实现方法可包括:高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法以及CVD沉积法中的任意一种。其中,高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法以及CVD沉积法均已在生长隧穿SiO2氧化层有应用,本发明可以选择上述任意一种方式得到隧穿SiO2氧化层,也进一步说明本发明实施例提供的IBC电池的制备方法并不会增加新的设备和工艺步骤,其是对现有工艺步骤的重新整理、重新组合以及更新,使IBC电池的制备工艺更加简单,有利于生产量化以及产业化。
在该步骤生长的隧穿SiO2氧化层3031的厚度为1~3nm。即隧穿SiO2氧化层3031的厚度可以为1~3nm之间的任意值,比如,1nm、1.2nm、1.5nm、1.7nm、1.9nm、2nm、2.4nm、2.8nm、2.9nm、3nm等。该隧穿SiO2氧化层的厚度控制在1~3nm范围内,可以有效地保证IBC的性能。通过研究发现,隧穿SiO2氧化层的厚度低于1nm或高于3nm均会降低IBC的性能。
步骤e12:在隧穿SiO2氧化层3031上制备n+多晶硅钝化层3032;
其中,隧穿SiO2氧化层3031、n+多晶硅钝化层3032、第一区域20和第二区域30之间的关系如图12和图13的IBC电池制备过程中沉积的n+多晶硅钝化层在IBC电池中的位置的剖面结构的示意图所示。
该步骤e12中在隧穿SiO2氧化层3031上制备n+多晶硅钝化层3032具体是指n+多晶硅钝化层3032覆盖于隧穿SiO2氧化层3031的、未与n型硅基体的背面相接触的主表面;在n+多晶硅钝化层3032上形成第二掩膜70具体是指第二掩膜70覆盖于n+多晶硅钝化层3032的、未与隧穿SiO2氧化层3031相接触的主表面。
其中,该步骤e12的具体实施方式可包括:通过LPCVD/PVD形成本征多晶硅;通过扩散方式或离子注入方式或PECVD沉积方式,在本征多晶硅中掺杂非晶硅层/微晶硅层,经过退火得到n+多晶硅钝化层3032。
值得说明的是,针对隧穿氧化钝化接触层为隧穿SiO2氧化层和n+多晶硅钝化层双层结构时,该隧穿氧化钝化接触层303的宽度不大于延伸至梯形的下底两侧的第一掩膜之间的间距L2具体是指,n+多晶硅钝化层的宽度不大于延伸至梯形的下底两侧的第一掩膜之间的间距L2(图9示出的L2)。
其中,LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)为低压力化学气相沉积法,其在太阳能电池制备中已经有应用,本发明实施例在采用LPCVD形成本征多晶硅过程中,可选用现有的LPCVD控制参数实现。
其中,PVD(Physical Vapor Deposition)为物理气相沉积,其指在真空条件下,采用低电压、大电流的电弧放电技术,利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离,利用电场的加速作用,使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。它的作用是可以使某些有特殊性能的微粒喷涂在性能较低的母体上,使得母体具有更好的性能。该PVD已经应用于太阳能电池制备,本发明实施例,在采用PVD形成本征多晶硅过程中,可选用现有的PVD运行参数。
其中,PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)是指等离子体增强化学的气相沉积法。其是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体,在局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强,很容易发生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜。该PECVD已经应用于太阳能电池制备,本发明实施例,在采用PECVD在本征多晶硅中掺杂非晶硅层/微晶硅层过程中,可选用现有的PECVD运行参数。
其中,离子注入用能量为100keV量级的离子束入射到材料中去,离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用,入射离子逐渐损失能量,最后停留在材料中,并引起材料表面成分、结构和性能发生变化,从而优化材料表面性能,或获得某些新的优异性能。该离子注入已经应用于太阳能电池制备,本发明实施例,在采用离子注入方式在本征多晶硅中掺杂非晶硅层/微晶硅层过程中,可选用现有的离子注入方式的运行参数。
步骤e13:在n+多晶硅钝化层3032上形成第二掩膜70;
比如,基于图12和图13所示的结构,经过该步骤e13之后得到的隧穿SiO2氧化层3031、n+多晶硅钝化层3032、第二掩膜70、第一区域20和第二区域30之间的关系如图14和图15的IBC电池制备过程中形成的第二掩膜在IBC电池中的位置的剖面结构的示意图所示。该第二掩膜60可为SiOx薄膜、SiNx薄膜以及SiON薄膜中的任意一种。
步骤e14:通过激光方式去除第一区域20内的第二掩膜70;
比如,基于图14和图15示出的结构,去除第一区域20内的第二掩膜70后的结构可如图16和图17的IBC电池制备过程中去除第一区域的第二掩膜后的剖面结构的示意图所示。
值得说明的是,该步骤e14中通过激光方式去除第一区域20内的第二掩膜70以及步骤S103中采用激光去除部分区域的第一掩膜60,选用的激光的波长可均为532nm。另外,选用的激光的脉冲宽度可为5ps~100ps。
步骤e15:利用第二碱溶液去除第一区域20内的n+多晶硅钝化层3032;
比如,基于图16和图17所示的结构,去除第一区域20内的n+多晶硅钝化层3032后的结构可如图18和图19的IBC电池制备过程中去除第一区域的n+多晶硅钝化层后的剖面结构的示意图所示。
步骤e16:利用HF溶液去除第一区域20内的隧穿SiO2氧化层3031和第二区域30的n+多晶硅钝化层3032上的第二掩膜70。
比如,针对图18所示的结构,经过步骤e16后得到的结构如图9的IBC电池的部分剖面所示。并利用HF溶液去除图18中的第一区域包括的第一掩膜60,得到图20所示的IBC电池制备过程中去除第一区域20内的隧穿SiO2氧化层以及第二区域的第二掩膜后的剖面结构。针对图19所示的IBC电池制备过程中去除第一区域的n+多晶硅钝化层后的剖面结构,利用HF溶液去除第一区域20内的隧穿SiO2氧化层3031和第二区域30的n+多晶硅钝化层3032上的第二掩膜70,得到的结构如图20所示。
值得说明的是,上述IBC电池的制备方法还可进一步包括选择n型硅基体10,对n型硅基体10的表面进行清洗,并在n型硅基体10的的正面制作绒面,如图2至图9所示。
上述图1所示的实施例,通过第一掩模对第一区域的p+掺杂层的保护,可以通过碱溶液在第二区域内形成第一凹槽结构,由于碱溶液使第一凹槽结构的剖面形成为梯形结构,且第一区域包括的第一掩膜延伸至梯形的下底,那么,在第一凹槽结构的上底形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层过程中,该延伸至梯形的下底的第一掩膜可限制n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层的宽度,使n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层不会与p+掺杂层接触,即可以有效的隔离开IBC电池的背面的p+掺杂层和n+掺杂层/隧穿氧化钝化接触层。基于此,本发明提供的方案无需专门为n+掺杂层与p+掺杂层之间或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层之间设置隔离,省去了n+掺杂层与p+掺杂层之间或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层之间设置隔离的步骤。另外,第一掩模无需限定特殊结构,也简化了第一掩膜的工艺,因此,本发明提供的方案简化了IBC电池制作工艺,工艺的简化势必带来并IBC电池成本的降低。
另外,针对步骤S105中在第一凹槽结构301的上底形成隧穿氧化钝化接触层303的情况,该隧穿氧化钝化接触层具有显著的电学性能,可同时获得低接触电阻率和低表面复合,解决了背表面的钝化效果不好的问题。由于钝化质量会影响IBC电池的隐开路电压、暗饱和电流密度和短波段的内量子效率等性能。本发明实施例通过隧穿氧化钝化接触层可有效地提高IBC电池的钝化效果,因此,能够提高IBC电池的隐开路电压、暗饱和电流密度和短波段的内量子效率等性能。
另外,由于本发明实施例提供IBC电池制备工艺简单、易于操作,并不需要精密设备的特殊处理以及特定结构的掩膜,因此,本发明实施例提供的方案能够实现量产化。
在本发明实施例中,在步骤S104之后步骤S105之前可进一步包括:利用第一碱溶液刻蚀和抛光与第二区域30对应的部分n型硅基体,使n型硅基体10的背面部分形成第二凹槽结构3011,并使第一区域20包括的p+掺杂层201的侧壁倾斜,其中,第二凹槽结构3011与第一区域20包括的p+掺杂层201的侧壁构成第一凹槽结构301。其中,利用第一碱溶液刻蚀和抛光与第二区域对应的部分n型硅基体具体可为,利用第一碱溶液去除第二区域中的p+掺杂层以及刻蚀和抛光与第二区域对应的部分n型硅基体的持续时长可为1~15min。持续时长越长,得到的第二凹槽结构的深度越深。其中,通过上述第一碱溶液的条件以及第一碱溶液去除第二区域中的p+掺杂层以及刻蚀和抛光与第二区域对应的部分n型硅基体的持续时长,可得到第二凹槽结构的深度为0.5~10μm。
其中,图7的具有第一凹槽结构的IBC电池部分剖面的示意图,示出第二凹槽结构3011、第一区域20包括的p+掺杂层201的侧壁以及第一凹槽结构301之间的关系。由于第一碱溶液去除p+掺杂层的过程,不可避免的会对p+掺杂层所接触的n型硅基体的背面产生刻蚀,为了降低第一碱溶液去除p+掺杂层的难度,本发明实施例采用第一碱溶液除了去除p+掺杂层之外,还延伸到对p+掺杂层所接触的n型硅基体的背面的刻蚀和抛光,以降低第一碱溶液去除p+掺杂层的操作难度。另外,通过形成第二凹槽结构,可以使n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层位于该第二凹槽结构内,以进一步保证n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层不接触。
在本发明实施例中,上述IBC电池的制备方法可进一步包括:用HF溶液去除第一区域20的第一掩膜60。该步骤可以在步骤S104之后以及步骤S105之前进行,也可以在步骤S105之后进行。通过该HF溶液可以去除第一掩膜,而不会对n型硅基体的背面、p+掺杂层、n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层造成破坏。
在本发明实施例中,如图8所示的IBC电池的部分剖面,为了能够进一步避免n+掺杂层302与p+掺杂层301接触,需控制上述n+掺杂层302的下表面所在平面K1未超过p+掺杂层301的上表面所在的平面K2。其中,n+掺杂层302的下表面是指靠近p+掺杂层、且与n型硅基体10的背面相平行的的主表面;p+掺杂层301的上表面是指与n型硅基体10的背面相接触的p+掺杂层301的主表面。
在本发明实施例中,上述IBC电池的制备方法可进一步包括:分别在n型硅基体10的正面、第一区域20以及第二区域30沉积钝化减反膜40。具体地,如图21的IBC电池制备过程中沉积钝化减反膜后的剖面结构的示意图所示,分别在n型硅基体10的正面、第一区域20的p+掺杂层201以及第二区域30的n+掺杂层302沉积钝化减反膜40;如图22的IBC电池制备过程中沉积钝化减反膜后的剖面结构的示意图所示,分别在n型硅基体10的正面、第一区域20的p+掺杂层201以及第二区域30的n+多晶硅钝化层3032沉积钝化减反膜40。
可以理解地,在n型硅基体10的正面沉积钝化减反膜40,与在第一区域20以及第二区域30沉积钝化减反膜40可以分为两步进行,即可先在n型硅基体10的正面沉积钝化减反膜40,然后再在第一区域20以及第二区域30沉积钝化减反膜40,还可以先在第一区域20以及第二区域30沉积钝化减反膜40,然后再在n型硅基体10的正面沉积钝化减反膜40。
另外,在n型硅基体10的正面沉积的钝化减反膜40与在第一区域20以及第二区域30沉积的钝化减反膜40可以为具有不同成分的钝化减反膜。具体地,n型硅基体10的正面沉积的钝化减反膜40可为SiO2/SiNx形成的钝化减反膜。其中,SiO2/SiNx形成的钝化减反膜为SiO2膜、SiNx膜以及SiO2膜和SiNx膜组成的叠层膜中的一种;第一区域20以及第二区域30沉积的钝化减反膜40可为Al2O3/SiNx形成的钝化减反膜。其中,该Al2O3/SiNx形成的钝化减反膜为Al2O3膜、SiNx膜以及Al2O3膜和SiNx膜组成的叠层膜中的一种。
在本发明实施例中,IBC电池的制备方法可进一步包括:在第一区域20和第二区域30设置指交叉结构的金属栅线50。如图23的IBC电池的剖面的示意图所示,该金属栅线50作为电极,分布于p+掺杂层和n+掺杂层,并使金属栅线50与n型硅基体10背面接触。如图24的IBC电池的剖面的示意图所示,该金属栅线50作为电极,分布于p+掺杂层和n+多晶硅钝化层3032,其中,分布于p+掺杂层的金属栅线50,穿过p+掺杂层,与n型硅基体的背面欧姆接触;分布于n+多晶硅钝化层3032的金属栅线50,穿过n+多晶硅钝化层3032,并与隧穿SiO2氧化层3031接触。
如图4所示,本发明实施例提供一种IBC电池,该IBC电池可包括:n型硅基体10、位于n型硅基体10背面的呈指交叉排列的第一区域20和第二区域30,其中,
如图6和图7结合图20至图24所示,第一区域20设置有p+掺杂层201;
第二区域30包括第一凹槽结构301,第一凹槽结构的剖面为梯形,其中,第一凹槽结构301由相邻两个p+掺杂层201的侧壁与n型硅基体10背面围成;
第一凹槽结构301内设置有n+掺杂层302或者隧穿氧化钝化接触层303,使n+掺杂层302或者隧穿氧化钝化接触层303与相邻的p+掺杂层201物理隔离。
由于碱溶液使第一凹槽结构的剖面形成为梯形结构,使n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层物理隔离。基于此,本发明提供的IBC电池无需专门为n+掺杂层与p+掺杂层之间或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层之间设置隔离,省去了n+掺杂层与p+掺杂层之间或者隧穿氧化钝化接触层与p+掺杂层之间设置隔离的步骤。因此,本发明实施例提供的IBC电池结构简单,易于产业化。
其中,p+掺杂层201的侧壁为倾斜结构。
在本发明实施例中,如图7、图8、图20以及图21所示,第一凹槽结构301可包括:第二区域30对应的n型硅基体10的背面形成的第二凹槽结构3011,其中,第二凹槽结构3011的剖面为梯形,p+掺杂层201的侧壁的倾斜方向与梯形的腰的倾斜方向一致。该第二凹槽结构3011的存在,进一步降低了n+掺杂层302或者隧穿氧化钝化接触层303与p+掺杂层接触的风险,因此,使IBC电池生产可控性高,能够有效地提高了IBC电池生产的合格率。
在本发明实施例中,如图20和图21所示,n+掺杂层302或者隧穿氧化钝化接触层303设置于第二凹槽结构3011。
在本发明实施例中,如图8所示,针对第一凹槽结构301设置有n+掺杂层302的情况,n+掺杂层302的下表面所在的平面未超过n型硅基体10的背面所在的平面。
在本发明实施例中,如图22和图24所示,针对第一凹槽结构301设置有隧穿氧化钝化接触层303的情况,隧穿氧化钝化接触层303可包括:隧穿SiO2氧化层3031和n+多晶硅钝化层3032,其中,隧穿SiO2氧化层3031位于n+多晶硅钝化层3032与n型硅基体10之间。
在本发明实施例中,隧穿SiO2氧化层3031的厚度为1~3nm。该隧穿SiO2氧化层在该厚度范围内,可以使IBC电池的性能达到较优的状态。
在本发明实施例中,如图21至24所示,分别在n型硅基体10的正面、第一区域20以及第二区域30设置有钝化减反膜40。
在本发明实施例中,设置于n型硅基体10的正面的钝化减反膜40为SiO2/SiNx形成的钝化减反膜。
在本发明实施例中,设置于第一区域20以及第二区域30的钝化减反膜40为Al2O3/SiNx形成的钝化减反膜。
在本发明实施例中,如图23和24所示,在第一区域20和第二区域30设置有叉指结构的金属栅线50。
如图25所示,本发明实施例提供一种太阳能电池组件,该太阳能电池组件可包括:背板80、盖板90以及多个上述实施例提供的任一种IBC电池1,其中,
多个IBC电池1封装于背板80和盖板90之间。
值得说明的是,上述各个实施例的IBC电池或者太阳能电池组件使用的IBC电池可通过上述图1所示的制备方法以及与图1所示的制备方法相关的方案得到。
下面以各个具体实施例具体说明IBC电池的具体制备过程。
实施例1
A1:选择合格的n型硅基体,对n型硅基体的表面进行清洗,并制作绒面;
A2:在n型硅基体的背面上进行硼扩散,形成p+掺杂层;
A3:在p+掺杂层上形成第一掩膜;
A4:用波长为532nm、脉冲宽度为5ps~100ps的激光去除部分区域的第一掩膜,形成指交叉排列的第一区域和第二区域,其中,第一区域包括p+掺杂层以及覆盖于p+掺杂层表面的第一掩膜,第二区域包括p+掺杂层;即形成p+掺杂层——第一掩膜与p+掺杂层指交叉排列;
A5:用含量15%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)去除第二区域中的p+掺杂层(即用碱溶液去除无第一掩膜覆盖的p+掺杂层),形成交叉排列的p+掺杂层——第一掩膜区域(第一区域)和n型硅基体梯形凹槽区域(第二区域),在该步骤中,控制含量15%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)温度为70℃,并控制含量15%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)与第二区域接触时长为3min;
A6:通过离子注入的方式以及退火步骤,在n型硅基体的梯形凹槽区域形成n+掺杂层;
A7:用HF溶液去除第一区域内的p+掺杂层上的第一掩膜;
A8:分别在n型硅基体正面和背面沉积钝化减反膜;
A9:在n型晶体硅基体背面的p+掺杂层和n+掺杂层上设置金属栅线。
实施例2
步骤B1至B4与实施例1中步骤A1至A4相同,在此不再赘述。
B5:用含量20%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)去除第二区域中的p+掺杂层(即用碱溶液去除无第一掩膜覆盖的p+掺杂层),形成交叉排列的p+掺杂层——第一掩膜区域(第一区域)和n型硅基体梯形凹槽区域(第二区域),在该步骤中,控制含量20%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)温度为60℃,并控制含量15%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)与第二区域接触时长为5min;
B6:在n型硅基体背面生长隧穿SiO2氧化层,即在第一区域的第一掩模表面以及第二区域的n型硅基体梯形凹槽区域内生长该隧穿SiO2氧化层;
B7:在隧穿SiO2氧化层上沉积n+多晶硅钝化层;
B8:在n+多晶硅钝化层上形成第二掩膜;
B9:用波长为532nm、脉冲宽度为5ps~100ps的激光去除第一区域内的第二掩膜;
B10:碱溶液去除第一区域中的n+多晶硅钝化层,含量10%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)控制含量10%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)温度为80℃,并控制含量10%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)与第一区域接触时长为6min;
B11:HF溶液去除第一区域内的隧穿SiO2氧化层、第一区域内位于隧穿SiO2氧化层和p+掺杂层之间的第一掩膜以及第二区域中凹槽区域内的第二掩膜;
B12:分别在n型硅基体正面和背面分别沉积钝化减反膜;
B13:在n型晶体硅基体背面的p+掺杂层以及n+多晶硅钝化层上形成具有叉指结构的金属栅线。
实施例3
步骤C1至C4与实施例1中步骤A1至A4相同,在此不再赘述。
C5:用含量5%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)去除第二区域中的p+掺杂层(即用碱溶液去除无第一掩膜覆盖的p+掺杂层),形成交叉排列的p+掺杂层——第一掩膜区域(第一区域)和n型硅基体梯形凹槽区域(第二区域),在该步骤中,控制含量5%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)温度为90℃,并控制含量15%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)与第二区域接触时长为8min;
C6:用HF溶液去除第一区域中的第一掩膜;
C7:在n型硅基体背面生长隧穿SiO2氧化层,即在第一区域中的p+掺杂层表面以及第二区域中的凹槽区域内生长隧穿SiO2氧化层;
C8:在隧穿SiO2氧化层上形成n+多晶硅钝化层;
C9:在n+多晶硅钝化层上形成第二掩膜;
C10:用波长为532nm、脉冲宽度为5ps~100ps的激光去除第一区域内n+多晶硅钝化层表面上的第二掩膜;
C11:碱溶液去除第一区域内的n+多晶硅钝化层,含量8%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)控制含量8%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)温度为90℃,并控制含量10%的四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)与第一区域接触时长为7min;
C12:HF溶液去除第一区域内的隧穿SiO2氧化层和第二区域内的第二掩膜;
C13:分别在n型硅基体正面和背面分别沉积钝化减反膜;
C14:在n型晶体硅基体背面的p+掺杂层以及n+多晶硅钝化层上形成具有叉指结构的金属栅线。
本申请提供以下技术方案:
技术方案1.一种IBC电池的制备方法,包括:
步骤a、通过硼扩散方式,在n型硅基体的背面制备p+掺杂层;
步骤b、在所述p+掺杂层上形成第一掩膜;
步骤c、采用激光去除部分区域的第一掩膜,形成包括p+掺杂层和第一掩膜的第一区域以及包括所述p+掺杂层的第二区域,其中,所述第一区域与所述第二区域指交叉排列;
步骤d、用第一碱溶液去除所述第二区域中的p+掺杂层,使相邻两个所述第一区域之间形成第一凹槽结构,其中,所述第一凹槽结构的剖面为梯形,所述第一区域包括的所述第一掩膜延伸至所述梯形的下底;
步骤e、在所述第一凹槽结构的上底形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层,并通过延伸至所述梯形的下底的第一掩膜限制所述n+掺杂层或者所述隧穿氧化钝化接触层的宽度。
技术方案2.根据技术方案1所述的制备方法,在步骤d之后,在步骤e之前,进一步包括:
利用所述第一碱溶液刻蚀和抛光与所述第二区域对应的部分n型硅基体,使所述n型硅基体的背面部分形成第二凹槽结构,并使所述第一区域包括的所述p+掺杂层的侧壁倾斜,其中,所述第二凹槽结构与所述第一区域包括的所述p+掺杂层的侧壁构成所述第一凹槽结构。
技术方案3.根据技术方案2所述的制备方法,步骤e,包括:
在所述第二凹槽结构内形成n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层。
技术方案4.根据技术方案1所述的制备方法,进一步包括:
用HF溶液去除所述第一区域的第一掩膜。
技术方案5.根据技术方案1或3所述的制备方法,
针对形成n+掺杂层的情况,
步骤e,包括:顺序通过离子注入的步骤和退火的步骤形成n+掺杂层。
技术方案6.根据技术方案3所述的制备方法,其特征在于,
所述n+掺杂层的下表面所在平面未超过所述n型硅基体的背面所在的平面。
技术方案7.根据技术方案1或3所述的制备方法,其特征在于,
针对形成隧穿氧化钝化接触层的情况,
步骤e,包括:
步骤e1、生长隧穿SiO2氧化层,并在所述隧穿SiO2氧化层上形成n+多晶硅钝化层。
技术方案8.根据技术方案7所述的制备方法,步骤e1,包括:
步骤e11、同步在所述第二区域的所述第一凹槽结构内和所述第一区域生长隧穿SiO2氧化层;
步骤e12、在所述隧穿SiO2氧化层上制备n+多晶硅钝化层;
步骤e13、在所述n+多晶硅钝化层上形成第二掩膜;
步骤e14、通过激光方式去除所述第一区域内的所述第二掩膜;
步骤e15、利用第二碱溶液去除所述第一区域内的n+多晶硅钝化层;
步骤e16、利用HF溶液去除所述第一区域内的隧穿SiO2氧化层和所述第二区域的所述n+多晶硅钝化层上的所述第二掩膜。
技术方案9.根据技术方案8所述的制备方法,步骤e12,包括:
通过LPCVD/PVD形成本征多晶硅;
通过扩散方式或离子注入方式或PECVD沉积方式,在所述本征多晶硅中掺杂非晶硅层/微晶硅层,经过退火得到所述n+多晶硅钝化层。
技术方案10.根据技术方案7所述的制备方法,其特征在于,步骤e1中生长隧穿SiO2氧化层的方法可包括:
高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法以及CVD沉积法中的任意一种。
技术方案11.根据技术方案7所述的制备方法,其特征在于,
所述隧穿SiO2氧化层的厚度为1~3nm。
技术方案12.根据技术方案4所述的制备方法,进一步包括:
分别在所述n型硅基体的正面、所述第一区域以及所述第二区域沉积钝化减反膜。
技术方案13.根据技术方案11所述的制备方法,
所述n型硅基体的正面沉积的钝化减反膜为SiO2/SiNx形成的钝化减反膜。
技术方案14.根据技术方案12所述的制备方法,所述第一区域以及所述第二区域沉积的钝化减反膜为Al2O3/SiNx形成的钝化减反膜。
技术方案15.根据技术方案1或8所述的制备方法,所述激光的波长为532nm。
技术方案16.根据技术方案1或8所述的制备方法,所述激光的脉冲宽度为5ps~100ps。
技术方案17.根据技术方案1至4、6以及8至14任一所述的制备方法,进一步包括:
在所述第一区域和所述第二区域设置叉指结构的金属栅线,并使所述金属栅线与所述n型硅基体背面接触。
技术方案18.根据技术方案1至4、6以及8至14任一所述的制备方法,所述第一掩膜为SiOx薄膜、SiNx薄膜以及SiON薄膜中的任意一种。
技术方案19.根据技术方案8所述的制备方法,所述第二掩膜为SiOx薄膜、SiNx薄膜以及SiON薄膜中的任意一种。
技术方案20.根据技术方案1所述的制备方法,所述第一碱溶液包括:四甲基氢氧化铵。
技术方案21.根据技术方案20所述的制备方法,所述四甲基氢氧化铵含量不高于25%。
技术方案22.根据技术方案20或21所述的制备方法,所述第一碱溶液温度为70~95℃。
技术方案23.一种IBC电池,包括:n型硅基体、位于所述n型硅基体背面的呈指交叉排列的第一区域和第二区域,其中,
所述第一区域设置有p+掺杂层;
所述第二区域包括第一凹槽结构,所述第一凹槽结构的剖面为梯形,其中,所述第一凹槽结构由相邻两个所述p+掺杂层的侧壁与所述n型硅基体背面围成;
所述第一凹槽结构内设置有n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层,使所述n+掺杂层或者隧穿氧化钝化接触层与相邻的所述p+掺杂层物理隔离。
技术方案24.根据技术方案23所述的IBC电池,所述p+掺杂层的侧壁为倾斜结构。
技术方案25.根据技术方案24所述的IBC电池,所述第一凹槽结构包括:所述第二区域对应的n型硅基体的背面形成的第二凹槽结构,其中,所述第二凹槽结构的剖面为梯形,所述p+掺杂层的侧壁的倾斜方向与所述梯形的腰的倾斜方向一致。
技术方案26.根据技术方案25所述的IBC电池,所述n+掺杂层或者所述隧穿氧化钝化接触层设置于所述第二凹槽结构。
技术方案27.根据技术方案23或26所述的IBC电池,针对所述第一凹槽结构设置有所述n+掺杂层的情况,
所述n+掺杂层的下表面所在的平面未超过所述n型硅基体的背面所在的平面。
技术方案28.根据技术方案23或26所述的IBC电池,针对所述第一凹槽结构设置有所述隧穿氧化钝化接触层的情况,
所述隧穿氧化钝化接触层包括:隧穿SiO2氧化层和n+多晶硅钝化层,其中,所述隧穿SiO2氧化层位于所述n+多晶硅钝化层与所述n型硅基体之间。
技术方案29.根据技术方案28所述的IBC电池,所述隧穿SiO2氧化层的厚度为1~3nm。
技术方案30.根据技术方案28所述的IBC电池,分别在所述n型硅基体的正面、所述第一区域以及所述第二区域设置有钝化减反膜。
技术方案31.根据技术方案30所述的IBC电池,设置于所述n型硅基体的正面的钝化减反膜为SiO2/SiNx形成的钝化减反膜。
技术方案32.根据技术方案30所述的IBC电池,设置于所述第一区域以及所述第二区域的钝化减反膜为Al2O3/SiNx形成的钝化减反膜。
技术方案33.根据技术方案23至26以及29至32任一所述的IBC电池,在所述第一区域和所述第二区域设置有叉指结构的金属栅线,且所述金属栅线与所述n型硅基体背面接触。
技术方案34.一种太阳能电池组件,包括:背板、盖板以及多个上述技术方案任一所述的IBC电池,其中,
多个所述IBC电池封装于所述背板和所述盖板之间。
以上步骤所提供的介绍,只是用于帮助理解本发明的结构、方法及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也同样属于本发明权利要求保护范围之内。

Claims (32)

1.一种IBC电池的制备方法,其特征在于,包括:
步骤(a)、通过硼扩散方式,在n型硅基体(10)的背面制备p+掺杂层(201),其中,所述在n型硅基体(10)的背面制备p+掺杂层(201)包括:将导致正电荷载流子数量增加的掺杂材料硼加入进表面下方一定距离的n型硅基体中,从而形成具有p+型导电性的表面层;
步骤(b)、在所述p+掺杂层(201)上形成第一掩膜(60);
步骤(c)、采用激光去除部分区域的第一掩膜(60),形成包括p+掺杂层(201)和第一掩膜(60)的第一区域(20)以及包括所述p+掺杂层(201)的第二区域(30),其中,所述第一区域(20)与所述第二区域(30)指交叉排列;
步骤(d)、用第一碱溶液去除所述第二区域(30)中的p+掺杂层(201),使相邻两个所述第一区域(20)之间形成第一凹槽结构(301),其中,所述第一凹槽结构(301)的剖面为梯形,所述第一区域(20)包括的所述第一掩膜(60)延伸至所述梯形的下底,其中,所述第一碱溶液包括:四甲基氢氧化铵;
步骤(e)、在所述第一凹槽结构(301)的上底形成n+掺杂层(302)或者隧穿氧化钝化接触层(303),并通过延伸至所述梯形的下底的第一掩膜(60)限制所述n+掺杂层(302)或者所述隧穿氧化钝化接触层(303)的宽度,其中,所述n+掺杂层(302)是顺序通过离子注入的步骤以及退火步骤形成的。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤(d)之后,在步骤(e)之前,进一步包括:
利用所述第一碱溶液刻蚀和抛光与所述第二区域(30)对应的部分n型硅基体,使所述n型硅基体(10)的背面部分形成第二凹槽结构(3011),并使所述第一区域(20)包括的所述p+掺杂层(201)的侧壁倾斜,其中,所述第二凹槽结构(3011)与所述第一区域(20)包括的所述p+掺杂层(201)的侧壁构成所述第一凹槽结构(301)。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(e)包括:
在所述第二凹槽结构(3011)内形成n+掺杂层(302)或者隧穿氧化钝化接触层(303)。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,进一步包括:
用HF溶液去除所述第一区域(20)的第一掩膜(60)。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,
所述n+掺杂层(302)的下表面所在平面未超过所述p+掺杂层(301)的上表面所在的平面。
6.根据权利要求1或3所述的制备方法,其特征在于,
针对形成隧穿氧化钝化接触层(303)的情况,
步骤(e),包括:
步骤(e1)、生长隧穿SiO2氧化层(3031),并在所述隧穿SiO2氧化层(3031)上形成n+多晶硅钝化层(3032)。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(e1),包括:
步骤(e11)、同步在所述第二区域(30)的所述第一凹槽结构(3011)内和所述第一区域(20)生长隧穿SiO2氧化层(3031);
步骤(e12)、在所述隧穿SiO2氧化层(3031)上制备n+多晶硅钝化层(3032);
步骤(e13)、在所述n+多晶硅钝化层(3032)上形成第二掩膜(70);
步骤(e14)、通过激光方式去除所述第一区域(20)内的所述第二掩膜(70);
步骤(e15)、利用第二碱溶液去除所述第一区域(20)内的n+多晶硅钝化层(3032);
步骤(e16)、利用HF溶液去除所述第一区域(20)内的隧穿SiO2氧化层(3031)和所述第二区域(30)的所述n+多晶硅钝化层(3032)上的所述第二掩膜(70)。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤e12,包括:
通过LPCVD/PVD形成本征多晶硅;
通过扩散方式或离子注入方式或PECVD沉积方式,在所述本征多晶硅中掺杂非晶硅层/微晶硅层,经过退火得到所述n+多晶硅钝化层(3032)。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤e1中生长隧穿SiO2氧化层(3031)的方法可包括:
高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法以及CVD沉积法中的任意一种。
10.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,
所述隧穿SiO2氧化层(3031)的厚度为1~3nm。
11.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,进一步包括:
分别在所述n型硅基体(10)的正面、所述第一区域(20)以及所述第二区域(30)沉积钝化减反膜(40)。
12.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,
所述n型硅基体(10)的正面沉积的钝化减反膜为SiO2/SiNx形成的钝化减反膜(40)。
13.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述第一区域(20)以及所述第二区域(30)沉积的钝化减反膜(40)为Al2O3/SiNx形成的钝化减反膜。
14.根据权利要求1或7所述的制备方法,其特征在于,所述激光的波长为532nm。
15.根据权利要求1或7所述的制备方法,其特征在于,所述激光的脉冲宽度为5ps~100ps。
16.根据权利要求1至4、5以及7至13任一所述的制备方法,其特征在于,进一步包括:
在所述第一区域(20)和所述第二区域(30)设置叉指结构的金属栅线,并使所述金属栅线(50)与所述n型硅基体(10)背面接触。
17.根据权利要求1至4、5以及7至13任一所述的制备方法,其特征在于,所述第一掩膜为SiOx薄膜、SiNx薄膜以及SiON薄膜中的任意一种。
18.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述第二掩膜为SiOx薄膜、SiNx薄膜以及SiON薄膜中的任意一种。
19.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述四甲基氢氧化铵含量不高于25%。
20.根据权利要求1或19所述的制备方法,其特征在于,所述第一碱溶液温度为70~95°C。
21.一种IBC电池,其特征在于,包括:n型硅基体(10)、位于所述n型硅基体(10)背面的呈指交叉排列的第一区域(20)和第二区域(30),其中,
所述第一区域(20)设置有p+掺杂层(201),其中,所述p+掺杂层(201)是通过将导致正电荷载流子数量增加的掺杂材料硼加入进表面下方一定距离的n型硅基体中,形成的具有p+型导电性的表面层,并通过包括有四甲基氢氧化铵的第一碱溶液处理未被第一掩膜所掩盖的具有p+型导电性的表面层的部分区域形成的;
所述第二区域(30)包括第一凹槽结构(301),所述第一凹槽结构的剖面为梯形,其中,所述第一凹槽结构(301)由相邻两个所述p+掺杂层(201)的侧壁与所述n型硅基体(10)背面围成;
所述第一凹槽结构(301)内设置有n+掺杂层(302)或者隧穿氧化钝化接触层(303),所述第一凹槽结构(301)使所述n+掺杂层(302)或者隧穿氧化钝化接触层(303)与相邻的所述p+掺杂层(201)物理隔离,其中,所述n+掺杂层(302)是顺序通过离子注入的步骤以及退火步骤形成的。
22.根据权利要求21所述的IBC电池,其特征在于,所述p+掺杂层的侧壁为倾斜结构。
23.根据权利要求22所述的IBC电池,其特征在于,所述第一凹槽结构包括:所述第二区域对应的n型硅基体的背面形成的第二凹槽结构,其中,所述第二凹槽结构的剖面为梯形,所述p+掺杂层的侧壁的倾斜方向与所述梯形的腰的倾斜方向一致。
24.根据权利要求23所述的IBC电池,其特征在于,所述n+掺杂层或者所述隧穿氧化钝化接触层设置于所述第二凹槽结构。
25.根据权利要求21或24所述的IBC电池,其特征在于,针对所述第一凹槽结构设置有所述n+掺杂层的情况,
所述n+掺杂层的下表面所在的平面未超过所述n型硅基体的背面所在的平面。
26.根据权利要求21或24所述的IBC电池,其特征在于,针对所述第一凹槽结构设置有所述隧穿氧化钝化接触层的情况,
所述隧穿氧化钝化接触层包括:隧穿SiO2氧化层和n+多晶硅钝化层,其中,所述隧穿SiO2氧化层位于所述n+多晶硅钝化层与所述n型硅基体之间。
27.根据权利要求26所述的IBC电池,其特征在于,所述隧穿SiO2氧化层的厚度为1~3nm。
28.根据权利要求26所述的IBC电池,其特征在于,分别在所述n型硅基体的正面、所述第一区域以及所述第二区域设置有钝化减反膜。
29.根据权利要求28所述的IBC电池,其特征在于,设置于所述n型硅基体的正面的钝化减反膜为SiO2/SiNx形成的钝化减反膜。
30.根据权利要求28所述的IBC电池,其特征在于,设置于所述第一区域以及所述第二区域的钝化减反膜为Al2O3/SiNx形成的钝化减反膜。
31.根据权利要求21至24以及27至30任一所述的IBC电池,其特征在于,在所述第一区域和所述第二区域设置有叉指结构的金属栅线,且所述金属栅线与所述n型硅基体背面接触。
32.一种太阳能电池组件,其特征在于,包括:背板(80)、盖板(90)以及多个权利要求21所述的IBC电池(1),其中,
多个所述IBC电池(1)封装于所述背板(80)和所述盖板(90)之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113990961B (zh) * 2021-10-27 2023-10-10 通威太阳能(成都)有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN116314400B (zh) * 2023-05-23 2023-09-26 浙江爱旭太阳能科技有限公司 Ibc太阳能电池片、ibc太阳能电池组件和光伏系统
CN117637874B (zh) * 2024-01-26 2024-06-21 隆基绿能科技股份有限公司 一种背接触电池及其制造方法
CN117637875A (zh) * 2024-01-26 2024-03-01 隆基绿能科技股份有限公司 一种背接触电池及其制造方法
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KR101583594B1 (ko) * 2010-12-17 2016-01-12 킹스톤 세미컨덕터 코.,엘티디. 도핑방법, pn 구조, 태양전지 제조방법 및 태양전지
CN103035477B (zh) * 2011-09-30 2015-09-30 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种制备单晶硅纳米结构的方法
CN103208557A (zh) * 2012-01-13 2013-07-17 上海凯世通半导体有限公司 太阳能电池的制作方法及太阳能电池
JP5960511B2 (ja) * 2012-06-01 2016-08-02 東京応化工業株式会社 シリコン異方性エッチング方法
US10217878B2 (en) * 2016-04-01 2019-02-26 Sunpower Corporation Tri-layer semiconductor stacks for patterning features on solar cells
CN106531816B (zh) * 2016-12-30 2019-02-05 中国科学院微电子研究所 一种背结背接触太阳能电池
CN109378356A (zh) * 2018-09-04 2019-02-22 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种ibc太阳能电池的制备方法
CN110838536A (zh) * 2019-11-28 2020-02-25 泰州中来光电科技有限公司 具有多种隧道结结构的背接触太阳能电池及其制备方法

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