CN114447156A - 一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，包括：对P型晶体硅基体的正表面做制绒处理，背表面做抛光处理；在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层，然后在氧化硅层上沉积一层非晶硅层并对其进行磷掺杂，随后进行退火，得到掺杂磷的多晶硅层；去除P型晶体硅基体背表面以及边缘绕扩处的掺杂磷的多晶硅层，并在P型晶体硅基体背表面制备一层氧化铝钝化层，随后沉积一层氮化硅膜；对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽，将开槽处的氮化硅膜去除。本发明的有益效果是使用了平顶激光开槽，激光可以直接对氮化硅进行开槽，不要使用掩膜等材料来做阻挡层，简化工艺流程，提高工作效率的同时节约成本。
Description
技术领域
本发明属于晶硅太阳能电池片制造技术领域，尤其是涉及一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法。
背景技术
目前的技术水平而言，传统的丝网印刷技术细栅线的高宽比难以有效提高，相对此技术，采用种子层加光诱导电镀(LIP)的方法制备电池正面电极具备的优点为：增大细栅高宽比、减少细栅线电阻率、降低细栅宽度、提高电池受光面积、降低正面电极制作使用银浆量，进而达到降低电池生产成本的目的。
目前传统的电镀正面先使用PECVD沉积氮化硅，膜厚在80nm左右；然后再使用紫外皮秒激光器(使用高斯光斑)对氮化硅直接进行开槽，从而保证金属电极可以直接生长在硅片上，由于激光器出光的光斑能量是不均匀的，激光器中间的能量偏大，边缘的能量偏小，导致在正面激光开槽的时候，由于光斑中间能量偏大，易损伤PN结；边缘能量偏小，无法将氮化硅完全去除掉，影响电镀电池片的开压和串阻，导致电镀电池片效率偏低。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，有效的解决目前开槽方法中由于激光器出光的光斑能量是不均匀的，激光器中间的能量偏大，边缘的能量偏小，导致在正面激光开槽的时候，由于光斑中间能量偏大，打伤了PN结；边缘能量偏小，无法将氮化硅完全去除掉，影响电镀电池片的开压和串阻，导致电镀电池片效率偏低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，包括：
对P型晶体硅基体的正表面做制绒处理，背表面做抛光处理；
在所述P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层，然后在所述氧化硅层上沉积一层非晶硅层并对其进行磷掺杂，随后进行退火，得到掺杂磷的多晶硅层；
去除所述P型晶体硅基体背表面以及边缘绕扩处的所述掺杂磷的多晶硅层，并在所述P型晶体硅基体背表面制备一层氧化铝钝化层；
在所述P型晶体硅基体背表面的所述氧化铝钝化层以及所述P型晶体硅基体正表面的所述多晶硅层上沉积一层氮化硅膜；
对处理后的所述P型晶体硅基体的正表面使用激光器进行开槽，将开槽处的所述氮化硅膜去除；其中，所述激光器上还设有一衍射镜头，控制开槽光斑能量均匀。
优选地，所述P型晶体硅基体的电阻率为0.5～5Ω·cm,厚度为80～200um。
优选地，在所述P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层的步骤中，二氧化硅通过热氧化、HN03氧化或原子层沉积法在所述P型晶体硅基体的正表面生长所述氧化硅层。
优选地，所述氧化硅层的厚度为0.5-3.5nm。
优选地，沉积所述掺有磷的非晶硅层的过程中，采用磁控溅射法、LPCVD法或PECVD法在所述氧化硅层上沉积掺有磷的所述非晶硅层。
优选地，掺有磷的所述非晶硅层的沉积温度为300-600℃；掺有磷的所述非晶硅层的厚度为55-135nm。
优选地，在所述P型晶体硅基体背表面的所述氧化铝钝化层以及所述P型晶体硅基体正表面的所述多晶硅层上沉积一层氮化硅膜的过程中，所述氧化铝钝化层表面的氮化硅膜层为第一氮化硅层，所述多晶硅层上的氮化硅膜层为第二氮化硅层，所述第一氮化硅层的厚度为55-125nm，所述第二氮化硅层的厚度为55-110nm。
优选地，对处理后的所述P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽的过程中，所述光斑单脉冲能量为0.5-0.7hj。
优选地，所述光斑的直径为20-40μm，所述光斑的深度为90-110nm。
优选地，所述激光器包括紫外皮秒激光器或紫外纳秒激光器。
采用上述技术方案，在激光器上加上一个衍射镜头，使激光射出的光为平顶光束，使光斑能量更加均匀，可以确保完全去除氮化硅，而不损伤PN结；同时光斑边缘的氮化硅也可以顺利去除掉，不会影响电镀时电极的生长，减少电池片的串阻，提升效率，解决现有技术中光斑中间能量偏大，易损伤PN结；边缘能量偏小，无法将氮化硅完全去除掉，影响电镀电池片的开压和串阻，导致电镀电池片效率偏低的问题。
采用上述技术方案，使用了平顶激光开槽，激光可以直接对氮化硅进行开槽，不要使用掩膜等材料来做阻挡层，简化工艺流程，提高工作效率的同时节约成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“正表面”、“背表面”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，包括：
S1：对P型晶体硅基体的正表面做制绒处理，背表面做抛光处理；其中，P型晶体硅基体的电阻率为0.5～5Ω·cm,厚度为80～200um。
S2：在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层，然后在氧化硅层上沉积一层非晶硅层并对其进行磷掺杂，随后进行退火，得到掺杂磷的多晶硅层；其中，
在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层的步骤中，二氧化硅通过热氧化、HN03氧化或原子层沉积法在P型晶体硅基体的正表面生长氧化硅层，氧化硅层的厚度为0.5-3.5nm；
在沉积掺有磷的非晶硅层的过程中，采用磁控溅射法、LPCVD法或PECVD法在氧化硅层上沉积掺有磷的非晶硅层；掺有磷的非晶硅层的沉积温度为300-600℃；掺有磷的非晶硅层的厚度为55-135nm；
对非晶硅层进行退火，激活磷原子为替位杂质，得到掺有磷的多晶硅层。
S3：去除P型晶体硅基体背表面以及边缘绕扩处的掺杂磷的多晶硅层，并在P型晶体硅基体背表面制备一层氧化铝钝化层；
S4：在P型晶体硅基体背表面的氧化铝钝化层以及P型晶体硅基体正表面的多晶硅层上沉积一层氮化硅膜；
在P型晶体硅基体背表面的氧化铝钝化层以及P型晶体硅基体正表面的多晶硅层上沉积一层氮化硅膜的过程中，氧化铝钝化层表面的氮化硅膜层为第一氮化硅层，多晶硅层上的氮化硅膜层为第二氮化硅层；
其中，第一氮化硅层的厚度为55-125nm，第二氮化硅层的厚度为55-110nm。
S5：对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽，将开槽处的氮化硅膜去除；其中，紫外皮秒激光器上还设有一衍射镜头，控制开槽光斑能量均匀；其中，
对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽的过程中，紫外皮秒激光器射出光斑对处理后的P型晶体硅基体进行开槽，光斑单脉冲能量为0.5-0.7hj，光斑的直径为20-40μm，光斑的深度为90-110nm。
现有技术中由于激光器出光的光斑能量是不均匀，激光器中间的能量偏大，边缘的能量偏小，导致在正面激光开槽的时候，由于光斑中间能量偏大，且使用高斯光斑，开槽的深度范围波动很大，基本在30-400nm之间，易损伤PN结；边缘能量偏小，无法将氮化硅完全去除掉，影响电镀电池片的开压和串阻，导致电镀电池片效率偏低。
本发明中在紫外皮秒激光器上加上一个衍射镜头，使激光射出的光为平顶光束，这样在整个光斑区域内的能量几乎一致，在激光开槽的过程中，光斑能量是均匀的，只要将激光的脉冲能量控制好，保证激光可以将氮化硅膜去除掉，而不损伤PN结；同时光斑边缘的氮化硅膜也可以顺利去除掉，不会影响电镀时电极的生长，减少电池片的串阻，提升电池的效率。
下面列举几个具体实施例：
实施例1
S1：对P型晶体硅基体的正表面做制绒处理，背表面做抛光处理；其中，P型晶体硅基体的电阻率为3Ω·cm,厚度为160um。
S2：在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层，然后在氧化硅层上沉积一层非晶硅层并对其进行磷掺杂，随后进行退火，得到掺杂磷的多晶硅层；其中，
在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层的步骤中，二氧化硅通过热氧化、HN03氧化或原子层沉积法在P型晶体硅基体的正表面生长氧化硅层，氧化硅层的厚度为3nm；
在沉积掺有磷的非晶硅层的过程中，采用磁控溅射法、LPCVD法或PECVD法在氧化硅层上沉积掺有磷的非晶硅层；掺有磷的非晶硅层的沉积温度为450℃；掺有磷的非晶硅层的厚度为80nm；
对非晶硅层进行退火，激活磷原子为替位杂质，得到掺有磷的多晶硅层。
S3：去除P型晶体硅基体背表面以及边缘绕扩处的掺杂磷的多晶硅层，并在P型晶体硅基体背表面制备一层氧化铝钝化层；
S4：在P型晶体硅基体背表面的氧化铝钝化层以及P型晶体硅基体正表面的多晶硅层上沉积一层氮化硅膜；
在P型晶体硅基体背表面的氧化铝钝化层以及P型晶体硅基体正表面的多晶硅层上沉积一层氮化硅膜的过程中，氧化铝钝化层表面的氮化硅膜层为第一氮化硅层，多晶硅层上的氮化硅膜层为第二氮化硅层；
其中，第一氮化硅层的厚度为85nm，第二氮化硅层的厚度为75nm。
S5：对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽，将开槽处的氮化硅膜去除；其中，紫外皮秒激光器上还设有一衍射镜头，控制开槽光斑能量均匀；其中，
对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽的过程中，紫外皮秒激光器射出光斑对处理后的P型晶体硅基体进行开槽，光斑单脉冲能量为0.6hj，光斑的直径为30μm，光斑的深度为100nm，开槽完成。
实施例2
S1：对P型晶体硅基体的正表面做制绒处理，背表面做抛光处理；其中，P型晶体硅基体的电阻率为5Ω·cm,厚度为200um。
S2：在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层，然后在氧化硅层上沉积一层非晶硅层并对其进行磷掺杂，随后进行退火，得到掺杂磷的多晶硅层；其中，
在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层的步骤中，二氧化硅通过热氧化、HN03氧化或原子层沉积法在P型晶体硅基体的正表面生长氧化硅层，氧化硅层的厚度为3.5nm；
在沉积掺有磷的非晶硅层的过程中，采用磁控溅射法、LPCVD法或PECVD法在氧化硅层上沉积掺有磷的非晶硅层；掺有磷的非晶硅层的沉积温度为600℃；掺有磷的非晶硅层的厚度为135nm；
对非晶硅层进行退火，激活磷原子为替位杂质，得到掺有磷的多晶硅层。
S3：去除P型晶体硅基体背表面以及边缘绕扩处的掺杂磷的多晶硅层，并在P型晶体硅基体背表面制备一层氧化铝钝化层；
S4：在P型晶体硅基体背表面的氧化铝钝化层以及P型晶体硅基体正表面的多晶硅层上沉积一层氮化硅膜；
在P型晶体硅基体背表面的氧化铝钝化层以及P型晶体硅基体正表面的多晶硅层上沉积一层氮化硅膜的过程中，氧化铝钝化层表面的氮化硅膜层为第一氮化硅层，多晶硅层上的氮化硅膜层为第二氮化硅层；
其中，第一氮化硅层的厚度为125nm，第二氮化硅层的厚度为110nm。
S5：对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽，将开槽处的氮化硅膜去除；其中，紫外皮秒激光器上还设有一衍射镜头，控制开槽光斑能量均匀；其中，
对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽的过程中，紫外皮秒激光器射出光斑对处理后的P型晶体硅基体进行开槽，光斑单脉冲能量为0.7hj，光斑的直径为40μm，光斑的深度为110nm，开槽完成。
实施例3
S1：对P型晶体硅基体的正表面做制绒处理，背表面做抛光处理；其中，P型晶体硅基体的电阻率为0.5Ω·cm,厚度为80um。
S2：在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层，然后在氧化硅层上沉积一层非晶硅层并对其进行磷掺杂，随后进行退火，得到掺杂磷的多晶硅层；其中，
在P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层的步骤中，二氧化硅通过热氧化、HN03氧化或原子层沉积法在P型晶体硅基体的正表面生长氧化硅层，氧化硅层的厚度为0.5nm；
在沉积掺有磷的非晶硅层的过程中，采用磁控溅射法、LPCVD法或PECVD法在氧化硅层上沉积掺有磷的非晶硅层；掺有磷的非晶硅层的沉积温度为300℃；掺有磷的非晶硅层的厚度为55nm；
对非晶硅层进行退火，激活磷原子为替位杂质，得到掺有磷的多晶硅层。
S3：去除P型晶体硅基体背表面以及边缘绕扩处的掺杂磷的多晶硅层，并在P型晶体硅基体背表面制备一层氧化铝钝化层；
S4：在P型晶体硅基体背表面的氧化铝钝化层以及P型晶体硅基体正表面的多晶硅层上沉积一层氮化硅膜；
在P型晶体硅基体背表面的氧化铝钝化层以及P型晶体硅基体正表面的多晶硅层上沉积一层氮化硅膜的过程中，氧化铝钝化层表面的氮化硅膜层为第一氮化硅层，多晶硅层上的氮化硅膜层为第二氮化硅层；
其中，第一氮化硅层的厚度为55nm，第二氮化硅层的厚度为55nm。
S5：对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽，将开槽处的氮化硅膜去除；其中，紫外皮秒激光器上还设有一衍射镜头，控制开槽光斑能量均匀；其中，
对处理后的P型晶体硅基体的正表面使用紫外皮秒激光器进行开槽的过程中，紫外皮秒激光器射出光斑对处理后的P型晶体硅基体进行开槽，光斑单脉冲能量为0.5hj，光斑的直径为20μm，光斑的深度为90nm，开槽完成。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，包括：
对P型晶体硅基体的正表面做制绒处理，背表面做抛光处理；
在所述P型晶体硅基体的正表面生长一层氧化硅层，然后在所述氧化硅层上沉积一层非晶硅层并对其进行磷掺杂，随后进行退火，得到掺杂磷的多晶硅层；
去除所述P型晶体硅基体背表面以及边缘绕扩处的所述掺杂磷的多晶硅层，并在所述P型晶体硅基体背表面制备一层氧化铝钝化层；
在所述P型晶体硅基体背表面的所述氧化铝钝化层以及所述P型晶体硅基体正表面的所述多晶硅层上沉积一层氮化硅膜；
对处理后的所述P型晶体硅基体的正表面使用激光器进行开槽，将开槽处的所述氮化硅膜去除；其中，所述激光器上还设有一衍射镜头，控制开槽光斑能量均匀。
2.根据权利要求1所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：所述P型晶体硅基体的电阻率为0.5～5Ω·cm,厚度为80～200um。
3.根据权利要求1所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：在所述P型晶体硅基体的正表面生长一氧化硅层的步骤中，二氧化硅通过热氧化、HN03氧化或原子层沉积法在所述P型晶体硅基体的正表面生长所述氧化硅层。
4.根据权利要求3所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：所述氧化硅层的厚度为0.5-3.5nm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：沉积所述掺有磷的非晶硅层的过程中，采用磁控溅射法、LPCVD法或PECVD法在所述氧化硅层上沉积掺有磷的所述非晶硅层。
6.根据权利要求4所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：掺有磷的所述非晶硅层的沉积温度为300-600℃；掺有磷的所述非晶硅层的厚度为55-135nm。
7.根据权利要求1所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：在所述P型晶体硅基体背表面的所述氧化铝钝化层以及所述P型晶体硅基体正表面的所述多晶硅层上沉积一层氮化硅膜的过程中，所述氧化铝钝化层表面的氮化硅膜层为第一氮化硅层，所述多晶硅层上的氮化硅膜层为第二氮化硅层，所述第一氮化硅层的厚度为55-125nm，所述第二氮化硅层的厚度为55-110nm。
8.根据权利要求1所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：对处理后的所述P型晶体硅基体的正表面使用激光器进行开槽的过程中，所述光斑单脉冲能量为0.5-0.7hj。
9.根据权利要求7所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：所述光斑的直径为20-40μm，所述光斑的深度为90-110nm。
10.根据权利要求1所述的一种适用于电镀电池片正表面激光开槽方法，其特征在于：所述激光器包括紫外皮秒激光器或紫外纳秒激光器。
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