CN114664969A - 一种ibc电池的制备方法以及ibc电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种IBC电池的制备方法以及IBC电池，所述制备方法包括：(1)双面制绒、(2)磷扩吸杂、(3)双面去PSG、(4)双面制绒、(5)双面磷扩、(6)背面抛光、(7)背面生长本征非晶硅层、(8)背面离子注入、(9)激光开窗和(10)后处理；所述磷扩吸杂为在磷扩管中，通入磷源和氧气，800℃～920℃运行10min～20min，进行吸杂处理；背面离子注入为在硅片背面的本征非晶硅层表面用离子注入方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；激光开窗为利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开。所述制备方法简单，有利于提升开压与FF，降低串阻。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，涉及一种IBC电池的制备方法以及IBC电池。
背景技术
IBC(Interdigitated back contact)电池是全背电极接触晶硅太阳电池的简称，其正面无栅线，背面正负金属栅线呈指状交叉排列。为了提升IBC电池的效率，研究人员通常将其与HJT电池结合制成HBC电池或者与Pascon电池结合制成polo-IBC电池。
现有polo-IBC电池的制备方法涉及多步掩膜及清洗步骤，制程复杂且容易引入污染。磷扩与硼扩需要分两次高温运行，两次高温会降低硅片的质量，且高温过程容易引入金属杂质污染。
因此，在本领域中期望开发一种过程简单可控并且能够保证硅片质量的IBC电池的制备方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种IBC电池的制备方法以及IBC电池，所述制备方法过程简单，有利于提升开压与FF，降低串阻，并且背面离子注入形成发射极与背场，操作简单可控；激光开窗隔离开P区与N区，降低漏电的风险。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种IBC电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)双面制绒、(2)磷扩吸杂、(3)双面去PSG、(4)双面制绒、(5)双面磷扩、(6)背面抛光、(7)背面生长本征非晶硅层、(8)背面离子注入、(9)激光开窗和(10)后处理；其中所述磷扩吸杂为在磷扩管中，通入磷源和氧气，800℃～920℃运行10min～20min，对硅片进行吸杂处理；所述背面离子注入为在硅片背面的本征非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；所述激光开窗为利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开。
在本发明中，通过在IBC电池的制备过程中进行磷扩吸杂可以提升硅片的寿命，进而对开压与FF有益，背面离子注入形成发射极与背场，操作简单可控；激光开窗隔离开P区与N区，降低漏电的风险，通过本发明方法，引入掺杂多晶硅氧化层结构，可以大幅度降低金属-硅片的复合电流密度及接触电阻率，有利于提升开压和降低串阻。
优选地，所述磷扩吸杂步骤中磷源为POCl3、PH3或PO(CH3O)3中的任意一种，优选POCl3。
优选地，所述通入磷源是由载气载带磷源而实现的，所述载气优选氮气。
优选地，所述背面离子注入时磷元素浓度为硼元素浓度的2～2.5倍，例如2倍、2.2倍、2.3倍、2.5倍等。背面离子注入时原料为气体，一般磷源为PH3，硼源为BF3，此处浓度是指硅片表面磷元素与硼元素的单位面积的数量(个/cm2)比。
在本发明中，所述磷扩吸杂时运行温度为800℃～920℃(例如800℃、830℃、850℃、880℃、900℃或920℃)，运行时间为10min～20min(例如10min、13min、15min、18min或20min)，优选地，所述磷扩吸杂时运行温度为900℃，运行时间为15min。
优选地，步骤(1)所述双面制绒为使用碱液对N型单晶硅片进行双面碱制绒，所述碱液优选KOH溶液、NaOH溶液或四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液。
优选地，所述碱液的浓度为0.5％～3％，例如0.5％、0.8％、1％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、2.5％、2.8％或3％，优选2％。
优选地，所述N型单晶硅片的电阻率0.3～7Ω·cm，例如0.5Ω·cm、0.8Ω·cm、1Ω·cm、2Ω·cm、3Ω·cm、4Ω·cm、5Ω·cm、6Ω·cm或7Ω·cm，优选电阻率1～3Ω·cm。
优选地，步骤(1)所述双面制绒的金字塔大小为2～4μm，例如2μm、2.3μm、2.5μm、2.8μm、3μm、3.3μm、3.5μm、3.8μm或4μm。
在本发明中，步骤(1)所述的双面制绒为粗抛。
优选地，步骤(1)所述双面制绒后进行清洗，所述清洗目的是洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子。所述清洗使用的清洗剂依次为浓硫酸、水、HF酸(浓度5％-10％，优选8.3％)、水、1号液、水、HF酸(浓度1％-8％，优选5.6)、水、2号液、水、HF酸(浓度1％-8％，优选5.6)、水。其中1号液为含有氨水和双氧水的水溶液(氨水体积浓度为12.5％，双氧水体积比例为18.8％)，2号液为含有盐酸和双氧水的水溶液(盐酸体积浓度为12.5％，双氧水体积比为18.8％)。
优选地，步骤(3)所述双面去PSG在链式去PSG机台上进行。
优选地，步骤(4)所述双面制绒为使用碱液对去除PSG后的硅片进行双面碱制绒，所述碱液优选KOH溶液、NaOH溶液或四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液。
优选地，所述碱液的浓度为0.5％～3％，例如0.5％、0.8％、1％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、2.5％、2.8％或3％，优选2％。
优选地，步骤(4)所述双面制绒的金字塔大小为0.5～5μm，例如0.8μm、1μm、1.5μm、2μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm，优选1～3μm。
优选地，步骤(4)所述双面制绒后进行清洗，洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子。所述清洗使用的清洗剂依次为浓硫酸、水、HF酸、水、1号液、水、HF酸、水、2号液、水、HF酸、水。其中1号液和2号液同上文所述，HF酸浓度与上文对应相同。
优选地，步骤(5)所述双面磷扩为利用磷源在磷扩管中进行双面磷扩散，在正面形成正面场(FSF)，正面的PSG可以在后道工序中保护正面。
优选地，所述磷源为POCl3、PH3或PO(CH3O)3中的任意一种，优选POCl3；
优选地，所述磷源在磷扩管中进行双面磷扩散是由载气载带磷源而实现的，所述载气优选氮气。
优选地，步骤(6)所述背面抛光为利用酸液对双面磷扩后的硅片进行背面酸抛处理或者利用碱液对双面磷扩后的硅片进行背面碱抛处理。处理后，正面PSG上均匀覆盖水膜，可以保护金字塔及FSF结构，背面形成抛光面。
优选地，所述酸液为氢氟酸或者硝酸，浓度为20％～33％，例如20％、22％、24％、26％、28％、30％或33％，优选25％。
优选地，所述碱液为KOH溶液，浓度为8％～16％，例如8％、10％、12％、14％或16％，优选14％。
优选地，步骤(6)所述背面抛光后进行清洗，以保持硅片表面的洁净度，同时生长一层化学氧化层，对抛光面进行钝化。所述清洗使用的清洗剂为浓硫酸、水、1号液液、水，2号液、水，此处需跳过所有的HF槽。
优选地，步骤(7)所述背面生长本征非晶硅层为利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅。优选地，所述生长热氧化层为在578℃生长1nm～2nm(例如1nm、1.3nm、1.5nm、1.8nm或2nm)的SiO2层，优选1.3nm。优选地，所述本征非晶硅厚度为60nm～200nm，例如60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、150nm、180nm或200nm，优选80～150nm。
由于化学氧化层致密性不好，因此本步骤预先在578℃生长～1.3nmSiO2，与化学氧化层一起形成隧穿氧化层，随后再沉积本征非晶硅。
优选地，步骤(8)所述背面离子注入后进行扩散，所述扩散为在O2和N2的混合氛围中扩散。使得背面注入硼区域形成发射极，注入磷区域形成背场，背面的基本结构制备完成。
优选地，步骤(10)所述的后处理包括清洗、钝化、丝网印刷、烧结以及光注入。
在本发明中，所述后处理中的清洗为洗去正背面的PSG及BSG，以维持硅片的洁净度。所述清洗使用的清洗剂为浓硫酸、水、HF(浓度5％-10％，优选8.3％)、水、1号液、水、HF酸(浓度1％-8％，优选5.6)、水。其中1号液同上文所述。
优选地，所述钝化为前后表面PECVD生长Al2O3或SiO2以及氮化硅钝化，Al2O3或SiO2厚度为4～6nm，例如4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm，氮化硅厚度为70～90nm，例如70nm、75nm、78nm、80nm、85nm、88nm或90nm。
优选地，所述丝网印刷为在背面丝网印刷银浆。
优选地，所述烧结为在740℃～780℃下进行烧结。。
优选地，所述烧结过程中银浆烧穿钝化层(SiO2或氮化硅)与掺杂多晶硅结构(poly)接触，与P型掺杂多晶硅结构接触的电极宽度在35μm～50μm(例如35μm、38μm、40μm、45μm、48μm、50μm)，优选35μm；与N型掺杂多晶硅结构接触的电极宽度30μm～50μm(例如30μm、35μm、38μm、40μm、45μm、48μm、50μm)，优选30μm。
在本发明中，烧结后电池片过光注入。
作为本发明的优选技术方案，所述IBC电池的制备方法具体包括以下步骤：
(1)挑片：选用N型单晶硅片，电阻率0.3～7Ω·cm；
(2)双面制绒：使用KOH、NaOH或者四甲基氢氧化铵溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为2～4μm。
(3)RCA清洗：制绒后进行清洗，洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子；
(4)磷扩吸杂：磷扩管中，通入磷源与O2，800℃～920℃运行10min～20min；
(5)双面去PSG：在链式去PSG机台上去除双面PSG；
(6)双面制绒：使用KOH、NaOH或者四甲基氢氧化铵溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为0.5～5μm；
(7)RCA清洗：制绒后进行清洗，洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂，杂质颗粒及金属离子；
(8)双面磷扩：利用气体扩散源POCl3在磷扩管中进行双面磷扩散；
(9)背面抛光：利用HF酸或HNO3酸对背面进行单面酸抛处理或者利用KOH对背面进行碱抛处理；
(10)RCA清洗：抛光后对硅片进行清洗；
(11)背面生长本征非晶硅层：利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅；所述生长热氧化层为在578℃生长～1.3nm SiO2；所述本征非晶硅厚度为60nm～200nm；
(12)背面离子注入：在背面非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；
(13)扩散：在O2和N2的混合氛围中扩散，背面注入硼区域形成发射极，注入磷区域形成背场，背面的基本结构制备完成；
(14)激光开窗：利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开；
(15)RCA清洗：洗去正背面的PSG及BSG；
(16)钝化：前后表面PECVD生长Al2O3或SiO2和氮化硅进行钝化，Al2O3或SiO2厚度为4～6nm，氮化硅厚度为70～90nm；
(17)丝网印刷、烧结：在背面丝网印刷银浆，烧结过程中银浆烧穿钝化层，与掺杂多晶硅结构接触，烧结温度在740℃～780℃之间；与P型掺杂多晶硅结构接触的电极宽度为35μm～50μm；与N型掺杂多晶硅结构接触的电极宽度30μm～50μm；
(18)光注入：烧结后电池片过光注入。
另一方面，本发明提供一种IBC电池，所述IBC电池由如上所述制备方法制备得到。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在IBC电池的制备过程中进行磷扩吸杂可以提升硅片的寿命，进而对开压与FF有益，背面离子注入形成发射极与背场，操作简单可控；激光开窗隔离开P区与N区，降低漏电的风险，通过本发明方法，引入掺杂多晶硅结构，可以大幅度降低金属-硅片的复合电流密度及接触电阻率，有利于提升开压和降低串阻。
附图说明
图1为本发明激光开窗位置示意图。
图2为本发明使用的N型单晶硅片背面俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例中使用的1号液为含有氨水和双氧水的水溶液(氨水体积浓度为12.5％，双氧水体积比浓度为18.8％)，2号液为含有盐酸和双氧水的水溶液(盐酸体积浓度为12.5％，双氧水体积比浓度为18.8％)。
实施例1
在本实施例中，通过如下方法制备IBC电池：
(1)挑片：选用N型单晶硅片，电阻率2Ω·cm；
(2)双面制绒：使用浓度为2％的KOH溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为3μm。
(3)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：水、HF酸(浓度8.3％)、水、1号液、水、HF酸(浓度5.6％)、水、2号液、水、HF酸(浓度5.6％)、水(以下实施例中该步骤使用的清洗剂与本实施例相同)；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子；
(4)磷扩吸杂：磷扩管中，通入磷源POCl3与O2，900℃运行15min；
(5)双面去PSG：在链式去PSG机台上去除双面PSG；
(6)双面制绒：使用浓度为2％的KOH溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为5μm；
(7)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸、水、HF酸(浓度8.3％)、水、1号液、水、HF酸(浓度5.6％)、水、2号液、水、HF酸(浓度5.6％)、水(以下实施例中该步骤使用的清洗剂与本实施例相同)；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂，杂质颗粒及金属离子；
(8)双面磷扩：利用气体扩散源POCl3在磷扩管中进行双面磷扩散；
(9)背面抛光：利用浓度为30％的HF酸对背面进行单面酸抛处理；
(10)RCA清洗：抛光后对硅片进行清洗，使用的清洗剂为：浓硫酸、水、1号液液、水，2号液、水；
(11)背面生长本征非晶硅层：利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅；所述生长热氧化层为在578℃生长1.3nm SiO2；所述本征非晶硅厚度为100nm；
(12)背面离子注入：在背面非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；
(13)扩散：在O2和N2的混合氛围中扩散，背面注入硼区域形成发射极，注入磷区域形成背场，背面的基本结构制备完成；
(14)激光开窗：利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开；
(15)RCA清洗：洗去正背面的PSG及BSG，清洗时用的清洗剂为浓硫酸、水、HF酸(浓度8.3％)、水、1号液、水、HF酸(浓度5.6％)、水(以下实施例中该步骤使用的清洗剂与本实施例相同)；
(16)钝化：前后表面PECVD生长SiO2和氮化硅进行钝化，SiO2厚度为5nm，氮化硅厚度为80nm；
(17)丝网印刷、烧结：在背面丝网印刷银浆，烧结过程中银浆烧穿SiO2/氮化硅与poly接触，烧结温度在740℃；与P型接触的电极宽度为35μm；与N型接触的电极宽度30μm；
(18)光注入：烧结后电池片过光注入。
实施例2
在本实施例中，通过如下方法制备IBC电池：
(1)挑片：选用N型单晶硅片，电阻率6Ω·cm；
(2)双面制绒：使用浓度为2％的NaOH溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为2μm。
(3)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸、水、HF酸、水、1号液、水、HF酸、水、2号液、水、HF酸、水；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子；
(4)磷扩吸杂：磷扩管中，通入磷源POCl3与O2，800℃运行20min；
(5)双面去PSG：在链式去PSG机台上去除双面PSG；
(6)双面制绒：使用浓度为0.5％的NaOH溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为4μm；
(7)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸、水、HF酸、水、1号液、水、HF酸、水、2号液、水、HF酸、水；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂，杂质颗粒及金属离子；
(8)双面磷扩：利用气体扩散源POCl3在磷扩管中进行双面磷扩散；
(9)背面抛光：利用浓度为20％的HF酸对背面进行单面酸抛处理；
(10)RCA清洗：抛光后对硅片进行清洗，使用的清洗剂为：洗浓硫酸、水、1号液、水、2号液、水；
(11)背面生长本征非晶硅层：利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅；所述生长热氧化层为在578℃生长1nm SiO2；所述本征非晶硅厚度为60nm；
(12)背面离子注入：在背面非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；
(13)扩散：在O2和N2的混合氛围中扩散，背面注入硼区域形成发射极，注入磷区域形成背场，背面的基本结构制备完成；
(14)激光开窗：利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开；
(15)RCA清洗：洗去正背面的PSG及BSG，清洗时用的清洗剂为浓硫酸、水、HF酸、水、1号液、水、HF酸、水；
(16)钝化：前后表面PECVD生长Al2O3和氮化硅钝化，Al2O3厚度为6nm，氮化硅厚度为70nm；
(17)丝网印刷、烧结：在背面丝网印刷银浆，烧结过程中银浆烧穿SiO2/氮化硅与poly接触，烧结温度在780℃；与P型接触的电极宽度为35μm；与N型接触的电极宽度40μm；
(18)光注入：烧结后电池片过光注入。
实施例3
在本实施例中，通过如下方法制备IBC电池：
(1)挑片：选用N型单晶硅片，电阻率7Ω·cm；
(2)双面制绒：使用浓度为0.5％的KOH溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为4μm。
(3)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸、水、HF+、水-1号液+水-HF+水-2号液+水-HF+水；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子；
(4)磷扩吸杂：磷扩管中，通入磷源POCl3与O2，900℃运行15min；
(5)双面去PSG：在链式去PSG机台上去除双面PSG；
(6)双面制绒：使用浓度为0.5％的KOH溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为0.5μm；
(7)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸、水、HF酸、水-1号液、水、HF酸、水、2号液、水、HF酸、水；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂，杂质颗粒及金属离子；
(8)双面磷扩：利用气体扩散源POCl3在磷扩管中进行双面磷扩散；
(9)背面抛光：利用浓度为14％的KOH溶液对背面进行碱抛处理；
(10)RCA清洗：抛光后对硅片进行清洗，使用的清洗剂为：浓硫酸与水，1号液与水，2号液与水；
(11)背面生长本征非晶硅层：利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅；所述生长热氧化层为在578℃生长1.3nm SiO2；所述本征非晶硅厚度为200nm；
(12)背面离子注入：在背面非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；
(13)扩散：在O2/N2的混合氛围中扩散，背面注入硼区域形成发射极，注入磷区域形成背场，背面的基本结构制备完成；
(14)激光开窗：利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开；
(15)RCA清洗：洗去正背面的PSG及BSG，清洗时用的清洗剂为浓硫酸+水–HF+水-1号液+水-HF+水；
(16)钝化：前后表面PECVD生长SiO2和氮化硅钝化，SiO2厚度为6nm，氮化硅厚度为90nm；
(17)丝网印刷、烧结：在背面丝网印刷银浆，烧结过程中银浆烧穿SiO2/氮化硅与poly接触，烧结温度在750℃；与P型接触的电极宽度为40μm；与N型接触的电极宽度40μm；
(18)光注入：烧结后电池片过光注入。
实施例4
在本实施例中，通过如下方法制备IBC电池：
(1)挑片：选用N型单晶硅片，电阻率5Ω·cm；
(2)双面制绒：使用浓度为3％的NaOH溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为2μm。
(3)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸、水、HF酸、水、1号液、水、HF酸、水、2号液、水、HF酸、水；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子；
(4)磷扩吸杂：磷扩管中，通入磷源PH3与O2，920℃运行10min；
(5)双面去PSG：在链式去PSG机台上去除双面PSG；
(6)双面制绒：使用浓度为3％的四甲基氢氧化铵溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为3μm；
(7)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸+水–HF+水-1号液+水-HF+水-2号液+水-HF+水；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂，杂质颗粒及金属离子；
(8)双面磷扩：利用气体扩散源POCl3在磷扩管中进行双面磷扩散；
(9)背面抛光：利用浓度为20％的HNO3酸对背面进行单面酸抛处理；
(10)RCA清洗：抛光后对硅片进行清洗，使用的清洗剂为：浓硫酸、水，1号液、水、2号液、水；
(11)背面生长本征非晶硅层：利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅；所述生长热氧化层为在578℃生长2nm SiO2；所述本征非晶硅厚度为100nm；
(12)背面离子注入：在背面非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；
(13)扩散：在O2/N2的混合氛围中扩散，背面注入硼区域形成发射极，注入磷区域形成背场，背面的基本结构制备完成；
(14)激光开窗：利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开；
(15)RCA清洗：洗去正背面的PSG及BSG，清洗时用的清洗剂为浓硫酸、水、HF酸、水、1号液、水、HF酸、水；
(16)钝化：前后表面PECVD生长Al2O3和氮化硅钝化，Al2O3厚度为5nm，氮化硅厚度为80nm；
(17)丝网印刷、烧结：在背面丝网印刷银浆，烧结过程中银浆烧穿SiO2/氮化硅与poly接触，烧结温度在780℃；与P型接触的电极宽度为45μm；与N型接触的电极宽度50μm；
(18)光注入：烧结后电池片过光注入。
实施例5
在本实施例中，通过如下方法制备IBC电池：
(1)挑片：选用N型单晶硅片，电阻率4Ω·cm；
(2)双面制绒：使用浓度为1％的KOH溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为3μm。
(3)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸、水、HF酸、水、1号液、水、HF酸、水、2号液、水、HF酸、水；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子；
(4)磷扩吸杂：磷扩管中，通入磷源PO(CH3O)3与O2，900℃运行15min；
(5)双面去PSG：在链式去PSG机台上去除双面PSG；
(6)双面制绒：使用浓度为0.5％的四甲基氢氧化铵溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为2μm；
(7)RCA清洗：制绒后进行清洗，使用的清洗剂依次为：浓硫酸、水、HF酸、水、1号液、水、HF酸、水、2号液、水、HF酸、水；洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂，杂质颗粒及金属离子；
(8)双面磷扩：利用气体扩散源POCl3在磷扩管中进行双面磷扩散；
(9)背面抛光：利用浓度为8％的KOH对背面进行碱抛处理；
(10)RCA清洗：抛光后对硅片进行清洗，使用的清洗剂为：浓硫酸、水、1号液液、水，2号液、水；
(11)背面生长本征非晶硅层：利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅；所述生长热氧化层为在578℃生长1.5nm SiO2；所述本征非晶硅厚度为150nm；
(12)背面离子注入：在背面非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；
(13)扩散：在O2/N2混合氛围中扩散，背面注入硼区域形成发射极，注入磷区域形成背场，背面的基本结构制备完成；
(14)激光开窗：利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开；
(15)RCA清洗：洗去正背面的PSG及BSG，清洗时用的清洗剂为浓硫酸+水–HF+水-1号液+水-HF+水；
(16)钝化：前后表面PECVD生长SiO2和氮化硅钝化，SiO2厚度为4nm，氮化硅厚度为70nm；
(17)丝网印刷、烧结：在背面丝网印刷银浆，烧结过程中银浆烧穿SiO2/氮化硅与poly接触，烧结温度在780℃；与P型接触的电极宽度为50μm；与N型接触的电极宽度50μm；
(18)光注入：烧结后电池片过光注入。
对实施例进行开压Voc(mV)、Jsc(mA/cm2)、Rs(mΩ)、FF(％)以及电池效率进行测试，测试方法为利用Sinton IV测试机测试电池的电学参数。电池片的背面主栅与测试机平台接触，正面受均匀光照，测试光强为1个sun。
结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，对比传统的IBC电池，本发明专利制备的IBC电池在开压、串阻及FF上均有明显的优势。磷扩吸杂步骤有利于提升硅片的体寿命，对提升开压与FF有益；而离子注入法形成的POLO结构制备过程简单，可以大幅度降低金属下复合电流密度，从而有利于提升开压和降低串阻。此外，金属电极的印刷宽度对开压的影响较大。在实际应用中，金属电极的宽度可以尽量做细一些。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种IBC电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)双面制绒、(2)磷扩吸杂、(3)双面去PSG、(4)双面制绒、(5)双面磷扩、(6)背面抛光、(7)背面生长本征非晶硅层、(8)背面离子注入、(9)激光开窗和(10)后处理；其中所述磷扩吸杂为在磷扩管中，通入磷源和氧气，800℃～920℃运行10min～20min，对硅片进行吸杂处理；所述背面离子注入为在硅片背面的本征非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；所述激光开窗为利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开。
2.根据权利要求1所述的IBC电池的制备方法，其特征在于，所述磷扩吸杂步骤中磷源为POCl3、PH3或PO(CH3O)3中的任意一种，优选POCl3；
优选地，所述通入磷源是由载气载带磷源而实现的，所述载气优选氮气；
优选地，所述背面离子注入时磷元素浓度为硼元素浓度的2～2.5倍；
优选地，所述磷扩吸杂时运行温度为900℃，运行时间为15min。
3.根据权利要求1或2所述的IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述双面制绒为使用碱液对N型单晶硅片进行双面碱制绒，所述碱液优选KOH溶液、NaOH溶液或四甲基氢氧化铵溶液；
优选地，所述碱液的浓度为0.5％～3％，优选2％；
优选地，所述N型单晶硅片的电阻率0.3～7Ω·cm，优选电阻率1～3Ω·cm；
优选地，步骤(1)所述双面制绒的金字塔大小为2～4μm；
在本发明中，步骤(1)所述的双面制绒为粗抛；
优选地，步骤(1)所述双面制绒后进行清洗。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述双面去PSG在链式去PSG机台上进行；
优选地，步骤(4)所述双面制绒为使用碱液对去除PSG后的硅片进行双面碱制绒，所述碱液优选KOH溶液、NaOH溶液或四甲基氢氧化铵溶液；
优选地，所述碱液的浓度为0.5％～3％，优选2％；
优选地，步骤(4)所述双面制绒的金字塔大小为0.5～5μm，优选1～3μm；
优选地，步骤(4)所述双面制绒后进行清洗。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述双面磷扩为利用磷源在磷扩管中进行双面磷扩散；
优选地，所述磷源为POCl3、PH3或PO(CH3O)3中的任意一种，优选POCl3；
优选地，所述磷源在磷扩管中进行双面磷扩散是由载气载带磷源而实现的，所述载气优选氮气。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述背面抛光为利用酸液对双面磷扩后的硅片进行背面酸抛处理或者利用碱液对双面磷扩后的硅片进行背面碱抛处理；
优选地，所述酸液为氢氟酸或者硝酸，浓度为20％～33％，优选25％；
优选地，所述碱液为KOH溶液，浓度为8％～16％，优选14％；
优选地，步骤(6)所述背面抛光后进行清洗。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤(7)所述背面生长本征非晶硅层为利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅；
优选地，所述生长热氧化层为在578℃生长1nm～2nm的SiO2层，优选1.3nm；
优选地，所述本征非晶硅厚度为60nm～200nm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的IBC电池的制备方法，其特征在于，步骤(8)所述背面离子注入后进行扩散，所述扩散为在O2和N2的混合氛围中扩散；
优选地，步骤(10)所述的后处理包括清洗、钝化、丝网印刷、烧结以及光注入；
优选地，所述钝化为前后表面PECVD生长Al2O3或SiO2以及氮化硅钝化，Al2O3或SiO2厚度为4～6nm，氮化硅厚度为70～90nm；
优选地，所述丝网印刷为在背面丝网印刷银浆；
优选地，所述烧结为在740℃～780℃下进行烧结；
优选地，所述烧结过程中银浆烧穿钝化层与掺杂多晶硅结构接触，与P型掺杂多晶硅结构接触的电极宽度在35μm～50μm，优选35μm；与N型掺杂多晶硅结构接触的电极宽度30μm～50μm，优选30μm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的IBC电池的制备方法，其特征在于，所述IBC电池的制备方法具体包括以下步骤：
(1)挑片：选用N型单晶硅片，电阻率0.3～7Ω·cm；
(2)双面制绒：使用KOH、NaOH或者四甲基氢氧化铵溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为2～4μm。
(3)RCA清洗：制绒后进行清洗，洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂、杂质颗粒及金属离子；
(4)磷扩吸杂：磷扩管中，通入磷源与O2，800℃～920℃运行10min～20min；
(5)双面去PSG：在链式去PSG机台上去除双面PSG；
(6)双面制绒：使用KOH、NaOH或者四甲基氢氧化铵溶液进行双面碱制绒，金字塔大小为0.5～5μm；
(7)RCA清洗：制绒后进行清洗，洗去制绒过程中吸附在硅片表明的制绒添加剂，杂质颗粒及金属离子；
(8)双面磷扩：利用气体扩散源POCl3在磷扩管中进行双面磷扩散；
(9)背面抛光：利用HF酸或HNO3酸对背面进行单面酸抛处理或者利用KOH对背面进行碱抛处理；
(10)RCA清洗：抛光后对硅片进行清洗；
(11)背面生长本征非晶硅层：利用LPCVD设备生长热氧化层与本征非晶硅；所述生长热氧化层为在578℃生长～1.3nm SiO2；所述本征非晶硅厚度为60nm～200nm；
(12)背面离子注入：在背面非晶硅层表面用离子注入的方式引入硼元素，随后用图案掩膜，在图案镂空区域离子注入磷元素；
(13)扩散：在O2和N2的混合氛围中扩散，背面注入硼区域形成发射极，注入磷区域形成背场，背面的基本结构制备完成；
(14)激光开窗：利用激光在离子注入硼区域和离子注入磷区域的交界处开窗，将P区与N区隔离开；
(15)RCA清洗：洗去正背面的PSG及BSG；
(16)钝化：前后表面PECVD生长Al2O3或SiO2和氮化硅进行钝化，Al2O3或SiO2厚度为4～6nm，氮化硅厚度为70～90nm；
(17)丝网印刷、烧结：在背面丝网印刷银浆，烧结过程中银浆烧穿钝化层，与掺杂多晶硅结构接触，烧结温度在740℃～780℃之间；与P型掺杂多晶硅结构接触的电极宽度为35μm～50μm；与N型掺杂多晶硅结构接触的电极宽度30μm～50μm；
(18)光注入：烧结后电池片过光注入。
10.一种IBC电池，其特征在于，所述IBC电池由如权利要求1-9中任一项所述制备方法制备得到。
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| CN202011409440.4A CN114664969A (zh) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 一种ibc电池的制备方法以及ibc电池 |
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| CN102222726A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-10-19 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺 |
| CN102820378A (zh) * | 2012-08-27 | 2012-12-12 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种提高晶体硅基体有效寿命的吸杂方法 |
| CN106876501A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-06-20 | 泰州乐叶光伏科技有限公司 | 一种钝化接触全背电极太阳电池结构及其制备方法 |
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-
2020
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Patent Citations (4)
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