CN114695577A - 一种p型硅基底的背结背接触太阳电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种P型硅基底的背结背接触太阳电池及其制备方法，属于太阳电池制备领域，包括以下步骤：对P型单晶硅片双面抛光；对P型单晶硅片的正面进行制绒；对所述P型单晶硅片的正面、背面均进行磷扩散；单独去除背面上的第二磷硅玻璃层，保留背发射区；在背发射区上沉积氮化硅掩膜层；对氮化硅掩膜层进行开槽处理；对P型单晶硅片进行刻蚀抛光处理；对P型单晶硅片上的最终凹槽的槽面进行硼扩散；去除第一磷硅玻璃层、氮化硅掩膜层、硼硅玻璃层；在P型单晶硅片的正面形成钝化减反射膜，在P型单晶硅片的背面形成钝化层；在钝化层上间隔印刷电极，以形成负电极和正电极。本发明的优点在于在保证性能的同时，可以有效降低成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种P型硅基底的背结背接触太阳电池及其制作方法，属于太阳电池制备领域。
【背景技术】
目前常规的N型IBC太阳电池技术，即以N型硅为基底的背结背接触太阳电池。其工艺流程复杂，制造成本很高，并未得到大规模生产制造。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，在保证性能的同时，可以有效降低成本。
解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种P型硅基底的背结背接触太阳电池，包括P型单晶硅片，所述P型单晶硅片包括正面和背面，所述P型单晶硅片的正面依次设有浮动结，浮动结上方覆盖有钝化减反射膜，所述P型单晶硅片的背面有间隔排列的凹槽区，以使所述P型单晶硅片的背面形成凹槽区和非凹槽区，所述P型单晶硅片的凹槽区内设有背场区和钝化层，非凹槽区均设有背发射区和钝化层，凹槽区和非凹槽区分别设有正电极和负电极。
此外，本发明还公开了制备上述P型硅基底的背结背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
S1：选取P型单晶硅片，并对所述P型单晶硅片进行双面抛光处理；
S2：所述P型单晶硅片包括正面和背面，对P型单晶硅片的正面进行制绒；
S3：S2步骤后，对所述P型单晶硅片的正面、背面均进行磷扩散，在正面形成浮动结和覆盖在浮动结上的第一磷硅玻璃层，在背面形成背发射区和覆盖在背发射区上的第二磷硅玻璃层；
S4：S3步骤后，单独去除背面上的第二磷硅玻璃层，保留背发射区；
S5：S4步骤后，在所述背发射区上沉积氮化硅掩膜层；
S6：对所述氮化硅掩膜层进行开槽处理，去除部分氮化硅掩膜层以形成间隔排布的初步凹槽；
S7：对S6步骤后的P型单晶硅片进行刻蚀抛光处理，刻蚀去除所述初步凹槽区域下方的硅基底，刻蚀厚度为H，形成最终凹槽；
S8：对所述P型单晶硅片上的最终凹槽的槽面进行硼扩散，形成背场区以及覆盖在背场区上的硼硅玻璃层；
S9：清洗去除第一磷硅玻璃层、氮化硅掩膜层、硼硅玻璃层；
S10：在所述P型单晶硅片的正面形成钝化减反射膜，在所述P型单晶硅片的背面形成钝化层；
S11：在钝化层上间隔印刷电极，以形成负电极和正电极。
采用本发明的有益效果：
首先，传统的太阳电池通常是以N型单晶硅片作为硅基底，而本发明以P型硅为基底，代替N型单晶硅片作为硅基底，显然这种替换使得成本更低。
此外，本发明中，对制备方法进行了极大的简化，传统的制备工艺需要至少15个步骤甚至20多个步骤，而本发明中的步骤显然更加简化，而且本发明整个工艺制备流程逻辑性强，可靠性高，可以获得较高效率的P型IBC电池。
最后，本发明中并通过在单晶硅片上刻蚀凹槽的方法间接隔离了N区和P区，使得电池的漏电流变小，提高了转换效率。
作为优选，在S2步骤中，先对P型单晶硅片的背面进行掩膜，形成临时掩膜层，再对正面进行制绒，再去除临时掩膜层，形成正面为绒面、背面为平面的结构。
作为优选，在S4步骤中，采用刻蚀液去除第二磷硅玻璃层，刻蚀液为溶度为1％～10％的HF溶液，去除时，对P型单晶硅片的正面采用水膜保护，以保留正面的第一磷硅玻璃层。
作为优选，在S5步骤中，采用等离子增强化学气相沉积方法沉积氮化硅掩膜层，氮化硅掩膜层的厚度为10nm-200nm。
作为优选，S6步骤中，利用无损激光设备进行开槽处理，无损激光设备为皮秒激光，光斑大小为40um-120um。
作为优选，S7步骤中，刻蚀采用抛光液刻蚀，抛光液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，刻蚀厚度H为5um-10um。
作为优选，S9步骤中，利用槽式清洗设备进行清洗，清洗液为氢氟酸溶液。
作为优选，在S10步骤中，所述钝化减反射膜包括第一氧化硅层、第一氮化硅层形成的叠层结构。
作为优选，在S10步骤中，所述钝化层包括第二氧化硅层、第二氮化硅层及第三氧化硅层形成的叠层结构。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的整体流程示意图；
图2为本发明经S1后的结构示意图；
图3为本发明经S2后的结构示意图；
图4为本发明经S3后的结构示意图；
图5为本发明经S4后的结构示意图；
图6为本发明经S5后的结构示意图；
图7为本发明经S6后的结构示意图；
图8为本发明经S7后的结构示意图；
图9为本发明经S8后的结构示意图；
图10为本发明经S9后的结构示意图；
图11为本发明经S10后的结构示意图；
图12为本发明经S11后的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者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。
实施例一：
如图11所示，本实施例为一种P型硅基底的背结背接触太阳电池，也称IBC电池，包括P型单晶硅片1，所述P型单晶硅片1包括正面和背面，所述P型单晶硅片1的正面依次设有浮动结2，浮动结2上方覆盖有钝化减反射膜，所述P型单晶硅片1的背面有间隔排列的凹槽区，以使所述P型单晶硅片1的背面形成凹槽区和非凹槽区，所述P型单晶硅片的凹槽区内设有背场区5和钝化层，非凹槽区均设有背发射区3和钝化层，凹槽区和非凹槽区分别设有正电极13和负电极14。
在传统的太阳电池中通常是以N型单晶硅片作为硅基底，这种结构通常成本较高，而本发明以P型硅为基底，代替N型单晶硅片作为硅基底，显然这种替换使得成本更低，同时性能上也得以保证。
此外，本实施例中，钝化层优选是包括第二氧化硅层10—第二氮化硅层11—第三氧化硅层12的钝化叠层膜对电池的背面进行钝化，这样的结构提高了钝化效果，获得较高效率的P型IBC电池。
本实施例的具体步骤如下：
S1：选取P型单晶硅片1，并对所述P型单晶硅片1进行双面抛光处理；
在本步骤中，对P型单晶硅片1是利用槽式清洗设备进行双面刻蚀抛光处理，优选地，刻蚀抛光液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，浓度优选为2％-10％。双面抛光后可参见图2所示。
S2：所述P型单晶硅片1包括正面和背面，对P型单晶硅片1的正面进行制绒；
对S1中经过了双面抛光的P型单晶硅片1的背面进行掩膜，形成临时掩膜层，临时掩膜层采用氮化硅或氧化硅作为掩膜材料，背面掩膜后再进行正面制绒，使正面形成金字塔状，降低其表面反射。然后再去除背面的临时掩膜层，最终形成正面为绒面、背面为平面的结构。在本步骤中，临时掩膜层的厚度为20n-100nm，优选为30nm、50nm。经过S2步骤后的结构可参考图3。
S3：S2步骤后，对所述P型单晶硅片1的正面、背面均进行磷扩散，在正面形成浮动结2和覆盖在浮动结2上的第一磷硅玻璃层4，在背面形成背发射区3和覆盖在背发射区3上的第二磷硅玻璃层5；
在本步骤中，磷扩散采用常压扩散炉进行扩散，经过S3步骤后的结构可参考图4。
S4：S3步骤后，单独去除背面上的第二磷硅玻璃层5，保留背发射区3；
在本步骤中，采用链式设备对P型单晶硅片1背面的第二磷硅玻璃层5进行去除，去除时采用刻蚀液进行去除，对P型单晶硅片1的正面采用水膜保护，以保留正面的第一磷硅玻璃层4。本实施例中刻蚀液为HF溶液，优选地，HF溶液浓度为1％-10％，去除后的结构图可参考图5。
S5：经S4步骤后，在所述背发射区3上沉积氮化硅掩膜层6；
本步骤中，沉积氮化硅掩膜层6采用PECVD(等离子增强化学气相沉积)方式对背面进行沉积。优选地，氮化硅掩膜层6的厚度为10n-200nm，比如30nm、60nm、100nm等，沉积完成后的结构图可参考图6。
S6：对所述氮化硅掩膜层6进行开槽处理，去除部分氮化硅掩膜层6以形成间隔排布的初步凹槽61；
本实施例中的开槽处理是采用无损激光设备对S5中的背面的氮化硅掩膜层6进行开槽处理，去除部分的氮化硅掩膜层6，初步凹槽61是间隔排布，从而形成图案化。优选地，无损激光为皮秒激光，光斑大小为40um-120um。开槽处理的结构示意图可参考图7。
S7：对S6步骤后的P型单晶硅片1进行刻蚀抛光处理，刻蚀去除所述初步凹槽61区域下方的硅基底，刻蚀厚度为H，形成最终凹槽11；
本步骤中，是利用槽式清洗设备对P型单晶硅片1进行刻蚀抛光处理，是在原来初步凹槽61的基础上继续刻蚀，本次刻蚀的对象为硅基底。优化地，刻蚀抛光液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，被刻蚀的硅基底厚度H为5um-10um。刻蚀完成后的结构图可参考图8。
S8：对所述P型单晶硅片1上的最终凹槽11的槽面进行硼扩散，形成背场区5以及覆盖在背场区5上的硼硅玻璃层7；
在本步骤中，是采用管式扩散炉对P型单晶硅片1的背面进行硼扩散。优选地，在本步骤中，P型单晶硅片1的正面紧贴，背面朝外的方式。经过本步骤的结构示意图可参考图9。
S9：清洗去除第一磷硅玻璃层4、氮化硅掩膜层6、硼硅玻璃层7；
在本步骤中，是利用槽式清洗设备对P型单晶硅片1进行整体清洗处理，去除的对象为正面的第一磷硅玻璃层4、背面在背发射区3上覆盖的氮化硅掩膜层6和背场区5上覆盖的硼硅玻璃层7。优选地，清洗液为氢氟酸溶液。
S10：在所述P型单晶硅片1的正面形成钝化减反射膜，在所述P型单晶硅片1的背面形成钝化层；
在本步骤中，所述钝化减反射膜优选是包括第一氧化硅层8、第一氮化硅层9形成的叠层结构，其中优选地，第一氧化硅层8采用高温热氧化的方式沉积，沉积完的厚度为2nm-10nm。第一氮化硅层9采用PECVD(等离子增强化学气相沉积)方式制备，厚度为75nm-80nm，折射率为1.9-2.3。
在本步骤中所述钝化层包括第二氧化硅层10、第二氮化硅层11及第三氧化硅层12形成的叠层结构。优选地，底层的第二氧化硅层10采用高温热氧化的方式沉积，厚度为2nm-10nm。第二氮化硅层11及上层的第三氧化硅层12叠层采用PECVD方式制备，第二氮化硅层11厚度为30nm-80nm，折射率为1.9-2.3，第三氧化硅厚度为10-30nm。经过本步骤的结构示意图可参考图11。
S11：在钝化层上间隔印刷电极，以形成负电极14和正电极13。
在本步骤中，通过丝网印刷浆料及烧结工艺形成负电极和正电极，其中在凹槽区域印刷正电极，在非凹槽区域则印刷负电极。最终完成的结构示意图如图12所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.一种P型硅基底的背结背接触太阳电池，包括P型单晶硅片，所述P型单晶硅片包括正面和背面，其特征在于，所述P型单晶硅片的正面依次设有浮动结，浮动结上方覆盖有钝化减反射膜，所述P型单晶硅片的背面有间隔排列的凹槽区，以使所述P型单晶硅片的背面形成凹槽区和非凹槽区，所述P型单晶硅片的凹槽区内设有背场区和钝化层，非凹槽区均设有背发射区和钝化层，凹槽区和非凹槽区分别设有正电极和负电极。
2.一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取P型单晶硅片，并对所述P型单晶硅片进行双面抛光处理；
S2：所述P型单晶硅片包括正面和背面，对P型单晶硅片的正面进行制绒；
S3：S2步骤后，对所述P型单晶硅片的正面、背面均进行磷扩散，在正面形成浮动结和覆盖在浮动结上的第一磷硅玻璃层，在背面形成背发射区和覆盖在背发射区上的第二磷硅玻璃层；
S4：S3步骤后，单独去除背面上的第二磷硅玻璃层，保留背发射区；
S5：S4步骤后，在所述背发射区上沉积氮化硅掩膜层；
S6：对所述氮化硅掩膜层进行开槽处理，去除部分氮化硅掩膜层以形成间隔排布的初步凹槽；
S7：对S6步骤后的P型单晶硅片进行刻蚀抛光处理，刻蚀去除所述初步凹槽区域下方的硅基底，刻蚀厚度为H，形成最终凹槽；
S8：对所述P型单晶硅片上的最终凹槽的槽面进行硼扩散，形成背场区以及覆盖在背场区上的硼硅玻璃层；
S9：清洗去除第一磷硅玻璃层、氮化硅掩膜层、硼硅玻璃层；
S10：在所述P型单晶硅片的正面形成钝化减反射膜，在所述P型单晶硅片的背面形成钝化层；
S11：在钝化层上间隔印刷电极，以形成负电极和正电极。
3.如权利要求2所述的一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，在S2步骤中，先对P型单晶硅片的背面进行掩膜，形成临时掩膜层，再对正面进行制绒，再去除临时掩膜层，形成正面为绒面、背面为平面的结构。
4.如权利要求2所述的一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，在S4步骤中，采用刻蚀液去除第二磷硅玻璃层，刻蚀液为溶度为1％～10％的HF溶液，去除时，对P型单晶硅片的正面采用水膜保护，以保留正面的第一磷硅玻璃层。
5.如权利要求2所述的一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，在S5步骤中，采用等离子增强化学气相沉积方法沉积氮化硅掩膜层，氮化硅掩膜层的厚度为10nm-200nm。
6.如权利要求2所述的一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，S6步骤中，利用无损激光设备进行开槽处理，无损激光设备为皮秒激光，光斑大小为40um-120um。
7.如权利要求2所述的一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，S7步骤中，刻蚀采用抛光液刻蚀，抛光液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，刻蚀厚度H为5um-10um。
8.如权利要求2所述的一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，S9步骤中，利用槽式清洗设备进行清洗，清洗液为氢氟酸溶液。
9.如权利要求2所述的一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，在S10步骤中，所述钝化减反射膜包括第一氧化硅层、第一氮化硅层形成的叠层结构。
10.如权利要求2所述的一种P型硅基底的背结背接触太阳电池的制作方法，其特征在于，在S10步骤中，所述钝化层包括第二氧化硅层、第二氮化硅层及第三氧化硅层形成的叠层结构。
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| CN202011613022.7A CN114695577A (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种p型硅基底的背结背接触太阳电池及其制作方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115000247A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-09-02 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 内部钝化的背接触perc电池片的制作方法 |
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2020
- 2020-12-30 CN CN202011613022.7A patent/CN114695577A/zh active Pending
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