CN115020534A - 一种ibc电池的背面图形化n区制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IBC电池的背面图形化N区制备方法，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有V族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与IBC电池背面N区的图形化区域一致。本发明采用固相或液相掺杂剂扩散方式完成N区局部Poly掺杂，不需采用激光开槽、刻蚀方式即可实现电池背面图形化N区POLO结构的制备。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种IBC电池的背面图形化N区制备方法。
背景技术
目前主流的光伏电池为晶硅太阳能电池，IBC结构能解决电池正面栅线遮光问题，TOPCon结构有明显的效率增益，两者叠加制备的相关电池产品相继推出。
目前主流IBC结构TOPCon电池采用P型衬底，产业化电池转换效率已超过24.5%。但如何在产业化条件下改善制备工艺，优化产能依然是一大问题。这其中背面如何完成背结N+ POLO结构的图形化制备是提升电池效率及降低成本的关键性步骤，目前主流路线采用N+POLO + 激光+刻蚀路线。
具体的，目前主流工艺路线为：制绒片背面抛光→ LPCVD沉积本征非晶硅层 →高温磷扩完成掺杂及晶化→激光开槽（打开P区）→碱刻蚀。
现有工艺有如下缺陷：
1、现有工艺路线需求激光开槽面积很大（打开P区包括主栅），这对于激光器要求很高，会降低激光器寿命，提高成本；
2、采用磷扩产生的PSG进行碱抛阻挡（N区）存在过抛风险，对于磷扩需求很高，限制了扩散调试窗口；
3、碱刻蚀可控性差，整面刻蚀深度无法精确控制，易导致局部漏电；
4、P区刻蚀后局部基体减薄影响电池最终电流结果；
5、无法实现双POLO结构，限制了电池理论潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IBC电池的背面图形化N区制备方法，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有V族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与IBC电池背面N区的图形化区域一致。
优选的，采用LPCVD工艺在硅片背面沉积隧穿层。
优选的，所述隧穿层的厚度为1～2nm。
优选的，采用LPCVD工艺在硅片背面沉积本征非晶硅层。
优选的，所述本征非晶硅层的厚度为50～150nm。
优选的，所述V族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种。
优选的，采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂。
优选的，所述高温晶化并掺杂采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式。
优选的，所述高温晶化并掺杂的温度为750℃～950℃，时间为5～30min。
优选的，高温晶化并掺杂完成后，完成硅片背面局部P+POLO结构的制备。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种IBC电池的背面图形化N区制备方法，采用固相或液相掺杂剂扩散方式完成N区局部Poly掺杂，不需采用激光开槽、刻蚀方式即可实现电池背面图形化N区POLO结构的制备。
本发明具有如下特点：
1）现有技术是扩散工艺需要沉积+推结两段，工艺时间较长，产能偏低。本发明在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂，可采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式，高温掺杂可采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式，可以极大的缩减工艺时间。
2）现有技术依赖于激光开槽区分P区与N区进行碱抛，对激光器要求很高，增加了设备成本，且碱抛可控性较差容易导致局部漏电。本发明采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式实现含有V族元素的固态或液态掺杂剂的局部沉积，设备简单且成熟，采用管式热处理、链式热处理或激光热等方式完成N区晶化与掺杂（未沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂的区域无掺杂），不需要进行碱刻蚀，过程简单可控不会出现漏电风险，而且硅片厚度得以保持不会影响电池的电流结果（硅片减薄会导致光子在基体中的吸收比例减少，降低电池电流密度）。
3）现有技术中P区需通过激光开槽后碱刻蚀去除该区域内的N型POLO结构，露出P型衬底来实现，即现有技术中P区为非POLO结构。本发明未采用刻蚀方式断开P区和N区，N区POLO结构制备完成后，未扩散区域依然为iPoly+隧穿结构，可以用于制备P+POLO，以实现背面双POLO结构电池，使得电池理论潜力得到极大的提升。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种IBC电池的背面图形化N区制备方法，包括如下步骤：
对制绒后的硅片进行背面抛光；
然后采用LPCVD工艺在硅片背面沉积厚度为1～2nm的隧穿层；
然后采用LPCVD工艺在硅片背面沉积厚度为50～150nm的本征非晶硅层；
然后采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂，所述V族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种；且所述含有V族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与IBC电池背面N区的图形化区域一致；
然后进行高温晶化并掺杂，采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式对硅片进行热处理，温度为750℃～950℃，时间为5～30min，完成本征非晶硅层的高温晶化，以及含有V族元素的固态或液态掺杂剂的局部掺杂；
然后完成硅片背面局部P+POLO结构的制备。
本发明在P型IBC结构TOPCon电池上的具体实施例如下：
选用电阻率为0.8～1.5ohm.cm、少子寿命>2.5 ms的P型单晶硅片，厚度170µm，尺寸为166mm×166mm；
在KOH和H2O2混合溶液中去除硅片表面的损伤层，然后在KOH溶液中进行制绒，硅片表面形成金字塔绒面，金字塔绒面大小控制在1～5µm；
制绒完成后，硅片正面采用链氧氧化600～800℃，采用链式氢氟酸去除硅片背面氧化层，再进行碱抛（硅片背面抛光），使得硅片背表面的反射率大于40%；
然后采用LPCVD工艺在硅片背面制备隧穿层（1～2nm）和非晶硅本征沉积（50～150nm）；
然后采用印刷方式在硅片背面局部印含有V族元素的固态或液态掺杂剂（V族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种），印刷区域与IBC电池背面N区的图形化区域一致；
然后管式常压退火，温度750℃～950℃，时间5～30min，完成硅片背面N区POLO结构的制备；
然后完成硅片背面局部P+POLO结构的制备；
然后在硅片双面使用ALD沉积3～10nm厚度三氧化二铝，并使用PECVD制备75～80nm厚度的氮化硅；在硅片背面沉积70～100nm厚度的氮化硅，完成电池前驱体制备；
硅片表面钝化完成后，在硅片正面和背面进行金属化，用丝网印刷的方式依次在硅片背面印刷银浆电极、正面印刷银铝浆电极，然后烧结完成电池制备。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有V族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与IBC电池背面N区的图形化区域一致。
2.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，采用LPCVD工艺在硅片背面沉积隧穿层。
3.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，所述隧穿层的厚度为1～2nm。
4.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，采用LPCVD工艺在硅片背面沉积本征非晶硅层。
5.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，所述本征非晶硅层的厚度为50～150nm。
6.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，所述V族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，采用喷涂、涂布、印刷或转印方式在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂。
8.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，所述高温晶化并掺杂采用管式热处理、链式热处理或激光热处理方式。
9.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，所述高温晶化并掺杂的温度为750℃～950℃，时间为5～30min。
10.根据权利要求1所述的IBC电池的背面图形化N区制备方法，其特征在于，高温晶化并掺杂完成后，完成硅片背面局部P+POLO结构的制备。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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