CN115020535A - 一种ibc电池的背面双polo结构制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IBC电池的背面双POLO结构制备方法，包括依次进行的如下步骤：硅片制绒，背面抛光，背面沉积隧穿层，背面沉积本征非晶硅层，背面局部沉积P区掺杂剂和N区掺杂剂，高温退火；所述P区掺杂剂为含有Ⅲ族元素的固态或液态掺杂剂；所述N区掺杂剂为含有V族元素的固态或液态掺杂剂。本发明通过局部沉积固态或液态掺杂剂的方式完成局部掺杂，不需掩膜和激光开槽即可完成IBC电池背面图形化PIN POLO结构的制备。
Description
技术领域
本发明光伏领域，具体涉及一种IBC电池的背面双POLO结构制备方法。
背景技术
为提高光伏发电的比例，降本和提效是光伏制造的两大主线，目前主流的光伏电池为晶体硅太阳能电池。IBC结构可解决电池正面栅线遮光问题，提高了面积利用率极大的提升了光伏电池的外观、效率及实用价值；而TOPCon技术由于其工艺路线与传统PERC电池产线极高的兼容性以及其明显的效率增益（目前报道量产效率>24%），成为目前最有潜力的新型高效电池技术之一；IBC结构、TOPCon结构两者叠加制备的相关电池产品相继推出。
目前主流IBC结构+单TOPCon结构的电池采用P型衬底，产业化电池转换效率已超过24.5%。但与HJT电池相比，单TOPCon结构的理论极限依然难以与之媲美。而目前IBC结构+双POLO结构电池的制备方案均无法满足量产的需求。如何在产业化条件下改善制备工艺，实现双POLO结构IBC电池产业化依然是一大问题，主要难点在于背面的P区和N区的隔离以及图形化的实现。
目前行业常见量产设备的工艺路线为：制绒片背面碱抛→背面LPCVD沉积本征非晶硅层→掩膜→激光打开局部掩膜（P区）→高温硼扩完成掺杂及晶化→掩膜→激光打开BSG（N区）→高温磷扩完成掺杂。
现有工艺路线为制备n+Poly、局部p+Poly以及i Poly gap区，需采用两次扩散工艺、两次掩膜与两次激光开槽，工艺时间长严重影响产能，造成额外制造成本，且现有工艺路线高温过程过多，两次高温扩散（磷扩800～1000℃，硼扩900～1200℃），极大的影响衬底硅片体少子寿命，此外工艺路线复杂，工艺窗口小，额外增加大量设备成本等问题导致产品竞争力不足。
发明内容
为解决现有技术的缺陷，本发明提供一种IBC电池的背面双POLO结构制备方法，包括依次进行的如下步骤：硅片制绒，背面抛光，背面沉积隧穿层，背面沉积本征非晶硅层，背面局部沉积P区掺杂剂和N区掺杂剂，高温退火完成本征非晶硅层的高温晶化以及P区掺杂剂和N区掺杂剂的局部掺杂；所述P区掺杂剂为含有Ⅲ族元素的固态或液态掺杂剂；所述N区掺杂剂为含有V族元素的固态或液态掺杂剂。
优选的，采用LPCVD工艺在背面沉积隧穿层。
优选的，采用LPCVD工艺在背面沉积本征非晶硅层。
优选的，所述Ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种。
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背面局部沉积P区掺杂剂和N区掺杂剂。
优选的，沉积P区掺杂剂、沉积N区掺杂剂为同步实施或分步实施。
优选的，P区掺杂剂的沉积区域、N区掺杂剂的沉积区域相互隔离。
优选的，P区掺杂剂的沉积区域、N区掺杂剂的沉积区域呈叉指状间隔排列。
优选的，采用管式退火、链式退火或激光退火等方式进行高温退火。
本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种IBC电池的背面双POLO结构制备方法，通过局部沉积固态或液态掺杂剂的方式完成局部掺杂，不需掩膜和激光开槽即可完成IBC电池背面图形化PIN POLO结构的制备。
本发明具有如下特点：
1、现有工艺路线产能缺陷严重，为制备n+Poly、局部p+Poly，需采用两次扩散工艺，工艺时间长严重影响产能，造成额外制造成本。本发明沉积P区掺杂剂和N区掺杂剂可采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式，高温退火可采用管式退火、链式退火或激光退火等方式，可以极大的缩减工艺时间。
2、现有工艺路线高温过程过多，两次高温扩散（磷扩800～1000℃，硼扩900～1200℃），极大的影响衬底硅片体少子寿命。本发明完成P区掺杂剂和N区掺杂剂沉积后，只需经过一次高温（可采用管式退火、链式退火或激光退火等方式）同时完成P区与N区掺杂，未沉积P区掺杂剂和N区掺杂剂的区域为i Poly gap区，本发明高温工艺少且可缩短高温时间；
3、现有工艺路线产能缺陷严重，为同时满足局部n+Poly、局部p+Poly以及i polygap区的需求，需采用两次掩膜与两次激光开槽，工艺路线复杂，工艺窗口小，额外增加大量设备成本。本发明采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式实现P区掺杂剂和N区掺杂剂的局部沉积，设备简单且成熟，采用管式退火、链式退火或激光退火等方式完成P区和N区晶化与掺杂（未涂覆区域无掺杂），本发明过程简单可控不会出现漏电风险。
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电池的背面双POLO结构制备方法，包括依次进行的如下步骤：
1）硅片制绒；
2）硅片背面抛光；
3）采用LPCVD工艺在硅片背面沉积隧穿层；
4）采用LPCVD工艺在硅片背面沉积本征非晶硅层；
5）采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片背面局部沉积P区掺杂剂和N区掺杂剂；
所述P区掺杂剂为含有Ⅲ族元素的固态或液态掺杂剂；所述Ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种；
所述N区掺杂剂为含有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；
沉积P区掺杂剂、沉积N区掺杂剂为同步实施或分步实施；
P区掺杂剂的沉积区域、N区掺杂剂的沉积区域呈叉指状间隔排列；
6）采用管式退火、链式退火或激光退火等方式对硅片进行高温退火，完成本征非晶硅层的高温晶化以及P区掺杂剂和N区掺杂剂的局部掺杂。
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），采用印刷方式在硅片背面局部印刷含有Ⅲ族元素的固态或液态掺杂剂（Ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种），两种掺杂剂的印刷区域相互隔离；
然后管式常压退火，温度750℃～1000℃，5～30min，完成硅片背面PIN结构；
然后在硅片双面通过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电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：硅片制绒，背面抛光，背面沉积隧穿层，背面沉积本征非晶硅层，背面局部沉积P区掺杂剂和N区掺杂剂，高温退火；所述P区掺杂剂为含有Ⅲ族元素的固态或液态掺杂剂；所述N区掺杂剂为含有V族元素的固态或液态掺杂剂。
2.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，采用LPCVD工艺在背面沉积隧穿层。
3.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，采用LPCVD工艺在背面沉积本征非晶硅层。
4.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，所述Ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，所述V族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，采用喷涂、涂布、印刷或转印方式在背面局部沉积P区掺杂剂和N区掺杂剂。
7.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，沉积P区掺杂剂、沉积N区掺杂剂为同步实施或分步实施。
8.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，P区掺杂剂的沉积区域、N区掺杂剂的沉积区域相互隔离。
9.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，P区掺杂剂的沉积区域、N区掺杂剂的沉积区域呈叉指状间隔排列。
10.根据权利要求1所述的IBC电池的背面双POLO结构制备方法，其特征在于，采用管式退火、链式退火或激光退火方式进行高温退火。
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