CN115020538A - 一种p型ibc单晶太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种P型IBC单晶太阳能电池及其制备方法，制备方法包括：（1）硅基底双面抛光；（2）双面沉积隧穿氧化层和非晶硅层，高温磷扩散实现非晶硅层的掺杂和晶化；（3）背面涂覆一层图形化的保护膜；（4）双面碱制绒；（5）双面沉积氧化铝膜；（6）双面沉积氮化硅膜；（7）利用激光对P区进行图形化开膜；（8）丝网印刷。本发明在硅基底背面单面涂覆具有一定图形化的保护膜，能够保护硅基底背面的N区不被制绒碱液腐蚀，省去了一道利用激光隔离P区和N区的工序，避免了激光对硅基底的损伤，有利于提高电池的转换效率；而且不需要昂贵的真空设备，节约工序的同时也大大降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种P型IBC单晶太阳能电池及其制备方法。
背景技术
目前P型PERC单晶太阳能电池为占市场份额最大的电池类型，但是由于技术机理限制，提升PERC单晶太阳能电池的转换效率已遇到瓶颈。N型IBC单晶太阳能电池因其具有更高的转换效率和潜力，业内纷纷将其作为下一代电池技术，但是N型IBC单晶太阳能电池通常采用PECVD在硅片背面沉积氮化硅或者氧化硅等介质膜作为掩膜，并且需要使用激光刻蚀掩膜技术来隔离P区和N区，这就导致工艺流程繁琐，生产成本显著提高，而且产品的良品率无法保证，在和其他高效单晶太阳能电池的竞争中没有明显的优势，严重影响了IBC单晶太阳能电池的推广和使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种P型IBC单晶太阳能电池及其制备方法，能够显著缩短IBC单晶太阳能电池的生产流程，减少IBC单晶太阳能电池生产的工艺步骤，而且能够避免激光隔离P区和N区时对电池转换效率的影响。
为了达到上述目的，一方面，本发明提供一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
（1）硅基底双面抛光；
（2）双面沉积隧穿氧化层和非晶硅层，再进行高温磷扩散实现非晶硅层的掺杂和晶化，将非晶硅层转换成掺磷多晶硅层，此时硅基底的正面和背面形成有PSG层；
（3）在所述硅基底的背面涂覆一层保护膜，并对所述硅基底进行烘干和退火处理，其中，所述保护膜具有一定的图形；
（4）双面碱制绒，所述硅基底的背面涂覆有保护膜的区域不被碱液腐蚀，形成N区；所述硅基底的背面没有涂覆保护膜的区域会被碱液刻蚀掉，露出硅基底形成P区，此时所述硅基底的正面形成完整的绒面结构；
（5）双面沉积氧化铝膜；
（6）双面沉积氮化硅膜；
（7）利用激光对所述硅基底背面的P区进行图形化开膜，去除所述P区表面的氧化铝膜和氮化硅膜；
（8）在所述硅基底的背面进行丝网印刷，形成叉指状发射极，制得P型IBC单晶太阳能电池。
优选的，步骤（3）中，所述保护膜不与碱溶液发生反应。
优选的，步骤（3）中，所述保护膜为Ⅲ族元素掺杂改性的氧化硅膜、氧化铝膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜的一种或多种组合。
优选的，步骤（4）之后还包括HF酸清洗，用于去除所述硅基底背面的保护膜。
优选的，步骤（2）中，所述掺杂多晶硅层的厚度为100~200nm。
优选的，步骤（2）中，所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度为3E20~5E20atoms/cm3。
优选的，步骤（4）中，所述硅基底正面的绒面反射率为7~10%。
优选的，步骤（5）中，所述氧化铝膜的厚度为3~10nm。
优选的，步骤（6）中，所述氮化硅膜的厚度为70~90nm。
另一方面，本发明提供一种IBC单晶太阳能电池，所述IBC单晶太阳能电池采用上述制备方法所制得。
由于现有技术常常通过PECVD真空设备在制绒后硅基底的背面沉积保护膜，而且需要激光刻蚀保护膜来达到隔离P区和N区的目的，激光开槽面积大，对硅基底的损伤大，因此该方法的设备投入成本高，能耗大，而且PECVD方法实现单面沉积保护膜时通常会在硅基底另一面形成绕镀，因此需要增加额外的清洗去除绕镀，最终导致电池制备的工艺流程繁琐，成品电池的良品率大大降低，严重影响生产产能。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在硅基底背面单面涂覆具有一定图形化的保护膜，保护膜覆盖的区域与硅基底背面N区的图形区域保持一致，该保护膜能够保护硅基底背面的N区不被制绒碱液腐蚀，省去了一道利用激光隔离P区和N区的工序，避免了激光对硅基底的损伤，有利于提高电池的转换效率；而且本发明不需要昂贵的真空设备，也不需要增加额外的清洗步骤，节约工序的同时也大大降低了生产成本；本发明容易实现硅基底单面沉积保护膜，简单方便易于操作，利于产业化推广。
附图说明
图1 -图8是本发明实施例一提供的P型IBC单晶太阳能电池制备方法中各步骤对应的结构示意图；图中1-隧穿氧化层、2-掺磷多晶硅层、3-保护膜、4-P区、5-氧化铝膜、6-氮化硅膜、7-银电极、8-铝电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明实施例一提供一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
（1）硅基底双面抛光。
具体地参见图1，选取P型单晶硅片，利用槽式碱抛设备对P型单晶硅片的正面和背面进行双面碱抛光。
在本实施例中，抛光液为碱性溶液，可以为氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液。
（2）双面沉积隧穿氧化层和非晶硅层，再进行高温磷扩散实现非晶硅层的掺杂和晶化，此时硅基底的正面和背面形成有PSG层。
具体地参见图2，将双面抛光后的P型单晶硅片通过LPCVD进行双面沉积隧穿氧化层1和非晶硅层，接着进行高温磷扩散来实现对非晶硅层的掺杂和晶化，使非晶硅层转变为掺杂多晶硅层2，其中，隧穿氧化层1的厚度为1~2nm，掺杂多晶硅层2的厚度为100~200nm，掺杂浓度为3E20~5E20atoms/cm3。
（3）在硅基底的背面涂覆一层保护膜，进行烘干和退火处理，其中，保护膜具有一定的图形。
在一些实施例中，可以通过滚涂、印刷、喷涂、涂布等方式将用于形成保护膜的材料印刷至硅基底的背面，并按照电池设计需求形成图形化的保护膜。
在一些实施例中，形成的保护膜可以为单层结构，也可以为多层结构，其材料包括但不限于Ⅲ族元素掺杂改性的氧化硅膜、氧化铝膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜的一种或多种组合，Ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种。
具体地参见图3，在P型单晶硅片的背面单面滚涂一层图形化的保护膜3，保护膜3覆盖的区域与硅基底背面N区的图形区域保持一致，该保护膜3不与碱溶液发生反应。本实施例中保护膜3优选为硼掺杂改性的氮化硅膜，涂覆完保护膜3的P型单晶硅片经过烘干和退火在硅基底的背面形成一层稳定的掩膜。
（4）双面碱制绒，硅基底的背面涂覆有保护膜的区域不被碱液腐蚀，形成N区；硅基底的背面没有涂覆保护膜的区域会被碱液刻蚀掉，露出硅基底形成P区，此时硅基底的正面形成完整的绒面结构。
具体地参见图4，利用槽式制绒机台对P型单晶硅片进行双面制绒，硅片背面覆盖有保护膜3的区域形成N区，保护膜能够保护N区不被制绒碱液腐蚀，但是硅片背面没有覆盖保护膜的区域会被制绒碱液刻蚀掉，露出硅基底形成P区4，此时硅片正面形成完整的绒面结构，正面绒面的反射率控制在7~10%。
进一步地，硅片背面的图形化保护膜可以通过制绒机台自带的HF酸洗槽清洗干净，HF酸的体积比浓度为1%~3%，本实施例中利用体积比浓度3%的HF酸清洗去除硅片背面的保护膜3，因此不需要增加额外的清洗步骤，整合了工艺流程，缩减了工艺步骤。
（5）双面沉积氧化铝膜。
具体地参见图5，利用ALD在P型单晶硅片的正面和背面沉积氧化铝膜5，氧化铝膜5的膜厚为3~10nm。
（6）双面沉积氮化硅膜。
具体地参见图6，利用管式PECVD在P型单晶硅片的正面和背面沉积氮化硅膜6，氮化硅膜6的膜厚70~90nm。
（7）利用激光对硅基底背面的P区进行图形化开膜，去除P区表面的氧化铝膜和氮化硅膜。
具体地参见图7，利用激光对P型单晶硅片背面的P区4进行图形化开膜，用于去除P区表面的氧化铝膜和氮化硅膜，便于铝浆的接触。
（8）在硅基底的背面进行丝网印刷，形成叉指状发射极，制得P型IBC单晶太阳能电池。
具体地参见图8，在P型单晶硅片背面的N区和P区分别丝网印刷银电极7和铝电极8，形成叉指状发射极，制得IBC单晶太阳能电池。
本发明实施例二提供一种P型IBC单晶太阳能电池，采用实施例一的制备方法所制成。
Claims (10)
1.一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）硅基底双面抛光；
（2）双面沉积隧穿氧化层和非晶硅层，再进行高温磷扩散实现非晶硅层的掺杂和晶化，将非晶硅层转换成掺磷多晶硅层，此时硅基底的正面和背面形成有PSG层；
（3）在所述硅基底的背面涂覆一层保护膜，并对所述硅基底进行烘干和退火处理，其中，所述保护膜具有一定的图形；
（4）双面碱制绒，所述硅基底的背面涂覆有保护膜的区域不被碱液腐蚀，形成N区；所述硅基底的背面没有涂覆保护膜的区域会被碱液刻蚀掉，露出硅基底形成P区，此时所述硅基底的正面形成完整的绒面结构；
（5）双面沉积氧化铝膜；
（6）双面沉积氮化硅膜；
（7）利用激光对所述硅基底背面的P区进行图形化开膜，去除所述P区表面的氧化铝膜和氮化硅膜；
（8）在所述硅基底的背面进行丝网印刷，形成叉指状发射极，制得P型IBC单晶太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述保护膜不与碱溶液发生反应。
3.根据权利要求2所述的一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述保护膜为Ⅲ族元素掺杂改性的氧化硅膜、氧化铝膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（4）之后还包括HF酸清洗，用于去除所述硅基底背面的保护膜。
5.根据权利要求1所述的一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述掺杂多晶硅层的厚度为100~200nm。
6.根据权利要求5所述的一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度为3E20~5E20atoms/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述硅基底正面的绒面反射率为7~10%。
8.根据权利要求1所述的一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述氧化铝膜的厚度为3~10nm。
9.根据权利要求1所述的一种P型IBC单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，所述氮化硅膜的厚度为70~90nm。
10.一种P型IBC单晶太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项权利要求所述的制备方法所制得。
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