CN115207156A - 一种p型ibc电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种P型IBC电池的制备方法，通过在P型单晶硅衬底的非晶硅层上印刷耐高温抗氧化掩膜，阻挡磷掺杂处理过程中磷原子扩散，从而形成指交叉排列的本征多晶硅层与所述N型硅掺杂层，实现P型IBC电池背面基本结构，较常规P型IBC电池本征多晶硅层实现电学隔离更彻底，且有一定钝化效果；另外所述耐高温抗氧化掩膜在1000℃高温下不会碳化，且可以阻挡磷原子掺杂，在1000℃高温下也不会引入其他杂质比如金属杂质，C杂质等；且无需激光刻蚀减少表面损伤，减少生产成本，简化工艺流程，提高了电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种P型IBC电池的制备方法。
背景技术
在光伏的行业里，降本增效是永恒不变的话题，其中最迫切的还是增效问题，同时增效也能在另一方面降低成本；现行业主流高效电池有Topcon、HJT、IBC等，这几种普遍使用N型硅片，成本较高且工艺复杂；其中IBC（叉指背接触)太阳能电池以其较高的转换效率、较低的串联电阻、简化的互联技术及良好的外观且与其它高效工艺具有很好的兼容性等优点受到业内人士的重点关注；且IBC电池与P型硅片有更好兼容性。
现行业IBC电池多使用激光刻蚀，光刻掩膜等工艺制备，工艺相对复杂且成本较高，因此简化P型IBC电池的工艺流程的及降低商业化生产成本具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种P型IBC电池的制备方法，背面印刷耐高温抗氧化掩膜，阻挡磷原子扩散从而形成指交叉排列的本征多晶硅层与所述N型硅掺杂层，实现P型IBC电池背面基本结构，较常规P型IBC电池本征多晶硅层实现电学隔离更彻底，且有一定钝化效果。
实现本发明目的的技术方案是：
一种P型IBC电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、对P型单晶硅衬底进行双面碱抛；
S2、在碱抛后的所述P型单晶硅衬底背面沉积氧化隧穿层和非晶硅层；
S3、在所述非晶硅层上选择性部分印刷耐高温抗氧化掩膜；
其中，所述耐高温抗氧化掩膜的印刷过程为：（1）利用激光标记Mark点；（2）采用丝网印刷的方式对Mark点印刷掩膜图形；（3）烘干；
S4、对所述非晶硅层进行磷掺杂处理，所述非晶硅层上所述耐高温抗氧化掩膜区域可阻挡磷原子掺杂形成本征多晶硅层，其他区域形成N型硅掺杂层，所述本征多晶硅层与所述N型硅掺杂层形成指交叉结构；
S5、在所述步骤S2和所述步骤S4过程中，会在所述P型单晶硅衬底正面及侧面形成的多晶硅以及磷硅玻璃层的绕镀层和内扩结，将其去除；
S6、使用碱溶液在所述P型单晶硅衬底正面制绒，形成金字塔绒面结构；
S7、在所述P型单晶硅衬底的正面及背面均沉积钝化层和减反射层；
S8、利用激光对所述掩膜图形区域进行开膜处理，开口为线状或点状；
S9、丝网印刷正负电极浆料，之后烧结制备成电池片。
在一些实施例中，所述步骤S3中，所述耐高温抗氧化掩膜的宽度为50um-150um，厚度为1um-10um，可在800℃-1000℃下能阻挡磷原子掺杂。
在一些实施例中，所述步骤S3中，所述Mark点的直径为0.2mm-0.8mm。
在一些实施例中，所述步骤S3中，丝网印刷的参数为：印刷速度100mm/s-350mm/s，回墨速度100mm/s-400mm/s，印刷压力30-80N，网板高度0.5mm-2.5mm。
在一些实施例中，所述步骤S3中，烘干温度100℃-350℃，烘干时间30s-60s。
在一些实施例中，所述步骤S3中，所述耐高温抗氧化掩膜的材料包括醚类溶剂、玻璃粉、氮化硅和气硅（气相法白炭黑）。
在一些实施例中，所述步骤S4中，所述非晶硅层进行磷掺杂处理后，所述N型硅掺杂层方阻为80-150ohm/sq。
在一些实施例中，所述步骤S7中，所述P型单晶硅衬底正面和背面沉积的钝化层的厚度均为3-10 nm。
在一些实施例中，所述步骤S7中，所述P型单晶硅衬底背面沉积的减反射层厚度为75-130nm；所述P型单晶硅衬底正面沉积的减反射层的厚度为65-95nm。
在一些实施例中，所述步骤S8中，所述激光为纳秒级或皮秒级。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种P型IBC电池的制备方法，通过在P型单晶硅衬底的非晶硅层上印刷耐高温抗氧化掩膜，阻挡磷掺杂处理过程中磷原子扩散，从而形成指交叉排列的本征多晶硅层与所述N型硅掺杂层，实现P型IBC电池背面基本结构，较常规P型IBC电池本征多晶硅层实现电学隔离更彻底，且有一定钝化效果；另外所述耐高温抗氧化掩膜在1000℃高温下不会碳化，且可以阻挡磷原子掺杂，在1000℃高温下也不会引入其他杂质比如金属杂质，C杂质等；且无需激光刻蚀减少表面损伤，减少生产成本，简化工艺流程。较常规Perc电池效率提升0.4%-0.6%。
附图说明
图1为本发明制备的P型IBC电池的结构示意图；
图2为实施例2中P型IBC电池的背面图形结构；
图3为实施例3中P型IBC电池的背面图形结构；
图4为实施例4中P型IBC电池的背面图形结构。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
一种P型IBC电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、对P型单晶硅衬底进行双面碱抛；
S2、在碱抛后的所述P型单晶硅衬底背面沉积氧化隧穿层和非晶硅层；
S3、在所述非晶硅层上选择性部分印刷耐高温抗氧化掩膜；具体的，所述耐高温抗氧化掩膜的宽度为50um-150um，厚度为1um-10um，在800℃-1000℃下能阻挡磷原子掺杂。所述耐高温抗氧化掩膜包括多种材料比如醚类溶剂、玻璃粉、氮化硅和气硅等。
所述耐高温抗氧化掩膜的印刷过程为：（1）利用激光标记Mark点；（2）采用丝网印刷的方式对Mark点印刷掩膜图形，丝网印刷区域为本征多晶硅区域；（3）烘干。
其中，所述Mark点的直径为0.2mm-0.8mm；所述丝网印刷的参数为：印刷速度100mm/s-350mm/s，回墨速度100mm/s-400mm/s，印刷压力30-80N，网板高度0.5mm-2.5mm；所述烘干温度100℃-350℃，烘干时间30s-60s。
S4、对所述非晶硅层进行磷掺杂处理，所述非晶硅层上所述耐高温抗氧化掩膜区域可阻挡磷原子掺杂形成本征多晶硅层，其他区域形成N型硅掺杂层，所述本征多晶硅层与所述N型硅掺杂层形成指交叉结构；磷掺杂处理后，N型硅掺杂层方阻为80-150ohm/sq。
S5、在所述步骤S2和所述步骤S4过程中，会在所述P型单晶硅衬底正面及侧面形成的多晶硅以及磷硅玻璃层的绕镀层和内扩结，将其去除；
S6、使用碱溶液在所述P型单晶硅衬底正面制绒，形成金字塔绒面结构；比如可以采用KOH/NaOH溶液来制绒；
S7、在所述P型单晶硅衬底的正面及背面均沉积钝化层和减反射层；所述钝化层的材质为AlOx，所述减反射层的材质为SiNx；所述P型单晶硅衬底正面和背面沉积的钝化层的厚度均为3-10nm（比如3nm、4nm、5nm、8nm、10nm等）；所述P型单晶硅衬底背面沉积的减反射层厚度为75-130nm（比如75nm、90nm、120nm、130nm等）；所述P型单晶硅衬底正面沉积的减反射层的厚度为65-95nm（比如65nm、70nm、80m、95nm等）；
S8、利用激光对所述掩膜图形区域进行开膜处理，开口为线状或点状；具体的，所述激光为纳秒级或皮秒级；
S9、丝网印刷正负电极浆料，之后烧结制备成电池片。
制备的P型IBC电池的结构如图1所示，为了方便表示，所述P型单晶硅衬底正面和背面沉积的钝化层分别称为前钝化层和背面钝化层；所述P型单晶硅衬底正面和背面沉积的减反射层分别称为前反射层和背面减反射层；
由上述方法制备的一种P型IBC电池结构，包括P型单晶硅衬底3，P型单晶硅衬底3的正面依次设置有前反射层1和前钝化层2，在P型单晶硅衬底3的背面设置有氧化隧穿层5，氧化隧穿层5背面一侧设有多个N型硅掺杂层6和多个本征多晶硅层4，N型硅掺杂层6上设有背面钝化层7和背面减反射层8，N型硅掺杂层6上设置负电极（比如Ag电极）9，本征多晶硅层4上设置正电极（比如AL电极）11直接与P型单晶硅衬底3相接触且形成铝背场（BSF）10。
实施例2
图2为P型IBC电池背面图形结构，包括N型硅掺杂层6，本征多晶硅层4，激光开槽区域12；其中N型硅掺杂层6上印刷负电极浆料。图中本征多晶硅层4为线状，且激光开槽区域12也为线状，激光开槽区域12上印刷正电极浆料且完全覆盖，正电极浆料与P型单晶硅衬底3的接触为线接触。由于本征多晶硅层4为耐高温抗氧化掩膜阻挡磷掺杂处理过程中磷原子扩散而形成的，即本实施例中耐高温抗氧化掩膜为线状。
实施例3
本实施例与实施例2的区别为：激光开槽区域12的图形不同，激光开槽区域12为点状，正电极浆料与P型单晶硅衬底3的接触为点接触。
实施例4
本实施例与实施例3的区别为：本征多晶硅4的形状不同，本实施中本征多晶硅4的形状为点状，由于本征多晶硅层4为耐高温抗氧化掩膜阻挡磷掺杂处理过程中磷原子扩散而形成的，即本实施例中耐高温抗氧化掩膜为点状。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对P型单晶硅衬底进行双面碱抛；
S2、在碱抛后的所述P型单晶硅衬底背面沉积氧化隧穿层和非晶硅层；
S3、在所述非晶硅层上选择性部分印刷耐高温抗氧化掩膜；
其中，所述耐高温抗氧化掩膜的印刷过程为：（1）利用激光标记Mark点；（2）采用丝网印刷的方式对Mark点印刷掩膜图形；（3）烘干；
S4、对所述非晶硅层进行磷掺杂处理，所述非晶硅层上所述耐高温抗氧化掩膜区域可阻挡磷原子掺杂形成本征多晶硅层，其他区域形成N型硅掺杂层，所述本征多晶硅层与所述N型硅掺杂层形成指交叉结构；
S5、在所述步骤S2和所述步骤S4过程中，会在所述P型单晶硅衬底正面及侧面形成的多晶硅以及磷硅玻璃的绕镀层和内扩结，将其去除；
S6、使用碱溶液在所述P型单晶硅衬底正面制绒，形成金字塔绒面结构；
S7、在所述P型单晶硅衬底的正面及背面均沉积钝化层和减反射层；
S8、利用激光对所述掩膜图形区域进行开膜处理，开口为线状或点状；
S9、丝网印刷正负电极浆料，之后烧结制备成电池片。
2.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述耐高温抗氧化掩膜的宽度为50um-150um，厚度为1um-10um。
3.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述Mark点的直径为0.2mm-0.8mm。
4.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，丝网印刷的参数为：印刷速度100mm/s-350mm/s，回墨速度100mm/s-400mm/s，印刷压力30-80N，网板高度0.5mm-2.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，烘干温度100℃-350℃，烘干时间30s-60s。
6.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述耐高温抗氧化掩膜的材料包括醚类溶剂、玻璃粉、氮化硅和气硅。
7.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述非晶硅层进行磷掺杂处理后，所述N型硅掺杂层方阻为80-150ohm/sq。
8.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S7中，所述P型单晶硅衬底正面和背面沉积的钝化层的厚度均为3-10nm。
9.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S7中，所述P型单晶硅衬底背面沉积的减反射层厚度为75-130nm；所述P型单晶硅衬底正面沉积的减反射层的厚度为65-95nm。
10.根据权利要求1所述的一种P型IBC电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S8中，所述激光为纳秒级或皮秒级。
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