CN115347063A - 一种新型TOPCon碱抛小塔基硅片基底及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于TOPCon电池的硅片基底，所述硅片基底表面具有金字塔绒面的陷光结构；所述硅片基底背面为抛光后的陷光结构；所述硅片基底背面的塔基高度为0.15～0.21μm。本发明提供的具有特定结构的背面碱抛小塔基尺寸的TOPCon电池的硅片基底，对TOPCon电池的背面形貌进行优化，有效的提高了TOPCon电池的背面钝化结构及钝化效果，能够更好的改善TOPCON背面悬挂键及复合中心多的问题，并改善背面氧化层均匀性，提高开路电压及短路电流。
Description
技术领域
本发明属于TOPCON电池技术领域，涉及一种用于TOPCon电池的硅片基底及其抛光方法，尤其涉及一种新型TOPCon碱抛小塔基硅片基底及其制作方法。
背景技术
伴随化石能源的日趋消耗殆尽，以及由于社会的快速发展，工业上过多的消耗能源也出现了一些不可避免的环境问题，对于能源的需求以及工业的快速发展，必然存在不可避免的破坏生态环境的问题，进而对经济的可持续发展和人类环境健康造成严重的影响。同时生态环境遭到破坏和传统能源面临枯竭，致使人们迫切需要一种清洁的，无污染的，可持续开发的一种绿色能源，太阳能作为最具潜力的开持续开发的清洁能源就格外重要。因而，近年来，业内对于太阳能电池进行了广泛和持续的研究。而这其中，TOPCon电池则更是获得了更多的关注。
TOPCon电池是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触(TunnelOxidePassivatedContact)的太阳能电池技术，TOPCON(隧穿氧化层钝化接触)有一层超薄的氧化层与一层重掺杂的多晶硅层组成，用于对双面太阳能电池背表面钝化，并进行选择性载流子收集，同时与目前PERC技术路线兼容性极高，具有较多的优势。
但是，在TOPCon电池的制备过程中，TOPCon碱抛为主流技术路线，对比酸抛成本低，效率高，但目前基板背面碱抛塔基尺寸较大，反射率较高，效率提升较为缓慢。
因此，如何进一步改善制作方法，找到一种更为适宜的硅片基底的处理工艺，更好的提升作为高效太阳能电池中流砥柱的TOPCon电池的使用性能，从而得到转换效率性能优异的电池，一直是业内诸多研究人员在不断摸索的研究方向之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于TOPCon电池的硅片基底及其抛光方法，特别是一种TOPCon碱抛小塔基硅片基底。本发明提供的TopCon背面碱抛小塔基尺寸的方法，能够改善TOPCON背面悬挂键及复合中心多的问题，并改善背面氧化层均匀性，从而提高TOPCon太阳能电池的开路电压及短路电流。
本发明提供了一种用于TOPCon电池的硅片基底，所述硅片基底表面具有金字塔绒面的陷光结构；
所述硅片基底背面为抛光后的陷光结构；
所述硅片基底背面的塔基高度为0.15～0.21μm。
优选的，所述硅片基底背面的塔基的横向尺寸为6～9μm；
所述抛光前的金字塔高度的8～12μm；
所述硅片基底为抛光后的硅片基底；
所述塔基高度包括塔基在无线痕处的阶梯差。
优选的，所述塔基高度还包括塔基在有线痕处的阶梯差；
所述塔基在有线痕处的阶梯差为0.3～0.5μm；
所述抛光的方式包括碱抛光；
所述硅片基底的正面复合有硼扩散形成的P+层；
所述P+层上还复合有BSG保护层。
优选的，所述硅片基底背面为用于复合二氧化硅遂穿氧化层的一面；
所述遂穿氧化层的厚度为1～2nm；
所述隧穿氧化层上复合有磷掺杂的N+多晶硅层；
所述磷掺杂的N+多晶硅层的厚度为60～200nm。
本发明提供了一种用于TOPCon电池的硅片基底的抛光方法，包括以下步骤：
1)对硅片原料进行制绒后，得到表面具有金字塔陷光结构的硅片；
2)将上述步骤硅片的正面进行硼扩散，在硅片表面形成P+层及BSG保护层，然后对上述步骤得到的硅片背面，通过抛光液进行抛光后，得到抛光后的硅片基底；
所述抛光液包括碱、添加剂和水。
优选的，所述碱包括氢氧化钠；
所述碱具体为碱溶液；
所述碱在抛光液中的浓度为1.8％～2.5％；
所述添加剂在抛光液中的浓度为0.5％～1.2％。
优选的，所述抛光的温度为160～180℃；
所述抛光的时间为60～70s。
优选的，所述抛光前还包括预清洗步骤；
所述抛光后还包括第一次水清洗、第一次酸清洗、第二次水清洗、第二次酸清洗、第三次水清洗和烘干中的一步或多步。
本发明还提供了一种用于TOPCon电池的电极的制备方法，包括以下步骤：
a)将抛光后的硅片基底的正面和背面沉积二氧化硅隧穿层后，再沉积多晶硅层，然后对多晶硅层进行磷掺杂后，得到磷掺杂的N+多晶硅层，随后在硅片基底的双面形成PSG层；
b)在上述步骤的基础上，去除硅片基底正面P+层上的PSG层、磷掺杂的N+多晶硅层和BSG层，去除硅片基底背面的PSG层，得到半成品硅片；
c)将上述步骤得到的半成品硅片的正背面表面复合氧化铝钝化层后，再在正面沉积氮氧化硅，背面沉积氮化硅钝化层形成减反射膜后，最后再进行丝网印刷和烧结后，得到电极。
优选的，所述二氧化硅隧穿层的厚度为1～2nm；
所述多晶硅层的厚度为在60～200nm；
所述多晶硅层的沉积方式包括LPVCD；
所述正面沉积氮氧化硅具体为依次形成氧化硅层、氮氧化硅层和氮化硅层。
本发明提供了一种用于TOPCon电池的硅片基底，所述硅片基底表面具有金字塔绒面的陷光结构；所述硅片基底背面为抛光后的陷光结构；所述硅片基底背面的塔基高度为0.15～0.21μm。与现有技术相比，本发明研究认为，现有的TOPCon电池基板受制于目前的大尺寸塔基，而且TOPCon电池现主流背面抛光设备为槽式抛光机，受制于工艺时间及添加剂及工艺配方等问题导致背面钝化效果较差，背表面悬挂键及背面复合中心多的缺陷；而且碱抛后塔基尺寸大，进而存在背面poly层均匀性较差、单耗偏高、效率偏低及表面粗糙度较高、反射率高等问题，同时碱抛后塔基尺寸大还存在背表面悬空键、复合中心较多导致背面悬挂键多，背表面复合中心多，钝化效果较差，开路电压及短路电流损失较多等缺陷。
基于此，本发明创造性的提供了一种具有特定结构的背面碱抛小塔基尺寸的TOPCon电池的硅片基底，对TOPCon电池的背面形貌进行了特定的优化。本发明提供的TopCon背面碱抛小塔基尺寸基底，有效的提高了TOPCon电池的背面钝化结构及钝化效果，能够更好的改善TOPCON背面悬挂键及复合中心多的问题，并改善背面氧化层均匀性，提高开路电压及短路电流。
本发明提供的新型TOPCon背面小尺寸塔基制作方法，通过降低化学品浓度、反应时间及温度问题，解决了背面塔基尺寸偏大，钝化效果差的问题，提升了UOC、ISC；同时减少背面复合中心，改善氧化层的均匀性，提升了TOPCon太阳能电池的效率。
附图说明
图1为碱抛前硅片基底背面的SEM扫描电镜图；
图2为本发明实施例1碱抛后硅片基底背面的SEM扫描电镜图；
图3为本发明实施例2碱抛后基底背面的高倍率显微图；
图4为本发明实施例3碱抛前后的硅片基底数据。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所用原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选为分析纯或TOPCon电池制备领域的常规纯度即可。
本发明所有材料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明所有工艺，其简称均属于本领域的常规简称，每个简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称，能够理解其常规的工艺步骤。
本发明提供了一种用于TOPCon电池的硅片基底，所述硅片基底表面具有金字塔绒面的陷光结构；
所述硅片基底背面为抛光后的陷光结构；
所述硅片基底背面的塔基高度为0.15～0.21μm。
在本发明中，所述硅片基底背面的塔基高度为0.15～0.21μm，优选为0.16～0.20μm，更优选为0.17～0.19μm。
在本发明中，所述硅片基底背面的塔基的横向尺寸优选为6～9μm，更优选为6.5～8.5μm，更优选为7～8μm。
在本发明中，所述抛光前的金字塔高度的优选为8～12μm，更优选为9～11.5μm，更优选为10～11μm。
在本发明中，所述硅片基底优选为抛光后的硅片基底。
在本发明中，所述塔基高度优选包括塔基在无线痕处的阶梯差。
在本发明中，所述塔基高度还优选包括塔基在有线痕处的阶梯差。
在本发明中，所述塔基在有线痕处的阶梯差优选为0.3～0.5μm，更优选为0.34～0.46μm，更优选为0.38～0.42μm。
在本发明中，所述抛光的方式优选包括碱抛光。
在本发明中，所述硅片基底的正面优选复合有硼扩散形成的P+层。
在本发明中，所述P+层上还优选复合有BSG保护层。
在本发明中，所述硅片基底背面优选为用于复合二氧化硅遂穿氧化层的一面。
在本发明中，所述遂穿氧化层的厚度优选为1～2nm，更优选为1.2～1.8nm，更优选为1.4～1.6nm。
在本发明中，所述隧穿氧化层上优选复合有磷掺杂的N+多晶硅层。
在本发明中，所述磷掺杂的N+多晶硅层的厚度优选为60～200nm，更优选为90～170nm，更优选为120～140nm。
本发明提供了一种用于TOPCon电池的硅片基底的抛光方法，包括以下步骤：
1)对硅片原料进行制绒后，得到表面具有金字塔陷光结构的硅片；
2)将上述步骤硅片的正面进行硼扩散，在硅片表面形成P+层及BSG保护层，然后对上述步骤得到的硅片背面，通过抛光液进行抛光后，得到抛光后的硅片基底；
所述抛光液包括碱、添加剂和水。
本发明首先对硅片原料进行制绒后，得到表面具有金字塔陷光结构的硅片。
本发明然后将上述步骤硅片的正面进行硼扩散，在硅片表面形成P+层及BSG保护层，然后对上述步骤得到的硅片背面，通过抛光液进行抛光后，得到抛光后的硅片基底。
在本发明中，所述抛光前还包括硅片背面的刻蚀步骤。
所述抛光液包括碱、添加剂和水。
在本发明中，所述碱优选包括氢氧化钠。
在本发明中，所述碱具体优选为碱溶液。
在本发明中，所述碱在抛光液中的浓度优选为1.8％～2.5％，更优选为1.9％～2.4％，更优选为2.0％～2.3％，更优选为2.1％～2.2％。
在本发明中，所述添加剂在抛光液中的浓度优选为0.5％～1.2％，更优选为0.6％～1.1％，更优选为0.7％～1.0％。具体的，所述添加剂优选为晶硅抛光辅助剂，具体可以为PS33或TB20。
在本发明中，所述抛光的温度优选为160～180℃，更优选为164～176℃，更优选为168～172℃。
在本发明中，所述抛光的时间优选为60～70s，更优选为62～68s，更优选为64～66s。
在本发明中，所述抛光前还优选包括预清洗步骤。
在本发明中，所述抛光后还优选包括第一次水清洗、第一次酸清洗、第二次水清洗、第二次酸清洗、第三次水清洗和烘干中的一步或多步，更优选包括第一次水清洗、第一次酸清洗、第二次水清洗、第二次酸清洗、第三次水清洗和烘干中的多步。
本发明对硅片的正面和背面都进行制绒，然后是仅在正面进行硼扩散，正面形成P+层及BSG保护层，背面也会形成BSG保护层及边缘P+层，另外，抛光前还优选包括背面的刻蚀步骤，这个刻蚀指的是使用54.3％的HF去除背面及边缘BSG。
本发明提供了一种用于TOPCon电池的电极的制备方法，包括以下步骤：
a)将抛光后的硅片基底的正面和背面沉积二氧化硅隧穿层后，再沉积多晶硅层，然后对多晶硅层进行磷掺杂后，得到磷掺杂的N+多晶硅层，随后在硅片基底的双面形成PSG层；
b)在上述步骤的基础上，去除硅片基底正面P+层上的PSG层、磷掺杂的N+多晶硅层和BSG层，去除硅片基底背面的PSG层，得到半成品硅片；
c)将上述步骤得到的半成品硅片的正背面表面复合氧化铝钝化层后，再在正面沉积氮氧化硅，背面沉积氮化硅钝化层形成减反射膜后，最后再进行丝网印刷和烧结后，得到电极。
本发明首先将抛光后的硅片基底的正面和背面沉积二氧化硅隧穿层后，再沉积多晶硅层，然后对多晶硅层进行磷掺杂后，得到磷掺杂的N+多晶硅层，随后在硅片基底的双面形成PSG层。
本发明该步骤中，基底正面和背面都沉积了二氧化硅隧穿层和磷掺杂的N+多晶硅层。
在本发明中，所述二氧化硅隧穿层的厚度优选为1～2nm，更优选为1.2～1.8nm，更优选为1.4～1.6nm。
在本发明中，所述多晶硅层的厚度优选为在60～200nm，更优选为90～170nm，更优选为120～140nm。
在本发明中，所述多晶硅层的沉积方式优选包括LPVCD。
本发明再在上述步骤的基础上，去除硅片基底正面P+层上的PSG层、磷掺杂的N+多晶硅层和BSG层，去除硅片基底背面的PSG层，得到半成品硅片。
本发明最后将上述步骤得到的半成品硅片的正背面表面进行氧化铝钝化层沉积后，再在正面沉积氮氧化硅，背面沉积氮化硅钝化层形成减反射膜后，最后再进行丝网印刷和烧结后，得到电极。
在本发明中，所述正面沉积氮氧化硅具体优选为依次形成氧化硅层、氮氧化硅层和氮化硅层。
本发明为完整和细化整体制备工艺，更加的提高碱抛的效果，进一步提高TOPCON电池的性能，上述TopCon背面碱抛小尺寸塔基硅片基底的制作方法以及TopCon电池电极的制备方法具体可以为以下步骤：
步骤1，对原硅片进行制绒，在硅片的表面形成陷光结构；
步骤2，对制绒后的硅片进行高温硼扩散在硅片表现形成P+层及BSG(硼玻璃)保护层。
步骤3，进行背面刻蚀后进行背面抛光，所需初配溶液为NaOH，DI(纯水)以及ADD，(具体可以为，NaOH 8L，DI 375L，ADD 3.5L)抛光的温度为160～180℃；时间为60～70s。(具体可以为，67℃，时间为170s)
具体的，预清洗后进抛光槽对背面进行抛光。
具体的，抛光槽后就水槽进行清洗，后进酸槽对硅片表面残留的碱溶液进行中和并清洗残留金属离子。
具体的，酸槽后进水槽主要为去除酸残留。
具体的，水槽后进行酸槽进行清洗表面残留的BSG。
具体的，酸槽后进入水槽清洗表面残留酸溶液。
具体的，水槽后进入慢提拉，慢提拉后进行烘干。
步骤4，对上述硅片进行遂穿层(二氧化硅薄膜)沉积，厚度约1-2nm，并在遂穿氧化层上沉积非晶硅层厚度约在60-200nm。
非晶硅层进行磷掺杂，形成N+层，并在硅片双面形成PSG(磷硅玻璃)层，使得掺杂后的所述非晶硅层与所述隧穿氧化层组成TopCon结构。
具体的，隧穿氧化层沉积非晶硅层为采用LPVCD、进行沉积。
步骤5，去除所述P+层面上的BSG层及POLY层和PSG层。
步骤6，在半成品硅片表面制备氧化铝钝化层。
步骤7，将所述硅片沉积正面氮氧化硅，背面氮化硅钝化层形成减反射膜。
步骤8，对所述硅片进行丝网印刷并烧结形成电极。
本发明上述步骤提供了一种新型TOPCon碱抛小塔基硅片基底及其制作方法。本发明提供的具有特定结构的背面碱抛小塔基尺寸的TOPCon电池的硅片基底，对TOPCon电池的背面形貌进行优化，有效的提高了TOPCon电池的背面钝化结构及钝化效果，能够更好的改善TOPCON背面悬挂键及复合中心多的问题，并改善背面氧化层均匀性，提高开路电压及短路电流。
本发明提供的新型TOPCon背面小尺寸塔基制作方法，通过降低化学品浓度、反应时间及温度问题，解决了背面塔基尺寸偏大，钝化效果差的问题，提升了UOC、ISC；同时减少背面复合中心，改善氧化层的均匀性，提升了TOPCon太阳能电池的效率。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种用于TOPCon电池的硅片基底及其抛光方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
步骤1，对原硅片进行制绒，在硅片的表面形成陷光结构；
步骤2，对制绒后的硅片进行高温硼扩散在硅片表现形成P+层及BSG保护层要求硼硅玻璃的厚度在160nm；
步骤3，使用62％的氢氟酸及对比进行第一次酸性去除BSG，泵速控制在62％，第二次用46％的氢氟酸去除剩余残留的BSG，泵速控制在76％，带速控制在3.6m/S；
步骤4，使用槽式碱抛对上述硅片进行背面抛光，同时去除背面金字塔，NaOH 8L,DI 375L ADD 3.5L，温度67℃，时间为170s；
步骤5，对上述硅片进行遂穿层(二氧化硅薄膜)沉积，厚度约1-2nm，并在遂穿氧化层上沉积非晶硅层厚度约在140nm；
步骤6，非晶硅层进行磷摻杂，形成N+层，并在硅片双面形成PSG层，使得掺杂后的所述非晶硅层与所述隧穿氧化层组成TopCon结构；
其中，隧穿氧化层沉积非晶硅层为采用LPVCD、进行沉积；
步骤7，将上述硅片使用42％浓度的氢氟酸混合溶液去除背面PSG；
步骤8，使用槽式碱正刻去除正面poly，正面PSG及背面BSG；
步骤8，在半成品硅片表面制备氧化铝钝化层；
步骤9，将所述硅片沉积正面氮氧化硅，背面氮化硅钝化层形成减反射膜；
步骤10，对所述硅片进行丝网印刷并烧结形成电极。
对本发明实施例1碱抛后基底背面进行表征。
参看图1，图1为常规碱抛工艺碱抛后的硅片基底背面的SEM扫描电镜图。
参看图2，图2为本发明实施例1碱抛后硅片基底背面的SEM扫描电镜图。
由图1和图2对比可以看出，对比组的不同塔基间的落差相对较大且落差相大，而本发明制备的碱抛后硅片基底背面的塔基重叠现象较少，且塔基尺寸较为均匀。
对本发明实施例1碱抛后基底背面进行性能检测。
参见表1，表1为本发明常规碱抛工艺碱抛后的硅片基底和本发明实施例1碱抛后的硅片基底制备的电极的性能数据。
表1
实施例2
步骤1，对原硅片进行制绒，在硅片的表面形成陷光结构；
步骤2，对制绒后的硅片进行高温硼扩散在硅片表现形成P+层及BSG保护层要求硼硅玻璃的厚度在160nm；
步骤3，使用62％的氢氟酸及对比进行第一次酸性去除BSG，泵速控制在62％，第二次用46％的氢氟酸去除剩余残留的BSG，泵速控制在76％，带速控制在3.6m/S；
步骤4，使用槽式碱抛对上述硅片进行背面抛光，同时去除背面金字塔，NaOH 8L,DI 375L ADD 3.5L，温度67℃，时间为170s；
步骤5，对上述硅片进行遂穿层(二氧化硅薄膜)沉积，厚度约1-2nm，并在遂穿氧化层上沉积非晶硅层厚度约在140nm；
步骤6，非晶硅层进行磷摻杂，形成N+层，并在硅片双面形成PSG层，使得掺杂后的所述非晶硅层与所述隧穿氧化层组成TopCon结构；
其中，隧穿氧化层沉积非晶硅层为采用LPVCD、进行沉积；
步骤7，将上述硅片使用42％浓度的氢氟酸混合溶液去除背面PSG；
步骤8，使用槽式碱正刻去除正面poly，正面PSG及背面BSG；
步骤8，在半成品硅片表面制备氧化铝钝化层；
步骤9，将所述硅片沉积正面氮氧化硅，背面氮化硅钝化层形成减反射膜；
步骤10，对所述硅片进行丝网印刷并烧结形成电极。
对本发明实施例2碱抛后基底背面进行表征。
参看图3，图3为本发明实施例2碱抛后基底背面的高倍率显微图。
由图3可以看出，本发明碱抛后的基底背面塔基重叠度较低，各塔基间衔接紧密无明显且塔基大小较为均匀。
实施例3
步骤1，对原硅片进行制绒，在硅片的表面形成陷光结构；
步骤2，对制绒后的硅片进行高温硼扩散在硅片表现形成P+层及BSG保护层要求硼硅玻璃的厚度在160nm；
步骤3，使用62％的氢氟酸及对比进行第一次酸性去除BSG，泵速控制在62％，第二次用46％的氢氟酸去除剩余残留的BSG，泵速控制在76％，带速控制在3.6m/S；
步骤4，使用槽式碱抛对上述硅片进行背面抛光，同时去除背面金字塔，NaOH 8L,DI 375L ADD 3.5L，温度67℃，时间为170s；
步骤5，对上述硅片进行遂穿层(二氧化硅薄膜)沉积，厚度约1-2nm，并在遂穿氧化层上沉积非晶硅层厚度约在140nm；
步骤6，非晶硅层进行磷掺杂，形成N+层，并在硅片双面形成PSG层，使得掺杂后的所述非晶硅层与所述隧穿氧化层组成TopCon结构；
其中，隧穿氧化层沉积非晶硅层为采用LPVCD、进行沉积；
步骤7，将上述硅片使用42％浓度的氢氟酸混合溶液去除背面PSG；
步骤8，使用槽式碱正刻去除正面poly，正面PSG及背面BSG；
步骤8，在半成品硅片表面制备氧化铝钝化层；
步骤9，将所述硅片沉积正面氮氧化硅，背面氮化硅钝化层形成减反射膜；
步骤10，对所述硅片进行丝网印刷并烧结形成电极。
对本发明实施例3碱抛后基底背面进行检测。
参见图4，图4为本发明实施例3碱抛前后的硅片基底数据。
以上对本发明所提供的一种新型TOPCon碱抛小塔基硅片基底及其制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种用于TOPCon电池的硅片基底，其特征在于，所述硅片基底表面具有金字塔绒面的陷光结构；
所述硅片基底背面为抛光后的陷光结构；
所述硅片基底背面的塔基高度为0.15～0.21μm。
2.根据权利要求1所述的硅片基底，其特征在于，所述硅片基底背面的塔基的横向尺寸为6～9μm；
所述抛光前的金字塔高度的8～12μm；
所述硅片基底为抛光后的硅片基底；
所述塔基高度包括塔基在无线痕处的阶梯差。
3.根据权利要求1所述的硅片基底，其特征在于，所述塔基高度还包括塔基在有线痕处的阶梯差；
所述塔基在有线痕处的阶梯差为0.3～0.5μm；
所述抛光的方式包括碱抛光；
所述硅片基底的正面复合有硼扩散形成的P+层；
所述P+层上还复合有BSG保护层。
4.根据权利要求1所述的硅片基底，其特征在于，所述硅片基底背面为用于复合二氧化硅遂穿氧化层的一面；
所述遂穿氧化层的厚度为1～2nm；
所述隧穿氧化层上复合有磷掺杂的N+多晶硅层；
所述磷掺杂的N+多晶硅层的厚度为60～200nm。
5.一种用于TOPCon电池的硅片基底的抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对硅片原料进行制绒后，得到表面具有金字塔陷光结构的硅片；
2)将上述步骤硅片的正面进行硼扩散，在硅片表面形成P+层及BSG保护层，然后对上述步骤得到的硅片背面，通过抛光液进行抛光后，得到抛光后的硅片基底；
所述抛光液包括碱、添加剂和水。
6.根据权利要求5所述的抛光方法，其特征在于，所述碱包括氢氧化钠；
所述碱具体为碱溶液；
所述碱在抛光液中的浓度为1.8％～2.5％；
所述添加剂在抛光液中的浓度为0.5％～1.2％。
7.根据权利要求5所述的抛光方法，其特征在于，所述抛光的温度为160～180℃；
所述抛光的时间为60～70s。
8.根据权利要求5所述的抛光方法，其特征在于，所述抛光前还包括预清洗步骤；
所述抛光后还包括第一次水清洗、第一次酸清洗、第二次水清洗、第二次酸清洗、第三次水清洗和烘干中的一步或多步。
9.一种用于TOPCon电池的电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将抛光后的硅片基底的正面和背面沉积二氧化硅隧穿层后，再沉积多晶硅层，然后对多晶硅层进行磷掺杂后，得到磷掺杂的N+多晶硅层，随后在硅片基底的双面形成PSG层；
b)在上述步骤的基础上，去除硅片基底正面P+层上的PSG层、磷掺杂的N+多晶硅层和BSG层，去除硅片基底背面的PSG层，得到半成品硅片；
c)将上述步骤得到的半成品硅片的正背面表面复合氧化铝钝化层后，再在正面沉积氮氧化硅，背面沉积氮化硅钝化层形成减反射膜后，最后再进行丝网印刷和烧结后，得到电极。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅隧穿层的厚度为1～2nm；
所述多晶硅层的厚度为在60～200nm；
所述多晶硅层的沉积方式包括LPVCD；
所述正面沉积氮氧化硅具体为依次形成氧化硅层、氮氧化硅层和氮化硅层。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117059681A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-14 | 晶科能源(海宁)有限公司 | 太阳能电池及其制造方法、光伏组件 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104362209A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-02-18 | 广东爱康太阳能科技有限公司 | 一种背面抛光晶硅太阳能电池及其制备工艺 |
| CN113675298A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-19 | 上海交通大学 | 具有纳微米结构的TOPCon晶硅太阳电池 |
| CN114267583A (zh) * | 2020-09-16 | 2022-04-01 | 松山湖材料实验室 | 低氮晶硅太阳能电池片酸抛光方法及其抛光液 |
| WO2022105192A1 (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 江苏大学 | 一种基于PECVD技术的高效低成本N型TOPCon电池的制备方法 |
| US20220209031A1 (en) * | 2019-05-15 | 2022-06-30 | Meyer Burger (Germany) Gmbh | Method for producing textured solar wafers |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104362209A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-02-18 | 广东爱康太阳能科技有限公司 | 一种背面抛光晶硅太阳能电池及其制备工艺 |
| US20220209031A1 (en) * | 2019-05-15 | 2022-06-30 | Meyer Burger (Germany) Gmbh | Method for producing textured solar wafers |
| CN114267583A (zh) * | 2020-09-16 | 2022-04-01 | 松山湖材料实验室 | 低氮晶硅太阳能电池片酸抛光方法及其抛光液 |
| WO2022105192A1 (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 江苏大学 | 一种基于PECVD技术的高效低成本N型TOPCon电池的制备方法 |
| CN113675298A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-19 | 上海交通大学 | 具有纳微米结构的TOPCon晶硅太阳电池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117059681A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-14 | 晶科能源(海宁)有限公司 | 太阳能电池及其制造方法、光伏组件 |
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