CN115881853B

CN115881853B - 一种太阳电池及其制备方法

Info

Publication number: CN115881853B
Application number: CN202310113660.XA
Authority: CN
Inventors: 蒋杨旭
Original assignee: Tongwei Solar Meishan Co Ltd
Current assignee: Tongwei Solar Meishan Co Ltd
Priority date: 2023-02-10
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2043-02-10
Also published as: CN115881853A

Abstract

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种太阳电池及其制备方法。包括以下步骤：提供经过制绒的N型硅片；在N型硅片的正面印刷硼浆并烘干；在加热和无氧的条件下对印刷有硼浆的N型硅片进行硼扩推结，使N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P‑N结；使用酸性溶液清洗经硼扩推结后的N型硅片；对清洗后的N型硅片的正面进行加热氧化形成第一硼硅玻璃层；进行后处理得到太阳电池。由此能够解决硅片损伤、漏电失效、工艺复杂等问题，在提高太阳电池转换效率的同时，保证良率以及稳定性，而且该制备方法工艺流程简单，能够大幅度降低生产成本和加工时间，适用于多种N型晶硅太阳电池片的制备，能够大规模加工生产。

Description

一种太阳电池及其制备方法

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，尤其涉及一种太阳电池及其制备方法。

背景技术

太阳电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。为实现太阳电池的高效光电转化，人们设计多种电池结构，其中一种是SE选择性发射极结构，通过在太阳电池的电极接触部位进行重掺杂，在电极之间进行轻掺杂，实现对发射区的优化。

目前选择性发射极结构的制作技术要么利用激光的高能量进行硼源的扩散，要么需要通过多次进管先后形成轻掺杂区和重掺杂区，然而上述技术或是容易对太阳电池的硅片造成较大损伤而导致产品良率低，或是工艺步骤较多，或是容易造成漏电失效的问题。可见，目前此类太阳电池的制作技术很难同时解决选择性发射极结构在制造过程中的硅片损伤、工艺复杂、漏电失效的问题。

发明内容

本发明实施例公开了一种太阳电池及其制备方法，以解决现有技术中选择性发射极结构在制造过程中存在的硅片损伤、工艺复杂、漏电失效的问题，并同时提高太阳电池的转换效率。

第一个方面，所述制备方法包括以下步骤：

提供经过制绒的N型硅片；

在所述N型硅片的正面印刷硼浆并烘干；

在加热和无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行硼扩推结，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结；

使用酸性溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片；

对清洗后的所述N型硅片的正面进行加热氧化形成第一硼硅玻璃层；

进行后处理得到所述太阳电池。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述使用酸性溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片的步骤中，清洗的时间为10 s~60 s，所述酸性溶液为体积分数为10 %~15 %的HF溶液。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述在加热和无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行硼扩推结的步骤中，进行硼扩推结的温度为950 ℃~1050℃，压强等于或者小于0.1 MPa，进行硼扩推结的时间为20 min~60 min，使用的硼源为BCl₃蒸汽和/或BBr₃蒸汽。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述轻掺杂区的推结深度为0.5 μm~1 μm，所述重掺杂区的推结深度为1.2 μm~2 μm。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述轻掺杂区的扩散方阻为120ohm/squ~250ohm/squ，所述重掺杂区的扩散方阻为40 ohm/squ~100 ohm/squ。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述在所述N型硅片的正面印刷硼浆并烘干的步骤中，所述硼浆的质量浓度为3 %~10 %，烘干的温度为150℃~200 ℃，烘干的时间为30 s~80 s。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述提供经过制绒的N型硅片的步骤中，使用体积分数为1%~3 %的NaOH水溶液制绒，使用体积分数为25 %~40 %的H₂O₂溶液和体积分数为1%~5 %的KOH水溶液清洗所述N型硅片30s~60 s。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述对清洗后的所述N型硅片的正面进行加热氧化形成第一硼硅玻璃层的步骤中，加热氧化的温度为950 ℃~1050 ℃，氧气流量为10000 sccm~20000 sccm，压强等于或者小于0.1 MPa，加热氧化的持续时间为30min~150 min。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述进行后处理得到所述太阳电池的步骤包括：

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积60nm~150 nm的非晶硅薄膜晶体结构；

利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜层；

去除所述在所述背面沉积60 nm~150 nm的非晶硅薄膜晶体结构步骤中绕镀到所述正面的第一氧化层以及去除在所述利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜层步骤中生成的第二氧化层；

在所述正面沉积氧化铝薄膜层用于钝化，并在所述正面沉积第一氮化硅薄膜层用于减反射；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

第二方面，本发明还提供一种太阳电池，所述太阳电池由如第一方面所述的制备方法制作而成，所述太阳电池为钝化接触太阳电池、异质结太阳电池、背接触太阳电池或叠层太阳电池。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，所述太阳电池的俄歇复合比例为25.40 %~25.44 %，开路电压为0.7175V~0.7188 V，短路电流为13.88A~13.89A，填充因子为84.13%~84.3 %。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

本申请制备太阳电池时，先在经制绒的N型硅片的正面进行硼浆印刷，再在高温加热和无氧条件下对N型硅片的该正面进行一次硼扩推结来同时形成P-N结的轻掺杂区和重掺杂区，并在一次硼扩推结与热氧化形成第一硼硅剥离层的步骤之间进行一次酸洗，由此不仅能够解决N型硅片的绒面易被损伤的问题，而且还能够确保太阳电池具有较高光电转换效率的同时，能够大幅度简化工艺流程，更重要的是同时还能够避免漏电失效等问题，从而进一步提高电池转换效率。

本申请先在经过制绒的N型硅片的正面与电极接触的部位印刷硼浆并烘干，然后在高温加热无氧的条件下将硼浆内的硼推进至硅片表面形成P-N结。通过先印刷硼浆，再一次硼扩使得轻掺杂区和重掺杂区同时形成，一方面能够避免激光法制作选择性发射极带来的问题：即，一是可避免因激光能量高而容易导致的N型硅片绒面损伤，提高硅片合格率，进而提高太阳电池的产品良率；二是通过一次硼扩即可同时形成P-N结的轻掺杂区和重掺杂区，无需多次扩散，参数控制更加稳定，比起需要先形成轻掺杂区、再形成重掺杂区的操作步骤来说，能够简化工艺流程，减少工艺时间，减少工艺操作失误，能够进一步保证硼扩的稳定推进，从而保证轻掺杂区和重掺杂区的所需的硼扩浓度，在降低重掺杂区与电极接触部分的方阻提升电池转换效率的同时，能够使得轻掺杂区和重掺杂区的方阻变化幅度缩小，电池片的整体稳定性得以提高，能够提高电池片的良率。另一方面，同时形成轻掺杂区和重掺杂区能够大幅度降低生产时间和能耗，从而大幅度降低生产成本，有利于大范围推广生产，能够适应于多种N型晶硅太阳电池的生产和应用。

同样重要地，本申请在印刷硼浆以及加热无氧硼扩的步骤之后、加热氧化形成第一硼硅玻璃的步骤之前，通过酸洗N型硅片，能够除去N型硅片上的残留硼浆，避免残留硼浆中的含碳有机物在后续加热氧化形成第一硼硅玻璃的过程中进入N型硅片，造成N型硅片晶格缺陷，太阳电池出现漏电失效等问题，能够进一步提高太阳电池的良率及转换效率，从而间接降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要的使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中太阳电池的制备方法流程图；

图2是本申请实施例所提供的一种太阳电池的正面结构示意图。

图标：100、太阳电池；1、轻掺杂区；2、重掺杂区；3、正电极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分（具体的种类和构造可能相同也可能不同），并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明。

选择性发射极(selectiveemitter，SE)结构，即在电极与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂（即形成重掺杂区），而在电池其他区域进行低浓度掺杂（即形成轻掺杂区），但是相关技术中制作选择性发射极其重掺杂区的接触方阻较高，使得俄歇复合降低，太阳电池的转换效率提升受限。

相关技术中选择性发射极结构的制作技术主要采用激光法进行硼源扩散掺杂，即在进行硼扩时利用激光的高能量将硼源推进到N型硅片内形成选择性发射电极。在利用激光能量进行硼扩的过程中，高功率的激光容易在激光照射区域造成硅片的绒面损伤，从而影响硅片后续的钝化工艺，而如果激光的能量不足会难以将硼推进硅片内，导致重掺杂区无法达到硼扩浓度要求。而同时兼顾激光的波长、脉冲频率和功率等关键参数较为复杂和困难，激光功率控制的不稳定使得硅片在加工过程中容易出现绒面损伤等现象，或是硅片表面的掺杂浓度也难以稳定平衡，再加上激光工艺通过两次扩散先后形成轻掺杂区和重掺杂区，每次扩散耗能极高，生产成本较高，且两次扩散工艺繁琐复杂，难以满足电池片的大规模生产。在其他制作选择性发射极结构的工艺中，也会存在漏电失效等问题，上述问题最终都会对电池片的性能造成影响。因此目前太阳电池的制作技术很难在解决选择性发射极结构在制造过程中的硅片损伤、漏电失效、工艺复杂以及成本较高等问题的同时，还能够提高电池片的俄歇复合，并提高其开路电压、填充因子等参数，提高电池片的转换效率以及电池片质量稳定性，使得电池片大规模生产和应用。

本申请基于此，请参阅图1，本申请提供一种太阳电池的制备方法以解决上述问题，具体地，该制备方法包括以下步骤：

提供经过制绒的N型硅片；

在所述N型硅片的正面印刷硼浆并烘干；

使用酸性溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片；

进行后处理得到所述太阳电池。

本申请实施例提供的制备方法，能够解决现有技术中存在的硅片损伤、漏电失效以及工艺复杂等问题，在提高太阳电池各项性能的同时，保证太阳的电池良率以及整体稳定性，而且该制备方法工艺流程简单，能够大幅度降低生产成本和加工时间，适用于多种N型晶硅太阳电池片的制备，能够大规模加工生产。

具体地，先在经过制绒的N型硅片的正面与电极接触的部位印刷一定浓度的硼浆并烘干，然后在加热无氧的条件下将硼浆内的硼推进至硅片表面形成P-N结。通过一次硼扩使得轻掺杂区和重掺杂区同时形成，一方面能够避免难以稳定控制激光功率造成的影响：即：第一点，能够减少硅片的绒面损伤，使得硅片金字塔绒面结构更加均匀一致，进而能够加强对光的吸收，提高硅片良率及转换效率；第二点，通过一次扩散即可同时形成P-N结的轻掺杂区和重掺杂区，无需多次扩散，参数控制误差更小，简化工艺流程，减少工艺时间，减少工艺操作失误，能够进一步保证硼扩的稳定推进，从而保证轻掺杂区和重掺杂区的所需的硼扩浓度。在降低重掺杂区与电极接触部分的方阻提升电池转换效率的同时，能够使得轻掺杂区和重掺杂区的方阻变化幅度缩小，电池片的整体稳定性得以提高，能够提高电池片的良率。另一方面，同时形成轻掺杂区和重掺杂区能够大幅度降低生产时间和能耗，从而大幅度降低生产成本，有利于大范围推广生产，能够适应于多种N型晶硅太阳电池的生产和应用。

在上述已经大量简化工艺步骤，大幅度减少工艺生产时间的基础上，能够在印刷硼浆以及加热无氧硼扩后，加热氧化形成第一硼硅玻璃前，有足够的预留时间对N型硅片进行酸洗，能够除去硼扩后N型硅片上的残留硼浆，避免残留硼浆中的含碳有机物在后续加热氧化中进入硅片，造成硅片晶格缺陷，引起电池片出现漏电失效等问题，能够进一步提高电池片的良率及转换效率，从而间接降低生产成本。

需要说明的是，在太阳电池制备的相关技术中，虽然也会使用酸性溶液进行酸洗，但是往往是在加热氧化形成BSG层（即硼硅玻璃层）完成硅片正面的结构制作之后才进行，其主要目的是去除加热氧化步骤中因沉积氧化硅等材料而出现的硅片背面绕镀问题，以及硅片边缘的P-N结等多余材料，最终是为了能够继续在硅片背面形成钝化层等结构而做的清洗准备。然而本申请进行酸洗并不是在完成硅片正面的结构制作之后才进行，而是在一次性硼扩分别得到轻掺杂区和重掺杂区的步骤之后，在加热氧化形成第一硼硅玻璃层的步骤之前就进行，其主要目的是通过去除残余硼浆来去除这些硼浆中的含碳有机物，避免这些含碳有机物在加热氧化形成第一硼硅玻璃层的过程中进入硅片造成硅片晶格缺陷，由此来避免加热氧化这一步骤可能导致的太阳电池漏电失效的问题。

此外，也正由于本申请是通过先印刷硼浆，再高温加热进行一次硼扩来得到同时具有轻掺杂区和重掺杂区的P-N结，简化了工艺流程，故能够在加热氧化形成第一硼硅玻璃的步骤之前进行酸洗，既能够解决漏电失效的问题，又不会因增加该酸洗步骤而使工艺耗时大幅增加。然而如果是采用激光硼扩来形成选择性发射极，虽然也能够分别得到轻掺杂区和重掺杂区，但在该方法中实际是先形成了轻掺杂区，而后在激光推料后的热氧化步骤才能真正同时形成重掺杂区和硼硅玻璃层，故其通常不会在热氧化形成BSG的步骤之前进行酸洗。

需要进行说明的是，经切片、研磨、倒角、抛光等多道工序加工成的硅片，其表面已吸附了各种杂质，如颗粒、金属粒子、硅粉粉尘及有机杂质，在进行扩散前需要进行清洗，消除各类污染物以及机械损伤层，且清洗的洁净程度直接影响着太阳电池片的成品率和可靠率。一些实施例中，在提供经过制绒的N型硅片的步骤中，使用体积分数为1 %~3 %的NaOH水溶液制绒，使用体积分数为25%~40%的H₂O₂溶液和体积分数为1%~5%的KOH水溶液清洗所述N型硅片30 s~60 s。示例性地，NaOH水溶液的体积分数包括该体积百分比范围内的任一点值，例如NaOH溶液的体积分数为1 %、1.5%、2%、2.5%、3%等。H₂O₂溶液的体积分数包括该体积百分比范围内的任一点值，例如H₂O₂溶液的体积分数为25%、30 %、35 %、40%等。KOH水溶液的体积分数包括该体积百分比范围内的任一点值，例如KOH溶液的体积分数为1%、1.5 %、2 %、2.5%、3 %、3.5 %、4%、4.5 %、5 %等。也包括该清洗时间范围内的任意点值，例如清洗时间为30s、40s、50s、60s等。由此，能够对N型硅片进行双面制绒并清洗，得到均匀一致的金字塔绒面结构，利于太阳电池片对光的吸收，从而提高太阳电池的转换效率。

本申请采用的硼浆的主要组分为硼酸和有机物，能够在市面购买得到。采用丝网印刷机在N型硅片的正面印刷硼浆。一些实施例中，在N型硅片的正面印刷硼浆并烘干的步骤中，硼浆的浓度为3%-10%，烘干的温度为150℃~200℃，烘干的时间为30s~80 s。硼酸在硼浆的质量浓度包括该质量浓度百分比范围内的任一点值，例如硼浆的质量浓度为3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%等，本实施例对此不做具体限定。当硼浆的质量浓度低于3%时，难以保证重掺杂区的掺杂浓度，进行硼扩推结后，重掺杂区由于硼掺杂浓度过低，无法与轻掺杂区形成方阻差，无法有效降低接触电阻，影响太阳电池的转换效率的提升。当硼浆的质量浓度高于10%时，在烘干时及后续硼扩推结高温进管时硼易随有机物挥发。将硼浆的浓度设置为该范围内，使得轻掺杂区和重掺杂区具有合适的掺杂浓度，能够有效降低发射极与正电极的接触电阻，从而能够有效提高填充因子，提高太阳电池的转换效率。

示例性地，烘干的温度包括该温度范围内的任一点值，例如烘干的温度为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等。示例性地，烘干的时间包括该时间范围内的任一点值，例如烘干的时间为30s、40s、50s、60s、70s、80s等。本实施例对此不做具体限定。当烘干时间低于30 s时，硼浆中有机物中的溶剂（例如水等物质）未挥发掉，硼浆在后续加工过程中容易被机械手等夹具蹭掉，当烘干时间超过80 s时，影响太阳电池的加工生产成本。

一些实施例中，在加热和无氧的条件下对印刷有所述硼浆的N型硅片进行硼扩推结的步骤中，进行硼扩推结的温度为950℃~1050℃，压强等于或者小于0.1 MPa，进行硼扩推结的时间为20 min~60 min，使用的硼源为BCl₃蒸汽和/或BBr₃蒸汽。印刷硼浆后进入管式硼扩散炉进行硼扩推结，硼源蒸汽和O₂在较低低的温度范围内即800℃~850℃发生反应，实现低浓度的硼源沉积，然后升温至硼扩推结温度950℃~1050℃，低浓度硼源蒸汽的沉积和高浓度硼浆利用浓度差和分子热运动，使硼扩散进入硅片中，低浓度硼源沉积推结形成P-N结的轻掺杂区，高浓度硼浆推结形成P-N结的重掺杂区，由此在丝网印刷硼浆后，能够通过一次硼扩推结同时形成轻掺杂区和重掺杂区。在管式硼扩散炉中，控制为无氧加热的条件下进行硼扩推结，能够使得P-N结轻掺杂区和重掺杂区的结深更深，在后处理采用丝网印刷铝浆沉积钝化氧化铝薄膜层时不会被烧穿，能够提高P-N结的可靠性和稳定性。示例性地，硼扩推结的温度包括该温度范围内的任一点值，例如硼扩推结的温度可为950℃、970℃、990℃、1010℃、1040℃、1050℃等。当硼扩推结温度低于950℃时，重掺杂区的结深会小于1μm，在印刷形成正电极时，重掺杂区容易被烧穿；当硼扩推结温度高于1050℃时，太阳电池容易出现同心圆的不良等问题。硼扩推结的压强包括该压强范围内的任一点值，例如硼扩推结的压强可为0.1MPa、0.09MPa、0.08MPa、0.07MPa、0.06MPa、0.05MPa等。硼扩推结的时间包括该时间范围内的任一点值，例如硼扩推结的时间可为20min、30min、40min、50min、60min等。硼源可仅为BCl₃（三氯化硼）蒸汽或BBr₃（三溴化硼）蒸汽或者也可为二者的混合气体，本实施例对此不做具体限定。可以理解的是，三溴化硼蒸汽具有良好的扩散均匀性，三氯化硼的副产物对石英器件基本无损伤。

在此温度、压强以及时间范围以及硼源种类的控制下，一方面能够降低对硅片的损伤，另一方面能够实现精准的硼掺杂，从而保证轻掺杂区和重掺杂区的掺杂质量和掺杂浓度，从而能够有效降低接触方阻，提升开路电压，提高填充因子，提高电池转换效率。

一些实施例中，在上述工艺条件下形成的P-N结，其轻掺杂区的推结深度为0.5μm~1μm，重掺杂区的推结深度为1.2μm~2μm。示例性地，轻掺杂区的推结深度包括该深度范围内的任一点值，例如0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm等。重掺杂区的推结深度包括该深度范围内的任一点值，例如1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm等，本实施例对此不做具体限定。此推结深度范围内的轻掺杂区和重掺杂区使得P-N结与电极接触电阻有效降低，能够提高填充因子，提高太阳电池的转换效率。

一些实施例中，轻掺杂区的扩散方阻为120 ohm/squ~250 ohm/squ，重掺杂区的扩散方阻为40 ohm/squ~100 ohm/squ。示例性地，轻掺杂区的扩散方阻包括该方阻范围内的任一点值，例如120 ohm/squ、140 ohm/squ、160ohm/squ、180 ohm/squ、200ohm/squ、220ohm/squ、240ohm/squ、250 ohm/squ等。重掺杂区的扩散方阻包括该方阻范围内的任一点值，例如40 ohm/squ、50ohm/squ、60 ohm/squ、70ohm/squ、80 ohm/squ、90ohm/squ、100ohm/squ等。由此，在轻掺杂区和重掺杂区的协同作用下，能够降低硅片和电极之间的接触方阻，又提高了硅片表面的俄歇复合，能够提升开路电压，从而提高太阳电池的填充因子，进而提高太阳电池的转换效率。

在硼扩推结后，硅片上会残留部分硼浆，硼浆中的含碳有机物通常是以化学或物理吸附的方式结合于硅片表面或包埋于硅片自身的氧化膜中。这些含碳有机物会造成硅片的晶格缺陷，从而严重影响太阳电池器件的性能、可靠性以及成品率。因此，在加热氧化形成第一硼硅玻璃前，使用酸性溶液清洗经硼扩推结后的N型硅片，能够有效地去除残留硼浆，而不侵蚀和破坏硅片表面或导致表面粗糙化。一些实施例中，使用酸性溶液清洗经硼扩推结后的N型硅片的步骤中，清洗的时间为10 s~60 s，酸性溶液为体积分数为10%~15%的HF溶液。使用槽式清洗机清洗N型硅片能够清洗地更加彻底。示例性地，清洗的时间包括该时间范围内的任一点值，例如清洗的时间可为10s、20s、30s、40s、50s、60s等，清洗时间低于10s时含碳有机物不能完全洗去，清洗时间超过60s时，会导致推结形成的P-N结被破坏且耗时过长，增加成本。可选地，酸性溶液为强酸性溶液，可选用氢氟酸、硝酸、硫酸等强酸性溶液。可以理解的是，如果采用弱酸性物质或者弱碱性物质进行清洗，在没有强酸性溶液浸泡的情况下，清洗后的硅片表面依然有一层不同价态硅氧化物存在，常规的弱酸性物质和弱碱性物质清洗对硅片表面的硅氧化膜都没有去除作用，含碳有机物仍残留在硅片的表面。使用强酸性溶液浸泡后清洗的硅片，复合价态硅氧化物能够被完全去除，含碳有机物也能够被完全去除。优选地，可选用氢氟酸进行清洗，能够将硅片表面的自然氧化膜去掉，更加有利于包埋于氧化层内的含碳有机物的去除。

一些实施例中，对清洗后的所述N型硅片的正面进行加热氧化形成第一硼硅玻璃层的步骤中，加热氧化的温度为950℃~1050℃，氧气流量为10000sccm~20000 sccm，压强等于或者小于0.1 MPa，加热氧化的持续时间为30 min~150 min。采用管式扩散炉对N型硅片进行热氧化。示例性地，加热氧化的温度包括该温度范围内的任一点值，例如加热氧化的温度可为950℃、970℃、990℃、1010℃、1020℃、1050℃等。氧气流量包括该流量范围内的任一点值，例如氧气流量可为10000 sccm、12000sccm、14000 sccm、16000sccm、18000 sccm、20000sccm等。加热氧化的压强包括该压强范围内的任一点值，例如加热氧化的压强可为0.1MPa、0.09MPa、0.08MPa、0.07MPa、0.06MPa、0.05MPa等。加热氧化的持续时间包括该时间范围内的任一点值，例如持续时间可为30min、60min、90min、120min、150min等。加热氧化工艺形成第一硼硅玻璃层的厚度为100 nm以上，包括该厚度范围内的任一点值，例如可为100nm、120nm、140 nm、160nm、180 nm等。由于在太阳电池的制备工艺中，在制备完成制作选择性发射极的后续操作中，通常还会进行RCA清洗操作。上述技术方案中，在制备完成选择性发射极后重新形成第一硼硅玻璃层，能有效防止RCA清洗操作时对N型硅片的正面造成过刻，能有效保护选择性发射极等结构。

一些实施例中，进行后处理得到太阳电池的步骤包括：

去除N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积60nm~150nm的非晶硅薄膜晶体结构；

利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜；

去除所述在所述背面沉积60 nm~150 nm的非晶硅薄膜晶体结构步骤中绕镀到所述正面的第一氧化层以及去除所述利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜步骤中生成的第二氧化层；

在所述正面沉积氧化铝薄膜用于钝化，并在所述正面沉积第一氮化硅薄膜用于减反射；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜用于钝化；

制作电极。

在本申请提供的太阳电池的制备工艺中，可以根据实际需求增加制备其他功能层结构的步骤，其他功能层结构例如但不限于为减反射氮化硅薄膜层、多晶硅薄膜层、钝化氧化铝薄膜层、钝化氮化硅薄膜层等。

在太阳电池正面形成选择性发射极的步骤之后还包括对进行后处理步骤，即首先采用链式HF机去除N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层。然后采用PECVD设备继续在该N型硅片的背面沉积60nm~150 nm的非晶硅薄膜晶体结构；该非晶硅薄膜晶体结构的厚度包括该厚度范围内的任一点值，例如可为60 nm、80nm、100 nm、120nm、140 nm、160nm等，本实施例对此不作具体限定。

接着进行退火操作，利用氮气或氧气在加热条件下使非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜，采用管式退火炉，在950 ℃-1000 ℃的温度下，利用氮气或氧气反应30min-60 min，使该非晶硅薄膜晶体结构转变形成poly-Si多晶硅薄膜层，示例性地，该温度包括该范围内的任一点值，该温度可为950 ℃、970℃、990 ℃、1010 ℃、1020℃、1050 ℃等，反应时间包括该时间范围内的任一点值，该时间可为30 min、40min、50 min、60min等，本实施例对此不作具体限定。

接下来采用链式HF机去除在N型硅片背面沉积非晶硅薄膜晶体结构步骤中绕镀到正面的第一氧化层以及在所述非晶硅薄膜晶体结构转化为多晶硅薄膜步骤中生成的第二氧化层。继续采用PEALD设备或PECVD设备在N型硅片的正面沉积氧化铝薄膜层用于钝化，并在N型硅片正面沉积第一氮化硅薄膜层用于减反射，氧化铝薄膜层的沉积厚度可为100 nm~150 nm，包括该沉积厚度范围内的任一点值，例如氧化铝薄膜层的沉积厚度可为100 nm、110nm、120 nm、130nm、140 nm、150nm等。第一氮化硅薄膜层的沉积厚度可为100 nm-150nm，包括该沉积厚度范围内的任一点值，例如第一氮化硅薄膜层的沉积厚度可为100 nm、110nm、120 nm、130nm、140 nm、150nm等，本实施例对上述厚度并不做具体限定。采用所述PECVD设备在N型电池的背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化，该第二氮化硅薄膜层的沉积厚度可为50 nm~100 nm，包括该沉积厚度范围内的任一点值，例如第二氮化硅薄膜的沉积厚度可为50 nm、60nm、70 nm、80nm、90 nm、100nm。

最后通过在N型硅片的正面和背面进行丝网印刷，制作正电极3和负电极，请参阅图2，正电极3与重掺杂区2接触，轻掺杂区1位于正电极3之间，从而能够形成完整的太阳电池100。

本申请还提供一种太阳电池，由上述所言制备方法制作而成，该太阳电池可为钝化接触太阳电池、异质结太阳电池、背接触太阳电池或叠层太阳电池等多种类型太阳电池的制备。

一些实施例中，该太阳电池的俄歇复合比例为25.40 %~25.44 %，开路电压为0.7175V~0.7188V，短路电流为13.88 A~13.89 A，填充因子为84.13%~84.3 %。

下面将结合实施例以及测试数据对本申请制备的太阳电池的性能进行介绍。

实施例一

使用体积分数为1%的NaOH水溶液制绒，使用体积分数为30 %的H₂O₂溶液和体积分数为3%的KOH水溶液清洗所述N型硅片30s；

在所述N型硅片的正面印刷质量浓度为7 %的硼浆，在200℃烘干60 s；

在1040℃，压强为0.1 MPa以及无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行采用BCl₃蒸汽进行硼扩推结30 min，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结；

使用体积分数为10%的HF溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片30s，以除去残留硼浆；

对清洗后的所述N型硅片的正面在1040 ℃，氧气流量为10000sccm，压强为0.1MPa的条件下热氧化30min形成第一硼硅玻璃层；

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积120nm的非晶硅薄膜晶体结构；

去除所述在所述背面沉积120 nm的非晶硅薄膜晶体结构步骤中绕镀到所述正面的第一氧化层以及去除在所述利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜层步骤中生成的第二氧化层；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

实施例二

使用体积分数为3%的NaOH水溶液制绒，使用体积分数为25 %的H₂O₂溶液和体积分数为1%的KOH水溶液清洗所述N型硅片60s；

在所述N型硅片的正面印刷质量浓度为3 %的硼浆，在150℃烘干30 s；

在950℃，压强为0.09 MPa以及无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行采用BCl₃蒸汽进行硼扩推结20 min，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结；

使用体积分数为15 %的HF溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片10s，以除去残留硼浆；

对清洗后的所述N型硅片的正面在950 ℃，氧气流量为15000sccm，压强为0.09MPa的条件下热氧化100min形成第一硼硅玻璃层；

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积150nm的非晶硅薄膜晶体结构；

去除所述在所述背面沉积150 nm的非晶硅薄膜晶体结构步骤中绕镀到所述正面的第一氧化层以及去除在所述利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜层步骤中生成的第二氧化层；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

实施例三

使用体积分数为2%的NaOH水溶液制绒，使用体积分数为40 %的H₂O₂溶液和体积分数为5%的KOH水溶液清洗所述N型硅片45s；

在所述N型硅片的正面印刷质量浓度为10 %的硼浆，在170℃烘干80 s；

在1050℃，压强为0.09 MPa以及无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行采用BCl₃蒸汽和BBr₃蒸汽进行硼扩推结60 min，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结；

使用体积分数为10 %的HF溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片60s，以除去残留硼浆；

对清洗后的所述N型硅片的正面在1050 ℃，氧气流量为20000sccm，压强为0.1MPa的条件下热氧化150min形成第一硼硅玻璃层；

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积60nm的非晶硅薄膜晶体结构；

去除所述在所述背面沉积60nm的非晶硅薄膜晶体结构步骤中绕镀到所述正面的第一氧化层以及去除在所述利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜层步骤中生成的第二氧化层；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

实施例四

使用体积分数为1%的NaOH水溶液制绒，使用体积分数为30 %的H₂O₂溶液和体积分数为4%的KOH水溶液清洗所述N型硅片30s；

在所述N型硅片的正面印刷质量浓度为8 %的硼浆，在150℃烘干50 s；

在1000℃，压强为0.1 MPa以及无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行采用BBr₃蒸汽进行硼扩推结40 min，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结；

使用体积分数为12 %的HF溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片30s，以除去残留硼浆；

对清洗后的所述N型硅片的正面在950 ℃，氧气流量为20000sccm，压强为0.1 MPa的条件下热氧化90min形成第一硼硅玻璃层；

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积60nm的非晶硅薄膜晶体结构；

去除所述在所述背面沉积60 nm的非晶硅薄膜晶体结构步骤中绕镀到所述正面的第一氧化层以及去除在所述利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜层步骤中生成的第二氧化层；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

对比例一

在1060℃，压强为0.1 MPa以及无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行采用BCl₃蒸汽进行硼扩推结30min，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结，其余步骤与实施例一均相同。

对比例二

在1040℃，压强为0.1 MPa以及氧气流量为300sccm的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行采用BCl₃蒸汽进行硼扩推结30min，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结，其余步骤与实施例一均相同。

对比例三

使用体积分数为1%的NaOH水溶液制绒，使用体积分数为30%的H₂O₂溶液和体积分数为3%的KOH水溶液清洗所述N型硅片30s；

在1040℃，压强为0.1 MPa以及无氧的条件下对所述N型硅片进行采用BCl₃蒸汽进行硼扩推结30 min，使所述N型硅片的正面形成仅具有轻掺杂区的P-N结；

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积120nm的非晶硅薄膜晶体结构；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

对比例四

在1040℃，压强为0.1 MPa以及无氧的条件下对所述N型硅片进行采用BCl₃蒸汽进行硼扩推结30min，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结；

使用体积分数为10%的HF溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片30s；

对清洗后的所述N型硅片的正面在1040℃，氧气流量为10000 sccm，压强为0.1MPa的条件下热氧化30 min形成第一硼硅玻璃层；

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积120nm的非晶硅薄膜晶体结构；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

对比例五

在所述N型硅片的正面印刷质量浓度为7 %的硼浆，在200 ℃烘干60s；

在1040℃，压强为0.1 MPa以及无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行采用BCl₃蒸汽进行硼扩推结30min，使所述N型硅片的正面形成同时具有重掺杂区和轻掺杂区的P-N结；

对所述N型硅片的正面在1040℃，氧气流量为10000 sccm，压强为0.1MPa的条件下热氧化30 min形成第一硼硅玻璃层；

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积120nm的非晶硅薄膜晶体结构；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

对比例六

使用体积分数为10 %的HF溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片70s，以除去残留硼浆，其余步骤与实施例1均相同。

性能测试

本申请对所提供的一种太阳电池，使用halm测试分选设备进行俄歇复合测试和开路电压、短路电流以及填充因子的性能测试，halm机为模拟太阳光的设备，再配以电子负载，数据采集和计算等设备，用于测试光伏器件（包括太阳电池）的电性能，如：Eta、Voc、A、FF、Irev2等参数，这些参数用于反应太阳电池的性能。控制测试的太阳电池的硅片为182尺寸，校准光强为1000±50W/m²，实验测试结果如下，其中Eta代表俄歇复合，Voc代表开路电压，A代表短路电流，FF代表填充因子，Irev2代表12V反向电压下的漏电流。

表一、太阳电池的性能测试结果

样品编号	Eta	Voc	A	FF	IRev2
						实施例一	25.44%	0.7188V	13.88A	84.3%	0.18
实施例二	25.40%	0.7181V	13.88A	84.23%	0.34
						实施例三	25.41%	0.7183V	13.87A	84.26%	0.46
实施例四	25.40%	0.7186V	13.88A	84.21%	0.38
						对比例一	25.30%	0.7175V	13.88A	84.13%	0.33
对比例二	25.34%	0.7174V	13.88A	84.18%	0.25
						对比例三	25.04%	0.7112V	13.88A	83.0%	0.15
对比例四	25.13%	0.7123V	13.87A	83.7%	0.28
						对比例五	25.08%	0.7129V	13.87A	83.2%	2.78
对比例六	25.31%	0.7172V	13.87A	84.2%	0.54

本申请对实施例一、二、三、四及对比例一、二、三、四、五、六提供的十种太阳电池样品进行了电性能测试，俄歇复合能够表征选择性发射极与电极接触后方阻降低。填充因子越高，说明电池的性能越好，电池的转换效率越高。Irev2代表12V反向电压下的漏电流，漏电流越大，说明太阳电池的漏电失效情况越严重。需要进行强调说明的是，太阳电池在转换效率的提升上具有相当大的难度，太阳电池在性能参数上有0.1%的提升就能够实现巨大的产值收益。实施例一的各种参数条件最佳，其性能测试结果上述各种指标也都最佳，实施例一与对比例一相比，对比例一的硼扩推结的温度过高为1060℃，超出可选地温度范围，由此太阳电池的各项性能参数降低。实施例一与对比例二相比，对比例二在有氧条件下，无氧条件下能够将P-N结的推结得更深，使得在后处理形成钝化氧化铝薄膜层时的过程中，太阳电池硅片不会被烧穿，太阳电池的可靠性更好，转换效率也更高。实施例一与对比例三相比，对比例三没有印刷硼浆、清洗硼浆以及热氧化形成第一硼硅玻璃层三个步骤，太阳电池的各项性能都显著降低。实施例一与对比例四、对比例五以及对比例六相比，对比例四没有清洗硼浆这一步骤，对比例五没有印刷硼浆这一步骤，对比例六清洗硼浆的时间过长，太阳电池的性能均有降低。可见本申请的关键工艺步骤对太阳电池的性能具有较为重要的影响，本申请方案的各个步骤都紧密相关，缺少任何一步都会影响太阳电池的各项电性能参数，从而影响太阳电池的转换效率。

由此，本申请提供一种太阳电池的制备方法，该方法制备的太阳电池能够解决现有技术中存在的硅片损伤、漏电失效、工艺复杂等问题，在提高太阳电池各项性能指标的同时，保证太阳的电池良率以及整体生产稳定性，而且该制备方法工艺流程简单，能够大幅度降低生产成本和加工时间，适用于TOPcon、HIT、IBC等多种N型晶硅太阳电池片的制备，能够大规模加工生产。

以上对本发明实施例公开的一种太阳电池及其制备方法进行了详细的介绍，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一种太阳电池及其制备方法及其核心思想：同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种太阳电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

提供经过制绒的N型硅片；

在所述N型硅片的正面印刷硼浆并烘干；

使用酸性溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片；

进行后处理得到所述太阳电池。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述使用酸性溶液清洗经硼扩推结后的所述N型硅片的步骤中，清洗的时间为10 s~60 s，所述酸性溶液为体积分数为10 %~15 %的HF溶液。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在加热和无氧的条件下对印刷有所述硼浆的所述N型硅片进行硼扩推结的步骤中，进行硼扩推结的温度为950℃~1050 ℃，压强等于或者小于0.1MPa，进行硼扩推结的时间为20min~60 min，使用的硼源为BCl₃蒸汽和/或BBr₃蒸汽。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述轻掺杂区的推结深度为0.5μm~1μm，所述重掺杂区的推结深度为1.2μm~2 μm。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述轻掺杂区的扩散方阻为120ohm/squ~250 ohm/squ，所述重掺杂区的扩散方阻为40ohm/squ~100 ohm/squ。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述N型硅片的正面印刷硼浆并烘干的步骤中，所述硼浆的质量浓度为3%~10 %，烘干的温度为150℃~200 ℃，烘干的时间为30s~80 s。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提供经过制绒的N型硅片的步骤中，使用体积分数为1 %~3 %的NaOH水溶液制绒，使用体积分数为25 %~40 %的H₂O₂溶液和体积分数为1 %~5 %的KOH水溶液清洗所述N型硅片30 s~60 s；和/或，

所述对清洗后的所述N型硅片的正面进行加热氧化形成第一硼硅玻璃层的步骤中，加热氧化的温度为950℃~1050 ℃，氧气流量为10000sccm~20000 sccm，压强等于或者小于0.1MPa，加热氧化的持续时间为30min~150 min。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述进行后处理得到所述太阳电池的步骤包括：

去除所述N型硅片的背面硼扩绕镀的第二硼硅玻璃层；

在所述背面沉积60 nm~150 nm的非晶硅薄膜晶体结构；

去除所述在所述背面沉积60 nm~150 nm的非晶硅薄膜晶体结构步骤中绕镀到所述正面的第一氧化层以及去除所述利用氮气或氧气在加热条件下使所述非晶硅薄膜晶体结构转变形成多晶硅薄膜层步骤中生成的第二氧化层；

在所述背面沉积第二氮化硅薄膜层用于钝化；

制作电极。

9.一种太阳电池，其特征在于，由如权利要求8所述的制备方法制作而成，所述太阳电池为钝化接触太阳电池、异质结太阳电池、背接触太阳电池或叠层太阳电池。

10.根据权利要求9所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池的俄歇复合比例为25.40%~25.44 %，开路电压为0.7175V~0.7188 V，短路电流为13.88A~13.89 A，填充因子为84.13%~84.3 %。