CN116314375A - 一种基于硼浆印刷的TOPCon电池及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于硼浆印刷的TOPCon电池。所述电池包括硅基层，在所述硅基层的一侧形成硼掺杂层，所述硼掺杂层包括第一掺杂区域和第二掺杂区域，所述第一掺杂区域和第二掺杂区域在硅基层的表面上呈图形化排布；所述第一掺杂区域为硼轻掺杂区域，所述第二掺杂区域为硼重掺杂区域；其中，所述第二掺杂区域为掺杂不同浓度硼的区域。创造性使用不同浓度的硼浆料，达成不同结型的PN结；进而达到提高电池转化效率的目的。

Description

一种基于硼浆印刷的TOPCon电池及其制备工艺
技术领域
本申请涉及晶硅太阳能电池领域，尤其涉及一种基于硼浆印刷的TOPCon电池及其制备工艺。
背景技术
2020年，德国Fraunhofer ISE研究所通过优化poly-Si薄膜的制备工艺、选择性发射极(SE)技术和电池结构，制备出小面积的太阳电池，效率突破到26.0％。相较于其他常规的TOPCon太阳电池，SE(选择性发射极)TOPCon电池可以明显提高太阳电池的光电转换效率；目前国内P型电池98％产能使用激光SE技术，许多光伏企业已经实现TOPCon SE技术小批量生产。因此，TOPCon采用SE技术量产化成为必然趋势。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种基于硼浆印刷的TOPCon电池及其制备工艺。
硼浆印刷制备TOPCon的选择性发射极，主要的技术路线主要有如下两种：
一种是采用高温BCl3进行轻扩散，形成初步PN结，然后进行激光打点、电极区域硼浆印刷、高温烘干进行有机脱离，最后进行高温推进，形成最终PN结；另外一种是硅片表面绒面成型后，进行激光打点、电极区域硼浆印刷、高温烘干进行有机脱离，然后采用高温BCl3进行轻扩散，同步推进电极区域硼进行推进。
本申请具体技术方案如下：
1.一种基于硼浆印刷的TOPCon电池，其中，所述电池包括硅基层，在所述硅基层的一侧形成硼掺杂层，所述硼掺杂层包括第一掺杂区域和第二掺杂区域，所述第一掺杂区域和第二掺杂区域在硅基层的表面上呈图形化排布；所述第一掺杂区域为硼轻掺杂区域，所述第二掺杂区域为硼重掺杂区域。
2.根据项1所述的电池，所述第二掺杂区域中硼的掺杂浓度为2×1020-6×1020个/cm3。
3.根据项2所述的电池，所述第二掺杂区域为使用硼浆丝网印刷而后高温推进所形成的重掺杂区域。
4.根据项2所述的电池，硼浆印刷中硼浆所含的硼化合物的比例为0.1-20％；优选为1-10％。
5.根据项1所述的电池，所述第二掺杂区域包括若干栅线，所述栅线的个数为100-200根，优选为120-160根，栅线的宽度为15-80μm；优选为28-60μm。
6.根据项1所述的电池，所述硼掺杂层背离硅基层的一侧设置有能够起到保护作用的钝化层，优选所述钝化层为氧化铝层。
7.根据项1所述的电池，在硼掺杂层背离硅基层的一侧设置有能够起到减少阳光反射的减反层；优选所述减反层包括氮化硅层，进一步优选所述氮化硅层为绒面层。
8.根据项1所述的电池，在硅基层背离硼掺杂层的一侧设置有能够起到保护作用的钝化接触层，优选所述钝化接触层为能够形成表面钝化和载流子选择收集的氧化硅层和多晶硅层。
9.根据项1所述的电池，在硅基层背离硼掺杂层的一侧沉积有具有钝化效果的场钝化层，优选所述场钝化层为磷掺杂多晶硅层。
10.根据项1所述的电池，在场钝化层背离硅基层的一侧设置有能够起到保护作用的钝化保护层，优选所述钝化保护层为氮化硅钝化层。
11.一种基于硼浆印刷的新型TOPCon电池制备工艺，其中，
将制绒并硼扩后的N型硅片进行激光打点；
将具有不同浓度的硼浆印刷到激光打点后的N型硅片上；
将印刷后的硅片放入高温且通风的环境中烘干；
烘干后硅片在高温退火炉中对硼推进；
碱抛高温推进后的硅片，采用PECVD和/或PEALD方式进行镀膜，采用退火和RCA清洗方式对所镀膜进行处理。
12.根据项11所述的制备工艺，在N型硅片上激光打点时，激光为镭射激光，激光的直径为0.2-0.5mm。
13.根据项11所述的制备工艺，硼浆印刷的印刷方式为丝网印刷，使用刮板挤压网板进行印刷。
14.根据项13所述的制备工艺，在硼浆印刷时，印刷到硅片上形成栅线，所述栅线的个数为100-200根，优选为120-160根，栅线的宽度为15-80μm；优选为28-60μm。
15.根据项11所述的制备工艺，硼浆印刷中硼浆所含的硼化合物的比例为0.1-20％；优选为1-10％。
16.根据项11所述的制备工艺，在烘干硅片时，使用的温度为400℃以上的温度；优选为500℃以上的温度。
17.根据项11所述的制备工艺，在烘干硅片通风时，抽风总量大于2800m3/H；优选抽风总量大于3200m3/H；CDA通入量大于80m3/H；优选CDA通入量大于100m3/H。
18.根据项11所述的制备工艺，在高温退火炉中硼推进时，温度控制在700-1500℃；优选为900-1050℃。
19.根据项11所述的制备工艺，在碱抛时，使用链式HF机去除硅片背离印刷硼浆面的硼扩玻璃，再使用机械手将硅片转入到槽式碱抛机中，去除该表面和边缘部分的PN结。
20.根据项11所述的制备工艺，将碱抛后的硅片放入到管式PECVD设备中采用PECVD或PEALD方式沉积氧化硅层。
21.根据项20所述的制备工艺，在管式PECVD设备中通入SiH4和H2，采用PECVD的方式在氧化硅层上沉积多晶硅层，使氧化硅层与多晶硅层之间形成表面钝化。
22.根据项21所述的制备工艺，在管式PECVD设备中通入SiH4、PH3和H2，采用PECVD的方式在多晶硅层上沉积磷掺杂多晶硅层。
23.根据项22所述的制备工艺，在管式PECVD设备中通入SiH4和N2O，采用PECVD的方式在磷掺杂多晶硅层上沉积在清洗过程中起到保护作用的氧化硅掩膜层。
24.根据项23所述的制备工艺，在管式PECVD设备中对硅片镀膜完成之后，采用管式退火炉中控制退火气体为氮气，控制退火炉温度为600-1000℃，时间为60-120分钟，对硅片进行退火处理。
25.根据项24所述的制备工艺，将退火处理后的硅片进行RCA清洗：先经过链式氢氟酸清洗，去除绕度的氧化层和退火时生成的氧化层，再转入到碱槽中去除对晶硅层的绕度层。
26.根据项25所述的制备工艺，采用PEALD或PECVD方式在硼浆印刷层上沉积用于钝化的氧化铝层。
27.根据项26所述的制备工艺，采用PECVD方式在氧化铝层上沉积用于减少阳光反射的氮化硅层。
28.根据项25所述的制备工艺，采用PECVD方式在背离硼浆印刷层的侧面上沉积用于氢钝化的氮化硅钝化层。
有益效果
本申请的基于硼浆印刷的TOPCon电池，所述电池在硅片的正面绒面上印刷硼浆，形成选择性发射极，形成P++重掺杂区域。采用激光打点、丝网印刷、高温烘干、高温推进完成制备。本申请的电池能够有效降低表面复合，降低电极区域的接触电阻，提升电极区域的接触能力，达成高效的电子吸收，实现更高的电池转化效率。本申请采用高温推进的制备方式提效空间，创造性使用不同浓度的硼浆料，达成不同结型的PN结；进而达到提高电池转化效率的目的。相比于常规的激光SE技术，选择性发射极的P++结构可以进行灵活调整，且避免了激光SE带来的硅基损失，具有更多的匹配结构，技术空间大。另外，本申请在银铝浆高温烧结形成欧姆接触合金层时，提供了合金层厚度窗口，有助于提升产品量产的稳定性。
附图说明
图1是本申请电池结构示意图。
图中，1、氮化硅层；2、氧化铝层；3、第一掺杂区域；4、第二掺杂区域；5、硅基层；6、氧化硅层；7、多晶硅层；8、磷掺杂多晶硅层；9、氮化硅钝化层。
具体实施方式
下面对本申请做以详细说明。虽然显示了本申请的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然而所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
参考图1，本申请提供了一种基于硼浆印刷的TOPCon电池。包括硅基层5，在所述硅基层5的一侧形成硼掺杂层，所述硼掺杂层包括第一掺杂区域3和第二掺杂区域4，所述第一掺杂区域3和第二掺杂区域4在硅基层5的表面上呈图形化排布；所述第一掺杂区域3为硼轻掺杂区域，所述第二掺杂区域4为硼重掺杂区域；
在本领域中，定义在硅基层5上形成PN结的一侧为正面；硅基层5的另一面则为背面。
所述硅基层5为磷掺杂的N型硅片基底层，所述硼掺杂层为在硅基层5上进行硼掺杂所形成的层。硅基层5与硼掺杂层之间形成PN结，硅基层5与硼掺杂层共同作用进行光电转化。
掺杂是半导体制造工艺中，为纯的本征半导体引入杂质，使之电气属性被改变的过程。
在本申请中，硼掺杂是指将硼元素通过扩散的形式掺杂到硅片中，即将硼元素扩散掺杂到硅基层5中。
根据硼元素的掺杂浓度不同分为重掺杂和轻掺杂。所述硼重掺杂区域便是在硅基层5中硼掺杂浓度大于硼轻掺杂区域浓度的区域，此处仅为限定硼的掺杂浓度存在区别，并未对具体的掺杂浓度做限定。
所述硼掺杂层与硅基层5之间的交界平面会形成PN结。
第一掺杂区域3为硼轻掺杂区域，此区域可以降低少数载流子的整体复合几率，因此可以进行较好的表面钝化，进而减小电池的反向饱和电流，提高电池的开路电压和短路电流。
第二掺杂区域4为硼重掺杂区域，即为硼的掺杂浓度较高区域，此区域的电阻较小，因此可以提高载流子的收集率，从而提高电池的短路电流，进而达到提高电池的转化效率。
而所述第一掺杂区域3与第二掺杂区域4由于硼的掺杂浓度存在差异，因此在第一掺杂区域3和第二掺杂区域4之间形成有横向的高低结。可以显著的减少光生少数载流子的表面复合。
由于第二掺杂区域4与第一掺杂区域3之间硼掺杂浓度所存在的差异；导致硼掺杂层中存在大量的内建电场，这些内建电场有助于空穴和电子的选择性汇集，进一步的，提高电池光生载流子的收集，尤其是对高短波光载流子的收集率提升效果显著，进而提高电池的转化效率。
所述第二掺杂区域4中硼的掺杂浓度为2×1020-6×1020个/cm3。
具体的，所述第二掺杂区域4中硼的掺杂浓度为2×1020个/cm3、3×1020个/cm3、4×1020个/cm3、5×1020个/cm3、6×1020个/cm3、7×1020个/cm3、8×1020个/cm3、9×1020个/cm23、10×1020个/cm3。
所述第二掺杂区域4为使用硼浆印刷后经过高温推进所形成的重掺杂区域。
所述硼浆印刷所使用的印刷方式为丝网印刷。
丝网印刷工艺是指使用镂空丝网和印料，经刮印得到图形的方法。所使用的印料为硼浆。
丝网印刷法制得图案工序简单，生产效率高，有助于大量生产。使用丝网印刷法将硼浆印刷到硅基层5上，生产效率高，可以达到降低生产成本的目的。
所述硼浆中硼化合物的含量比例为0.01-30％；优选为0.1-20％；进一步优选为1-10％。
具体的，所述硼浆中硼化合物的含量比例为：0.01％、0.02％、0.04％、0.05％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.25％、0.26％、0.28％、0.3％、0.35％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％、5.5％、6.0％、6.5％、7.0％、7.5％、8.0％、8.5％、9.0％、9.5％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、22％、24％、25％、26％、28％、30％。
所述高温推进是指将印刷硼浆后的硅基层5放入到高温环境中进行烘干和推进。进而使得硼浆中的硼化合物掺杂到硅基层5中，进而在硅基层5上形成硼的重掺杂区域，即第二掺杂区域4。
在对硼浆进行高温烘干时使用的温度为400℃以上的温度；优选为500℃以上的温度。
具体的，硅基层5烘干时所使用的温度为：400℃、420℃、440℃、450℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、550℃、560℃、580℃、600℃、630℃、660℃、680℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃。
在对硼浆烘干后进行推进的温度控制在700-1500℃；优选为900-1050℃。
具体的，所述温度为：700℃、720℃、740℃、750℃、760℃、780℃、800℃、820℃、840℃、850℃、860℃、880℃、900℃、920℃、940℃、950℃、960℃、980℃、900℃、920℃、940℃、950℃、960℃、980℃、1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1100℃、1120℃、1140℃、1150℃、1160℃、1180℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃。
在硅基层5上对第二掺杂区域4进行重掺杂时，通过在硅基层5上印刷含有不同比例硼化合物的硼浆，来实现第二掺杂区域4中硼不同的掺杂浓度。
而由于硼化合物在硼浆中溶和呈均匀分布，因此在印刷时，会在不同硅片上印刷不同浓度的硼浆。而由于硼浆中硼化合物会被推进入硅基层中，因此使得第一掺杂区域4与第二掺杂区域4之间硼的掺杂浓度存在差异，使得第一掺杂区域3与硅基层5之间存在内建电场。提高电池的转化。第二掺杂区域4的高浓度掺杂能够降低电池电极区域的接触电阻，提升电极的接触能力，达成高效的电子吸收，进而提高电池的转化效率。
所述第二掺杂区域4包括若干栅线，所述栅线的个数为100-200根，优选为120-160根，栅线的宽度为15-80μm；优选为28-60μm。
所述栅线是指用于电池汇流的线性区域。
所述栅线上连接有电池的电极。即所述电池的电极与第二掺杂区域4连接。
第二掺杂区域4为硼重掺杂区域，所述电极为金属电极。金属与半导体的接触电阻和半导体的掺杂浓度有关，半导体中杂质的掺杂浓度越高，与金属的接触电阻便越小。因此减小了电池电极与硼掺杂层的接触电阻，进而减小了电池在串联时的电阻，减少了电池的开路电压的降低量，以达到提高电池的光电转化率的目的。
具体的，所述栅线的个数为：100、102、104、105、106、108、110、112、114、115、116、118、120、122、124、125、126、128、130、132、134、135、136、138、140、142、144、145、146、148、150、152、154、155、156、158、160。
所述栅线的宽度为：15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、38μm、40μm、42μm、44μm、45μm、46μm、48μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、68μm、70μm、72μm、74μm、75μm、76μm、78μm、80μm。
所述硼掺杂层背离硅基层5的一侧设置有能够起到保护作用的钝化层，优选所述钝化层为氧化铝层2。
表面复合通常是指半导体非平衡载流子通过表面态发生复合的过程。即半导体少数载流子在表面消失。所述钝化层便用于降低硅基层5的表面复合速率，提高硅基层5的使用寿命。
氧化铝在沉积形成薄膜的过程中，薄膜中会有大量的氢存在，进而能够对硅基层5表面形成化学钝化效果。另外，氧化铝所形成的薄膜层与硅基层5之间的接触面上具有较高的固定负电荷，可以通过屏蔽硅基层5表面的少数载流子，进而具有良好的场钝化特性。进而降低硅基层5表面复合速率，提高硅基层5和电池的使用寿命。
所述氧化铝层2设置在硅基层5的正面，并且位于硼掺杂层背离硅基层5的一侧。
所述氧化铝层2的厚度为2-7nm。
具体的，所述氧化铝的厚度为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm。
在硼掺杂层背离硅基层5的一侧设置有能够起到减少阳光反射的减反层；优选所述减反层包括氮化硅层1，进一步优选所述氮化硅层1为绒面层。
所述氮化硅层1设置在氧化铝层2背离硅基层5的一侧。
一般说来，折射率大的材料，其反射率也较大。而硅基层5所使用的材料的折射率、反射率都较大。所述减反层的主要功能是减少或消除阳光在照射到电池表面上之后的反射。进而使硅基层5能够更加充分的利用太阳能。
在硅基层5上沉积所形成的氮化硅层1的折射率会会根据硅的含量不同而相应改变，通过控制氮化硅层1的折射率介于硅基层5与空气之间，使得光入射到氮化硅层1表面的反射光和被硅基层5反射的光达到光学干涉相消，进而达到减少阳光反射的目的。
将氮化硅层1的外表面制备呈绒面，绒面的氮化硅层1会形成陷光结构，使得阳光在照射到绒面的氮化硅层1上之后，会在氮化硅层1上的绒面内部进行多次折射与反射，而后阳光会穿过氮化硅层1照射到硅基层5上，进而减少阳光的反射率，提高电池的光电转化效率。
在硅基层5背离硼掺杂层的一侧设置有能够起到保护作用的钝化接触层，优选所述钝化接触层为能够形成表面钝化和载流子选择收集的氧化硅层6和多晶硅层7。
氧化硅层6是由氧原子和硅原子形成四面体结构，硅原子是四面体结构的中心，位于四个顶角位置的氧原子刚好满足了硅原子的化合价，因此氧化硅膜降低了悬挂键的密度，起到了表面钝化作用。氧化硅层6与表面能够与多晶硅层7表面的晶格具有良好的匹配性，因此使得氧化硅层6与多晶硅层7之间具有良好的界面性能，进而提高电池的表面钝化效果，还有有助于提高电池的光学性能，进而提高电池的转换效率。
在硅基层5背离硼掺杂层的一侧沉积有具有钝化效果的场钝化层，优选所述场钝化层为磷掺杂多晶硅层8。
磷掺杂多晶硅层8中含有大量的游离电子，是磷掺杂多晶硅层8带有负电荷，对硅基层5的背面起到场钝化作用。
所述磷掺杂多晶硅层8的厚度为40-80nm。
具体的，所述磷掺杂多晶硅层8的厚度为：40nm、41nm、42nm、43nm、44nm、45nm、46nm、47nm、48nm、49nm、50nm、51nm、52nm、53nm、54nm、55nm、56nm、57nm、58nm、59nm、60nm、61nm、62nm、63nm、64nm、65nm、66nm、67nm、68nm、69nm、70nm、71nm、72nm、73nm、74nm、75nm、76nm、77nm、78nm、79nm、80nm。
在场钝化层背离硅基层5的一侧设置有能够起到保护作用的钝化保护层，优选所述钝化保护层为氮化硅钝化层9。
所述氮化硅钝化层9设置在硅基层5的背面，所述氮化硅与磷掺杂多晶硅中含有大量的硅，使得膜层之间的致密性明显改善，可以低于表面的聚集态，并且可以强化氮化硅的钝化效果，减少湿气进入。
所述氮化硅钝化层9的厚度为65-80nm。
具体的，所述氮化硅钝化层9的厚度为：65nm、66nm、67nm、68nm、69nm、70nm、71nm、72nm、73nm、74nm、75nm、76nm、77nm、78nm、79nm、80nm。
本申请还提供了一种基于硼浆印刷的新型TOPCon电池制备工艺，其包括：
步骤一：将制绒并硼扩后的N型硅片进行激光打点；
所述硅基层采用N型硅片。
具体的，所述硅片为182×182mm尺寸的硅片，所述硅片为本领域中常规的N型硅片。
步骤1.1：采用1.2％的NaOH溶液对硅基层5进行绒面制备，并采用H2O2+NaOH混合溶液对硅基层5进行碱清洗。水洗成中性后用HF+HCl对硅基层5进行氧化层去除及碱、金属剥离。
将硅基层5的表面制备成绒面之后方便了后续在硅基层5上进行表面处理。例如使得硼扩时，可以使得硼在硅基层5上的扩散更加均匀与深入。
步骤1.2：将清洗后的硅基层5放置到硼扩散炉中，使用BCl3在900-1050℃中在硅基层5上扩散，并形成轻扩PN结。
步骤1.3：使用镭射激光，在硅基层5正面制备定位激光点。
使用激光在硅基层5上进行打点，被激光打点的位置会被标记。所述激光点具有定位作用。
在硅基层5上激光打点时，激光的直径为0.2-0.5mm。
具体的，所述激光的直径为0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.27mm、0.28mm、0.29mm、0.30mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.37mm、0.38mm、0.39mm、0.40mm、0.41mm、0.42mm、0.43mm、0.44mm、0.45mm、0.46mm、0.47mm、0.48mm、0.49mm、0.5mm。
步骤二：将硼浆印刷到激光打点后的硅基层5上；
步骤2.1：采用丝网印刷方式进行印刷，使用刮板挤压网版，在硅基层5正面形成图形化硼浆印刷图案，并形成多个栅线状。
在硼浆印刷时，依据步骤1.3中所制备的定位激光点进行印刷。
在硼浆印刷时，印刷到硅基层5上形成栅线状，所述栅线为硼浆印刷后经高温烘干和高温推进后所形成。
硼浆印刷中硼浆所含的硼化合物的比例为0.01-30％；优选为0.1-20％；进一步优选为1-10％。
具体的，所述硼浆中硼化合物的含量比例为：0.01％、0.02％、0.04％、0.05％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.25％、0.26％、0.28％、0.3％、0.35％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、5.0％、6.0％、7.0％、8.0％、9.0％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、22％、24％、25％、26％、28％、30％。
步骤三：将印刷后的硅基层5放入高温且通风的环境中烘干；
步骤3.1：将印刷硼浆后的硅基层5放入到高温中，对硼浆中的有机物进行彻底性的脱离，并且同时向硅基层5进行通风。
在烘干硅基层5时，使用的温度为400℃以上的温度；优选为500℃以上的温度。
具体的，硅基层5烘干时所使用的温度为：400℃、420℃、440℃、450℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、550℃、560℃、580℃、600℃、630℃、660℃、680℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃。
在烘干硅基层5通风时，抽风总量大于2800m3/H；优选抽风总量大于3200m3/H；CDA通入量大于80m3/H；优选CDA通入量大于100m3/H。
具体的，所述抽风总量为：2800m3/H、2900m3/H、3000m3/H、3100m3/H、3200m3/H、3300m3/H、3400m3/H、3500m3/H、3600m3/H、3700m3/H、3800m3/H、3900m3/H、4000m3/H、4300m3/H、4600m3/H、4800m3/H、5000m3/H。
所述CDA通入量为：80m3/H、90m3/H、100m3/H、110m3/H、120m3/H、130m3/H、140m3/H、150m3/H、160m3/H、180m3/H、200m3/H、250m3/H、300m3/H、400m3/H、500m3/H。
步骤四：烘干后硅基层5在高温退火炉中对硼推进；
步骤4.1：将硅基层5放入到高温退火炉，在高温下进行硼的推进，形成最终PN结。
在高温退火炉中硼推进时，温度控制在700-1500℃；优选为900-1050℃。
具体的，所述温度为：700℃、720℃、740℃、750℃、760℃、780℃、800℃、820℃、840℃、850℃、860℃、880℃、900℃、920℃、940℃、950℃、960℃、980℃、900℃、920℃、940℃、950℃、960℃、980℃、1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1100℃、1120℃、1140℃、1150℃、1160℃、1180℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃。
高温推进后所印刷的硼浆形成栅线。所述栅线的个数为100-200根，优选为120-160根，栅线的宽度为15-80μm；优选为28-60μm。
具体的，所述栅线的个数为：100、102、104、105、106、108、110、112、114、115、116、118、120、122、124、125、126、128、130、132、134、135、136、138、140、142、144、145、146、148、150、152、154、155、156、158、160.
所述栅线的宽度为：15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、38μm、40μm、42μm、44μm、45μm、46μm、48μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、68μm、70μm、72μm、74μm、75μm、76μm、78μm、80μm。
步骤五：碱抛高温推进后的硅基层5，采用PECVD和/或PEALD方式进行镀膜，采用退火和RCA清洗方式对所镀膜进行处理。
步骤5.1：使用链式HF机去除硅基层5背离的硼扩玻璃，再使用机械手将硅基层5转入到槽式碱抛机中，去除背面面和边缘部分的PN结。
步骤5.2：将碱抛后的硅基层5放入到管式PECVD设备中采用PECVD或PEALD方式沉积氧化硅层6。
步骤5.3：在管式PECVD设备中通入SiH4和H2:在氧化硅层6上沉积多晶硅层7，使氧化硅层6与多晶硅层7之间形成表面钝化。
步骤5.4：在管式PECVD设备中通入SiH4、PH3和H2，在多晶硅层7上沉积磷掺杂多晶硅层8。形成场钝化。
步骤5.5：在管式PECVD设备中通入SiH4和N2O，在磷掺杂多晶硅层8上沉积在清洗过程中起到保护作用的氧化硅掩膜层。
步骤5.6：在对硅基层5镀膜完成之后，采用管式退火炉进行退火处理。
其中采用管式退火炉中控制退火气体为氮气。即在退火过程中向管式退火炉中持续通入氮气。
退火过程中，控制退火炉温度为600-1000℃，时间为60-120分钟，对沉积在硅基层5上的层结构进行退火处理。
具体的，所述退火炉温度为：600℃、620℃、640℃、650℃、660℃、680℃、700℃、720℃、740℃、750℃、760℃、780℃、800℃、820℃、840℃、850℃、860℃、880℃、900℃、920℃、940℃、950℃、960℃、980℃、1000℃。
步骤5.7：将退火处理后的硅基层5进行RCA清洗：先经过链式氢氟酸清洗，去除绕度的氧化层和退火时生成的氧化层，再转入到碱槽中去除对晶硅层的绕度层。
步骤5.8：采用PEALD或PECVD方式在硼浆印刷层上沉积用于钝化的氧化铝层2。
优选使用为PECVD方式进行沉积氧化铝层2。
步骤5.9：采用PECVD方式在氧化铝层2上沉积用于减少阳光反射的氮化硅层1。并使氮化硅层1的正面形成绒面。
步骤5.10：采用PECVD方式在背离硼浆印刷层的背面上沉积用于氢钝化的氮化硅钝化层9。
步骤5.11：使用丝网印刷方式，在正面和背面分别因数电极浆料，制作电极。
实施例1
本申请的硼浆印刷TOPCon SE电池的制备主要包括如下步骤：
(1)制绒：选择硅基层5采用N型硅片，采用1.2％的NaOH溶液对硅片进行绒面制备，并采用H2O2+NaOH混合溶液对硅片进行碱清洗。水洗成中性后用HF+HCl对硅片进行氧化层去除及碱、金属剥离。
(2)硼扩：使硅片进入硼扩散炉，利用BCl3在900-1050℃扩散形成轻扩PN结。
(3)激光打点：使用镭射激光，于硅片正面制备定位激光点，激光的直径0.3mm。
(4)硼浆印刷：采用丝网印刷方式进行印刷，使用刮板挤压网版，于硅片正面形成图形化硼浆印刷图案，并形成多个栅线，硼浆中硼化合物比例为1.5％，栅线的个数120根，栅线的线宽45μm。
(5)高温烘干：将印刷硼浆后的硅片放入到500℃以上的高温中，对硼浆中的有机物进行彻底性的脱离，并且同时向硅片进行通风，抽风总量＞3200m3/H，CDA通入量＞100m3/H，降低硅片所处空间有机氛围。
(6)高温推进：将硅片放入到高温退火炉，在900-1050℃温度下进行硼的推进，形成最终PN结。
(7)碱抛：采用链式HF机去除硅片背面硼扩绕度的BSG(硼扩玻璃)，再通过机械手将硅片转入槽式碱抛机，去除硅片背面和边缘的PN结；
(8)背面沉积氧化硅层6和多晶硅层7，采用管式PECVD设备实现沉积：
a)：采用PECVD方式沉积氧化硅层6；
b)：采用PECVD方式，通入SiH4和H2，在氧化硅层6上沉积多晶硅层7；
c)：采用PECVD方式，通入SiH4、PH3和H2，在多晶硅层7上沉积磷掺杂多晶硅层8。
d)：采用PECVD方式，通入SiH4和N2O，沉积用于保护硅片在去绕镀清洗时不被破坏的氧化硅掩膜层。
(9)退火：采用管式退火炉对硅片进行退火，管式退火炉中退火气体氛围为氮气(N2)，温度为600-1000℃，时间为60-120分钟；使沉积的磷掺杂多晶硅层8中的磷与硅形成共价键，提供电子，形成场钝化结构。
(10)RCA清洗：先使硅片经过链式氢氟酸(HF)，去除步骤(8)中沉积时绕镀到正面的膜层结构以及步骤(9)退火过程中生成的氧化层，随后将硅片转入到碱槽去除正面的多晶硅绕镀层。
(11)沉积正面氧化铝层2和氮化硅层1：采用PEALD或PECVD方式沉积用于钝化的氧化铝层2，采用PECVD方式沉积用于减反射的氮化硅层1。
(12)沉积背面氮化硅钝化层9：采用PECVD方式沉积用于背膜氢钝化的氮化硅钝化层9。
(13)丝网印刷正背面浆料，制作电极。
将实施例1中制备的硅片电池与传统氮化硅膜电池的电性能进行对比。并将对比结果例如下表1中。
传统的氮化硅膜电池为在硅基层5上进行硼轻扩所形成的结构；即传统的氮化硅膜电池并未进行硼的重掺杂。
表1实施例1与传统电池电性能对比
Figure BDA0004134697400000141
Figure BDA0004134697400000151
根据表1可以看出，实施例1中所制备的电池其电压和电流均与传统电池的表现要优异。并且实施例1中制备的电池光电转换效率达到24.8％以上，相比常规的TOPCon电池转化效率提升为0.3％。
实施例2
在硼浆印刷步骤中，硼浆中硼化合物的比例为3％，其余步骤与实施例1中保持一致，并将制备的电池进行电性能试验，并与传统电池进行比较，将测试结果列入下表2中。
表2实施例2与传统电池电性能对比
分组 Eta(％) Uoc(V) Isc(A) FF(％)
Baseline 24.508 0.715 18.13 83.3
硼浆SE 24.953 0.719 18.24 83.8
差异 0.445 0.004 0.11 0.5
从表2可以看出，实施例2所制备的电池其电压与电流均与传统电池的表现要优异，并且实施例2中制备的电池光电转换效率高达24.9％以上，与常规的TOPCon电池转化效率提升为0.4％以上。
实施例3
在硼浆印刷步骤中，硼浆中硼化合物的比例为6％，
其余步骤与实施例1中保持一致，并将制备的电池进行电性能试验，并与传统电池进行比较，将测试结果列入下表3中。
表3实施例3与传统电池电性能对比
分组 Eta(％) Uoc(V) Isc(A) FF(％)
Baseline 24.508 0.715 18.13 83.3
硼浆SE 24.970 0.719 18.26 83.8
差异 0.462 0.004 0.13 0.5
从表3可以看出，实施例3所制备的电池其电压与电流均与传统电池的表现要优异，并且实施例3中制备的电池光电转换效率高达24.9％以上，与常规的TOPCon电池转化效率提升为0.4％以上。
对比例1
在高温烘干步骤中，对抽风量进行下调，抽风总量≈1600m3/H。
其余步骤与实施例1中保持一致，并将制备的电池进行电性能试验，并与实施例1中电池进行比较，将测试结果列入下表4中。
表4对比例1与实施例1中电池电性能对比
分组 Eta(％) Uoc(V) Isc(A) FF(％)
对比例1 24.327 0.710 18.19 83.0
实施例1 24.807 0.716 18.26 83.6
差异 -0.505 -0.006 -0.07 -0.6
根据上述实验可以看出，当在对硅片进行烘干时，抽风量减少会使得烘干氛围中的有机物含量增加，使硅片表面附着的有机物，进入高温会产生碳化过程，形成碳微粒，影响产品性能；进而便导致所制备的电池的电压与电流与实施例1相比有所降低，导致所制备的电池光电转化率降低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种基于硼浆印刷的TOPCon电池，其中，所述电池包括硅基层，在所述硅基层的一侧形成硼掺杂层，所述硼掺杂层包括第一掺杂区域和第二掺杂区域，所述第一掺杂区域和第二掺杂区域在硅基层的表面上呈图形化排布；所述第一掺杂区域为硼轻掺杂区域，所述第二掺杂区域为硼重掺杂区域。
2.根据权利要求1所述的电池，所述第二掺杂区域中硼的掺杂浓度为2×1020-6×1020个/cm3。
3.根据权利要求2所述的电池，所述第二掺杂区域为使用硼浆丝网印刷而后高温推进所形成的重掺杂区域。
4.根据权利要求2所述的电池，硼浆印刷中硼浆所含的硼化合物的比例为0.1-20％；优选为1-10％。
5.根据权利要求1所述的电池，所述第二掺杂区域包括若干栅线，所述栅线的个数为100-200根，优选为120-160根，栅线的宽度为15-80μm；优选为28-60μm。
6.根据权利要求1所述的电池，所述硼掺杂层背离硅基层的一侧设置有能够起到保护作用的钝化层，优选所述钝化层为氧化铝层。
7.根据权利要求1所述的电池，在硼掺杂层背离硅基层的一侧设置有能够起到减少阳光反射的减反层；优选所述减反层包括氮化硅层，进一步优选所述氮化硅层为绒面层。
8.根据权利要求1所述的电池，在硅基层背离硼掺杂层的一侧设置有能够起到保护作用的钝化接触层，优选所述钝化接触层为能够形成表面钝化和载流子选择收集的氧化硅层和多晶硅层。
9.根据权利要求1所述的电池，在硅基层背离硼掺杂层的一侧沉积有具有钝化效果的场钝化层，优选所述场钝化层为磷掺杂多晶硅层。
10.一种基于硼浆印刷的新型TOPCon电池制备工艺，其中，
将制绒并硼扩后的N型硅片进行激光打点；
将具有不同浓度的硼浆印刷到激光打点后的N型硅片上；
将印刷后的硅片放入高温且通风的环境中烘干；
烘干后硅片在高温退火炉中对硼推进；
碱抛高温推进后的硅片，采用PECVD和/或PEALD方式进行镀膜，采用退火和RCA清洗方式对所镀膜进行处理。
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