CN116314444A - 太阳能电池的处理方法和太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池的处理方法和太阳能电池，太阳能电池的处理方法包括：对所述待处理硅片进行氧化处理，包括：消融所述待处理硅片表面的附着颗粒或减小所述待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸；生长附加氧化层，将所述待处理硅片表面的附着颗粒固化于所述附加氧化层；去除所述附加氧化层。通过通入能与待处理硅片附着的颗粒物反应的物质，使其与颗粒物发生化学反应，实现颗粒物的去除或是减小颗粒物的尺寸；通过生长附加氧化层能够快速地将颗粒物固定于附加氧化层内，当去除附加氧化层时，待处理硅片附着的颗粒物能够随附加氧化层一同去除，从而改善由于待处理硅片表面存在附着颗粒物导致的十字交叉状黑点的问题，提升太阳能电池的质量。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，更具体地，涉及一种太阳能电池的处理方法和太阳能电池。
背景技术
近年来，太阳能电池技术在不断进步，例如，近年出现的Topcon电池，由于其优异的钝化性能备受大家的青睐。Topcon(tunnel oxide passivation contact)电池全称为隧穿氧化钝化接触电池，其核心在于背面超薄的隧穿氧化层以及重掺杂的多晶硅层，可以有效改善晶硅电池的钝化，降低电池的背面金属复合，还可以有效降低背面接触电阻率，从而提高电池的转换效率。
除传统的Topcon电池技术外，选择性发射极(Selective Emitter，SE)结构是晶体硅太阳能电池生产工艺中实现高效率的方法之一，Topcon电池的制备开始引入选择性发射极技术，通过在栅线区域进行重掺杂以形成高掺杂、深扩散区，在非栅线区域进行轻掺杂以形成低掺杂浅扩散区，实现对发射区的优化，这样可以降低扩散层的复合，降低金属化的接触电阻，提高开路电压、短路电流和填充因子，提高了太阳能电池的光电转换效率。
目前，具有选择性发射极结构的Topcon电池已逐步向量产化发展，然而生产过程中也极易引入各种缺陷造成电池的电致发光测试不良，导致良品率下降，其中，十字交叉状黑点缺陷是电池片主要的电致发光缺陷之一，其产生的主要原因是电池片的背表面附着一定尺寸(≥5μm)一定硬度的颗粒物。研究发现，高温扩散(氧化)工艺前，硅片背表面对颗粒物容忍度极低，对于湿法刻蚀后高温扩散(氧化)前的硅片来说，外部环境洁净度越差、硅片暴露时间越长、附着颗粒物尺寸越大，对十字交叉状黑点缺陷的影响越严重。
因此，亟需提供一种太阳能电池的处理方法和太阳能电池以改善十字交叉状黑点缺陷频繁出现的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池的处理方法和太阳能电池。
一方面，本发明提供了一种太阳能电池的处理方法，包括：
提供硅衬底，所述硅衬底包括沿第一方向上相对设置的第一表面和第二表面；
对所述第一表面进行制绒和扩散处理，在所述第一表面形成掺杂层；
对所述掺杂层进行激光掺杂得到待处理硅片；
对所述待处理硅片进行氧化处理，包括：
将所述待处理硅片装入石英舟内；
将所述石英舟输送至炉管内；
对所述炉管进行抽真空处理；
消融所述待处理硅片表面的附着颗粒或减小所述待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸；
生长附加氧化层，将所述待处理硅片表面的附着颗粒固化于所述附加氧化层；
去除所述附加氧化层。
另一方面，本发明还提供了一种太阳能电池，采用上述所述太阳能电池的处理方法进行处理。
与现有技术相比，本发明提供的太阳能电池的处理方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的太阳能电池的处理方法包括：提供硅衬底，硅衬底包括沿第一方向上相对设置的第一表面和第二表面；对第一表面进行制绒和扩散处理，在第一表面形成掺杂层；对掺杂层进行激光掺杂得到待处理硅片；对待处理硅片进行氧化处理，包括：将待处理硅片装入石英舟内；将石英舟输送至炉管内；对炉管进行抽真空处理；消融待处理硅片表面的附着颗粒或减小待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸，通过通入能与待处理硅片附着的颗粒物反应的物质，使其与颗粒物发生化学反应实现颗粒物的去除或是减小颗粒物的尺寸；生长附加氧化层，将待处理硅片表面的附着颗粒固化于附加氧化层；去除附加氧化层，通过生长附加氧化层能够快速地将颗粒物锁死于附加氧化层内，当去除附加氧化层时，待处理硅片附着的颗粒物能够随附加氧化层一同去除，从而改善由于待处理硅片表面存在附着颗粒物导致的十字交叉状黑点的问题，提升太阳能电池的质量。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明提供的太阳能电池的处理方法的一种流程图；
图2是本发明提供的太阳能电池的一种结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在一些可选的实施例中，参照图1，图1是本发明提供的太阳能电池的处理方法的一种流程图，来说明本发明提供的太阳能电池的处理方法的一种具体的实施例，包括：
S101：提供硅衬底，硅衬底包括沿第一方向上相对设置的第一表面和第二表面；
S102：对第一表面进行制绒和扩散处理，在第一表面形成掺杂层；
S103：对掺杂层进行激光掺杂得到待处理硅片；
S104：对待处理硅片进行氧化处理，包括：
S1041：将待处理硅片装入石英舟内；
S1042：将石英舟输送至炉管内；
S1043：对炉管进行抽真空处理；
S1044：消融待处理硅片表面的附着颗粒或减小待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸；
S1045：生长附加氧化层，将待处理硅片表面的附着颗粒固化于附加氧化层；
S1046：去除附加氧化层。
可以理解的是，若硅衬底为N型硅衬底，在步骤S102中对第一表面制绒后进行硼扩散，当然，若硅衬底为P型硅衬底，在步骤S102中对第一表面制绒后进行磷扩散，扩散处理的选择可以根据硅衬底的类型进行选择，本实施例对此并不做具体的限定。在步骤S104中，待处理硅片仍暴露硅衬底的第二表面，对待处理进行氧化处理就是为了去除或减小第二表面附着的颗粒物，降低第二表面附着颗粒物对太阳能电池片的影响，进而达到改善十字交叉状黑点不良的目的，由于氧化过程需要在工艺炉管内进行，需要先对待处理硅片进行装片，即步骤S1041，再进行步骤S1042，即进舟；在步骤S1043中，对炉管进行抽真空处理，通常采用真空泵对炉管进行抽真空；在步骤S1044中，消融待处理硅片表面的附着颗粒或减小待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸，是通过向炉管内通入能与待处理硅片附着的颗粒物反应的物质，使其与颗粒物发生化学反应实现颗粒物的去除或是减小颗粒物的尺寸；在步骤S1045和步骤S1046中，生长附加氧化层，将待处理硅片表面的附着颗粒固化于附加氧化层，去除附加氧化层，是通过生长附加氧化层快速地将颗粒物固定于附加氧化层内，降低附着颗粒物对硅衬底的影响范围扩散，当去除附加氧化层时，待处理硅片附着的颗粒物能够随附加氧化层一同去除，从而能够进一步去除第二表面附着的颗粒物。
本实施例提供的太阳能电池的处理方法至少具有以下优点：
本实施提供的太阳能电池的处理方法包括：提供硅衬底，硅衬底包括沿第一方向上相对设置的第一表面和第二表面；对第一表面进行制绒和扩散处理，在第一表面形成掺杂层；对掺杂层进行激光掺杂得到待处理硅片；对待处理硅片进行氧化处理，包括：将待处理硅片装入石英舟内；将石英舟输送至炉管内；对炉管进行抽真空处理；消融待处理硅片表面的附着颗粒或减小待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸，通过通入能与待处理硅片附着的颗粒物反应的物质，使其与颗粒物发生化学反应实现颗粒物的去除或是减小颗粒物的尺寸；生长附加氧化层，将待处理硅片表面的附着颗粒固化于附加氧化层；去除附加氧化层，通过生长附加氧化层能够快速地将颗粒物锁死于附加氧化层内，当去除附加氧化层时，待处理硅片附着的颗粒物能够随附加氧化层一同去除，从而改善由于待处理硅片表面存在附着颗粒物导致的十字交叉状黑点的问题，提升太阳能电池的质量。
在一些可选的实施例中，继续参照图1，消融待处理硅片表面的附着颗粒或减小待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸，包括：
在温度范围为900℃至1050℃的条件下，向炉管内通入5000sccm至20000sccm的氮气、100sccm至300sccm的反应物，反应物含氯元素，通入时长为1000s至1500s。
可以理解的是，炉管中设有加热控温系统，可以通过加热控温系统将温度自动升至900℃至1050℃，当然，并不限于此，设置温度范围为900℃至1050℃主要是以N型硅衬底为例，在900℃至1050℃温度范围内，有利于硼扩散的迅速发生，还能避免由于温度过低影响硼向硅衬底扩散；通入氮气，利用氮气的流动性来平衡炉管腔内的温度分布，直至各个温区都恒定在设定的温度；通入反应物与附着的颗粒物发生反应，消融、减小附着颗粒物，降低附着颗粒物的硬度，在高温挤压过程条件下，不会存在大尺寸、高硬度的颗粒物在硅衬底的第二表面形成凹坑，导致凹坑位置在电池发光测试中表现为十字交叉状黑点。
在一些可选的实施例中，反应物为二氯乙烯或氯气。
可以理解的是，本实施例中仅公开了反应物为二氯乙烯或氯气，反应物中的氯离子能够去除部分附着的颗粒物、减小附着颗粒物的尺寸和硬度，当然，并不限于此，还可以是其它含氯化合物或是任何能够消融、减小附着颗粒物且不会对待处理硅片造成影响的物质，本实施例对此并不做具体的限制。
在一些可选的实施例中，继续参照图1，生长附加氧化层，包括恒温氧化过程，恒温氧化过程包括：
保持温度范围为900℃至1050℃的条件下，向炉管中通入5000sccm至10000sccm的氮气或氧气、3000sccm至6000sccm携带水蒸气的氧气和200sccm至500sccm的反应物，通入时长为1000s至2400s。
可以理解的是，在高温环境下，随着时间的延长，硅衬底的第二表面会慢慢形成一层质量较致密且均匀性较好的二氧化硅层，即附加氧化层，通入的氮气或氧气为载气，增加炉管腔内的气体流量，便于所通携带水蒸气的氧气更快、更均匀的分布于炉腔各位置；采用携带水蒸气的氧气，即湿氧，可加快二氧化硅层的生长速度，在硅衬底的第二表面迅速生长较厚的二氧化硅层，以便快速将附着的颗粒物锁死于二氧化硅层内，降低其对硅衬底的影响扩散范围，后续随二氧化硅层一起去除，二氧化硅层的厚度需要大于90纳米，较厚的二氧化硅层能够完全包裹住附着的颗粒物，当然，若无法提供湿氧，可通入10000sccm-30000sccm干燥的氧气，由于湿氧的反应速度比干燥的氧气的反应速度快，因此通入干燥的氧气时，需要提高干燥的氧气的通入流量，以实现二氧化硅层的快速生长；通入反应物，反应物可与附着的颗粒物继续反应，进一步消融、减小附着颗粒物的尺寸，从而降低十字交叉状黑点的影响。
在一些可选的实施例中，恒温氧化过程之后还包括降温氧化过程，降温氧化过程包括：
在恒温氧化过程之后，降低温度范围为800℃至900℃，向炉管内通入10000sccm至20000sccm的氧气，通入时长为1000s至3000s。
可以理解的是，在降温氧化过程中，炉管内的加热控温系统停止加热，降低温度，在降温过程中继续通入氧气，能够确保氧化彻底，进一步加厚附加氧化层，较厚的附加氧化层还能够起到缓冲的作用。
在一些可选的实施例中，携带水蒸气的氧气中的水汽温度为70℃至95℃。
可以理解的是，70℃至95℃的水蒸气能够以氧气作为载体进入炉管内以便于快速形成氧化层，若水汽温度小于70℃，水蒸气的量比较少，若水汽温度大于95摄氏度，会导致作为载体的氧气的量比较少。
在一些可选的实施例中，继续参照图1，在生长附加氧化层之后，还包括：
向炉管内通入5000sccm至20000sccm的氮气，以120mm/s至220mm/s的速度将石英舟从炉管中移出。
可以理解的是，通入氮气能够起到降温和吹扫的作用。
在一些可选的实施例中，继续参照图1，将石英舟输送至炉管内，包括：
向炉管内通入1000sccm至10000sccm的氮气，以120mm/s至220mm/s的速度将石英舟输送至炉管内。
可以理解的是，将石英舟输送至炉管内的过程中通入氮气，氮气能够吹扫待处理硅片表面附着的颗粒物，从而去除部分待处理硅片表面附着的颗粒物，避免导致十字交叉状黑点缺陷，影响太阳能电池的效率、避免被误认为隐裂。
在一些可选的实施例中，继续参照图1，对炉管进行抽真空处理，包括：
向炉管内通入5000sccm至20000sccm的氮气，抽真空时长范围为120s至360s。
可以理解的是，在对炉管进行抽真空处理的过程中通入氮气，氮气能够吹扫待处理硅片表面附着的颗粒物，从而去除部分待处理硅片表面附着的颗粒物，改善十字交叉状黑点的问题。
在一些可选的实施例中，继续参照图1，消融待处理硅片表面的附着颗粒或减小待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸，和/或，生长附加氧化层，在压力范围为600mbar至800mbar的条件下进行。
可以理解的是，压力范围为600mbar至800mbar，即微负压状态，能够利用隔膜真空泵的抽速控加快反应气体流通，带走反应副产物，保持炉管腔内反应气体充足，可持续正向反应。
基于同一发明思想，本发明还提供一种太阳能电池100的一种具体的实施例，采用上述实施例中任一项太阳能电池的处理方法进行处理。在采用上述实施例中任一项太阳能电池的处理方法进行处理之后，还可能包括隧穿氧化层、掺杂多晶硅层沉积、正面刻蚀、镀膜、印刷+烧结退火、测试分选等步骤，当然，并不限于此。请参考图2，图2是本发明提供的太阳能电池的一种结构示意图，图2中仅以N型太阳能电池为例，太阳能电池100包括硅衬底01，硅衬底01的一侧设有掺杂层02，硅衬底01远离掺杂层02的一侧设有隧穿氧化层03，隧穿氧化层03远离硅衬底01的一侧设有掺杂多晶硅层04，掺杂多晶硅层04远离隧穿氧化层03的一侧设有钝化膜层05，当然，并不限于此，可以理解的是，本实施例提供的太阳能电池100，具有本发明提供的太阳能电池的处理方法的有益效果，本实施例在此不再赘述。
通过上述实施例可知，本发明提供的太阳能电池的处理方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的太阳能电池的处理方法包括：提供硅衬底，硅衬底包括沿第一方向上相对设置的第一表面和第二表面；对第一表面进行制绒和扩散处理，在第一表面形成掺杂层；对掺杂层进行激光掺杂得到待处理硅片；对待处理硅片进行氧化处理，包括：将待处理硅片装入石英舟内；将石英舟输送至炉管内；对炉管进行抽真空处理；消融待处理硅片表面的附着颗粒或减小待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸，通过通入能与待处理硅片附着的颗粒物反应的物质，使其与颗粒物发生化学反应实现颗粒物的去除或是减小颗粒物的尺寸；生长附加氧化层，将待处理硅片表面的附着颗粒固化于附加氧化层；去除附加氧化层，通过生长附加氧化层能够快速地将颗粒物锁死于附加氧化层内，当去除附加氧化层时，待处理硅片附着的颗粒物能够随附加氧化层一同去除，从而改善由于待处理硅片表面存在附着颗粒物导致的十字交叉状黑点的问题，提升太阳能电池的质量。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (11)
1.一种太阳能电池的处理方法，其特征在于，包括：
提供硅衬底，所述硅衬底包括沿第一方向上相对设置的第一表面和第二表面；
对所述第一表面进行制绒和扩散处理，在所述第一表面形成掺杂层；
对所述掺杂层进行激光掺杂得到待处理硅片；
对所述待处理硅片进行氧化处理，包括：
将所述待处理硅片装入石英舟内；
将所述石英舟输送至炉管内；
对所述炉管进行抽真空处理；
消融所述待处理硅片表面的附着颗粒或减小所述待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸；
生长附加氧化层，将所述待处理硅片表面的附着颗粒固化于所述附加氧化层；
去除所述附加氧化层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，所述消融所述待处理硅片表面的附着颗粒或减小所述待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸，包括：
在温度范围为900℃至1050℃的条件下，向所述炉管内通入5000sccm至20000sccm的氮气、100sccm至300sccm的反应物，所述反应物含氯元素，通入时长为1000s至1500s。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，所述反应物为二氯乙烯或氯气。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，所述生长附加氧化层，包括恒温氧化过程，所述恒温氧化过程包括：
保持温度范围为900℃至1050℃的条件下，向所述炉管中通入5000sccm至10000sccm的氮气或氧气、3000sccm至6000sccm携带水蒸气的氧气和200sccm至500sccm的所述反应物，通入时长为1000s至2400s。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，所述恒温氧化过程之后还包括降温氧化过程，所述降温氧化过程包括：
在所述恒温氧化过程之后，降低温度范围为800℃至900℃，向所述炉管内通入10000sccm至20000sccm的氧气，通入时长为1000s至3000s。
6.根据权利要求4所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，所述携带水蒸气的氧气中的水汽温度为70℃至95℃。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，在所述生长附加氧化层之后，还包括：
向所述炉管内通入5000sccm至20000sccm的氮气，以120mm/s至220mm/s的速度将所述石英舟从所述炉管中移出。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，所述将所述石英舟输送至炉管内，包括：
向所述炉管内通入1000sccm至10000sccm的氮气，以120mm/s至220mm/s的速度将所述石英舟输送至炉管内。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，所述对所述炉管进行抽真空处理，包括：
向所述炉管内通入5000sccm至20000sccm的氮气，抽真空时长范围为120s至360s。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池的处理方法，其特征在于，所述消融所述待处理硅片表面的附着颗粒或减小所述待处理硅片表面的附着颗粒的尺寸，和/或，所述生长所述附加氧化层，在压力范围为600mbar至800mbar的条件下进行。
11.一种太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1-10中任一项所述太阳能电池的处理方法进行处理。
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|---|---|---|---|
| CN202310147929.6A CN116314444A (zh) | 2023-02-09 | 2023-02-09 | 太阳能电池的处理方法和太阳能电池 |
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| Publication Number | Publication Date |
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