CN116936687B - 联合钝化背接触电池及去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法 - Google Patents

联合钝化背接触电池及去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于联合钝化背接触电池制备技术领域，具体涉及联合钝化背接触电池及去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法，方法包括：S101、提供双面抛光并清洗后的硅片；S102、在硅片的背面依次形成第一半导体层、掩膜层，S103、背面形成第二半导体开口区；S104、先通过碱溶液进行制绒，在硅片正面形成绒面，同时在第二半导体开口区的侧面边缘形成边缘侧蚀区；之后通过超声波工艺进行清洗，通过清洗溶液进行清洗；S105、正面形成钝化层；S106、背面形成第二半导体层；S107、正面形成减反层。本发明显著提升了钝化效果，简化了工艺流程，提高了产品的可靠性，提高电池的少子寿命，从而提升电池转换效率。

Description

联合钝化背接触电池及去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法
技术领域
本发明属于联合钝化背接触电池制备技术领域，具体涉及去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法及该方法制得的联合钝化背接触电池。
背景技术
背接触异质结太阳电池的结构一般为正面制绒、背面抛光结构，这种结构的硅片一般采用先双面制绒后单面保护再抛光或先双面抛光后单面保护再制绒的方式形成，制备过程很复杂，且在形成第二半导体开口后的清洁不能使用太强的碱液，容易对第一半导体层造成侧蚀或损伤。
为解决以上制备流程复杂的技术问题，本领域中提出了采用后制绒的方式，但是后制绒还会存在以下新的技术问题：
① 第一半导体层为非晶/微晶层，非晶/微晶层耐酸碱能力差，后制绒需要经过强碱液，第一半导体层尽管有掩膜层保护，但掩膜层制备过程中存在粉尘颗粒、接触损伤等缺陷，经过强碱液后有缺陷的区域快速被蚀刻放大，从而导致掩膜层底下的第一半导体层出现大量缺陷，进而影响硅片表面钝化。
②制绒时第二半导体开口区的体硅一般会被腐蚀掉2-6μm，但是掩膜层与碱液基本不反应，因此第二半导体开口区的边缘会出现大量的边缘侧蚀区（如图4c所示），边缘侧蚀区的掩膜层处于悬空状态。边缘侧蚀区的掩膜层会阻挡第二半导体层的沉积，导致边缘侧蚀区无法钝化，从而大幅降低电池的少子寿命，进而降低电池效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的后制绒方法会降低电池转换效率的缺陷，提供一种联合钝化背接触电池及去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法，该后制绒方法制得的联合钝化背接触电池，显著提升了钝化效果，简化了工艺流程，提高了产品的可靠性，大幅改善载流子传输引起的电学效率损失，提高电池的少子寿命，从而提升电池转换效率。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种联合钝化背接触电池的去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法，包括以下步骤：
S101、提供双面抛光并清洗后的硅片；
S102、在硅片的背面依次形成第一半导体层、掩膜层，所述第一半导体层包括隧穿氧化层和第一掺杂多晶层，所述掩膜层为无机硅；
S103、在S102所得背面对第一半导体层进行第一刻蚀开口，形成间隔分布的第二半导体开口区且第二半导体开口区的宽度为Wp1；
S104、先通过碱溶液进行制绒，在硅片正面形成绒面，同时在第二半导体开口区的内底面形成绒面，同时在第二半导体开口区的侧面边缘形成边缘侧蚀区，边缘侧蚀区内掩膜层向第二半导体开口区内延伸突出，且边缘侧蚀区的最大宽度为Wp2，并满足：Wp2/（Wp1+2×Wp2）=（1-25）：1000；
之后通过超声波工艺进行清洗，以去除边缘侧蚀区内的部分掩膜层，保留边缘侧蚀区以外的掩膜层；然后通过清洗溶液进行清洗；
S105、在S104所得正面形成钝化层；
S106、在S105所得背面形成第二半导体层，所述第二半导体层包括本征硅晶层和第二掺杂硅晶层；
S107、在S106所得正面形成减反层。
在本发明的一些优选实施方式中，Wp1=0.4-0.6mm，Wp2=1-5μm。
优选地，掩膜层的厚度为D1，D1=30-110nm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述掩膜层为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、碳化硅以及有机保护油墨中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中，所述超声波工艺的条件包括：频率为20-80kHz，功率为100-2000W，时间为30-120s。
优选地，所述超声波工艺进行清洗采用的清洗液为水或混合溶液。
优选地，所述混合溶液中溶质的质量浓度为0-5wt%，溶质选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、双氧水中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中，S104中，所述制绒的条件包括：碱溶液中碱的质量浓度为0.5 - 5wt%，碱溶液的温度为65 - 85℃，处理时间为5-15min。所述碱溶液还包括制绒添加剂，制绒添加剂的质量浓度为0.05-0.5wt%。
在本发明的一些优选实施方式中，S105中，所述钝化层为本征非晶层或非晶硅氧层。
在本发明的一些优选实施方式中，S105中还包括在形成钝化层之后形成N型掺杂硅层的步骤。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第一半导体层中隧穿氧化层的厚度为1.5-2.5nm，第一掺杂多晶层的厚度为50-200nm；所述第二半导体层中本征硅晶层的厚度为5-15nm，第二掺杂硅晶层的厚度为5-20nm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述后制绒方法还包括：
S108、在S107所得背面进行第二刻蚀开口，形成与第二半导体开口区间隔排列的第一半导体开口区，第一半导体开口区与第二半导体开口之间形成过渡区域且过渡区域宽度为Wg；之后通过酸腐蚀去除第一半导体开口区内对应的掩膜层，以裸露第一半导体层；
S109、在S108所得背面沉积导电膜层；
S110、在S109所得背面的位于过渡区域Wg的部分导电膜层上进行第三刻蚀开口，形成绝缘槽且绝缘层宽度为Wi；
S111、在S110所得背面的第二半导体开口区、第一半导体开口区的表面分别形成金属电极。
第二方面，本发明提供一种联合钝化背接触电池，其通过第一方面所述的后制绒方法制备得到。
有益效果：
本发明通过上述技术方案，尤其是在联合钝化结构的后制绒方法中，在形成第二半导体开口区后进行制绒，简化工艺流程，并通过超声清洗去除后制绒方法中制绒产生的具有一定结构的边缘侧蚀区内残留掩膜层，第一方面，其将边缘侧蚀区内残留掩膜层去除，避免了边缘侧蚀区残留掩膜层影响底部钝化的问题，提升了钝化效果，配合联合钝化结构，大幅改善载流子在隔离区传输引起的电学效率损失，从而提升电池效率；且不需要将全部掩膜层腐蚀干净，减少去除掩膜层的时间，进一步简化工艺流程；第二方面，其在开口区以外的区域保留掩膜层，尤其在绝缘槽对应区域保留掩膜层形成保护，避免了漏电流发生的可能，提高了产品的可靠性。其中，制绒形成的边缘侧蚀区具有上述条件下的结构，边缘侧蚀区的部分掩膜层处于适度的悬空状态，超声波清洗时使清洗液中的微气泡能够在声波的作用下保持振动，从而将边缘侧蚀区悬空状态的掩膜层振动、断裂并脱落，而非边缘侧蚀区的部分掩膜层与硅片有很好的附着力，因此不会被剥离。而在相同条件下，若边缘侧蚀区的宽度不适宜，则会由于超声清洗液无法充分填充于边缘侧蚀区，无法进行有效振动，而导致无法通过超声波工艺有效去除边缘侧蚀区内突出的部分掩膜层。
而且，本发明不需要专门制备正面制绒、背面抛光结构的硅片，而仅需在形成第二半导体开口区后进行制绒即可，能大幅简化电池制作流程、提高工艺稳定性，从而更适合于规模化生产。其中，本发明采用的联合钝化结构中第一掺杂多晶层替代常规的非晶/微晶层，耐酸碱能力显著增强，可以实现沉积第一半导体层后再制绒（即后制绒）。
而且，本发明在背面形成第二半导体层之后，正面再形成减反层，避免了减反层绕镀对第二半导体层与硅片之间界面的钝化的不利影响。而在现有技术中通常在形成钝化层之后紧接着形成减反层，然后再形成第二半导体层，其在形成第二半导体层之前形成减反层的方式，会存在绕镀的问题，导致背面也会镀上很薄的减反层，从而影响电池背面硅片与第二半导体层之间的界面钝化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本发明实施例1提供抛光清洗后的N型单晶硅片。
图2a为本发明实施例1在硅片背面形成隧穿氧化层及本征多晶层的结构示意图；
图2b为本发明实施例1在硅片背面形成采用高温扩散技术在硅片背面形成N型掺杂多晶层及磷硅玻璃层的结构示意图；
图2c为本发明实施例1去除硅片背面磷硅玻璃层的结构示意图；
图2d为本发明实施例1在硅片背面采用化学气相沉积技术在硅片背面形成掩膜层的结构示意图及实施例2采用多晶沉积设备在硅片背面直接形成隧穿氧化层、N型掺杂多晶层及掩膜层的结构示意图。
图3为本发明实施例采用激光工艺方式在硅片背面形成第二半导体开口区的结构示意图。
图4a为本发明实施例1通过制绒，在硅片正面形成金字塔绒面、在硅片背面第二半导体开口区的底部形成金字塔绒面及其边缘形成边缘侧蚀区的结构示意图；
图4b为本发明实施例1通过超声波清洗，去除制绒引起边缘侧蚀区残留氮化硅的结构示意图；
图4c为本发明实施例1在硅片背面第二半导体开口区边缘形成边缘侧蚀区的放大2.4万倍的SEM图；
图4d为本发明实施例1在硅片背面第二半导体开口区边缘氮化硅超声清洗后放大2.4万倍的SEM图。
图5为本发明实施例1采用PECVD技术在硅片正面形成钝化层的结构示意图。
图6为本发明实施例1采用PECVD技术在硅片背面形成本征非晶层、P型掺杂非晶层的结构示意图。
图7为本发明实施例1采用PECVD技术在硅片正面形成减反层的结构示意图。
图8a为本发明实施例1采用激光技术在硅片背面抛光的区域形成与P型第二半导体开口区间隔排列的N型第一半导体开口区的结构示意图；
图8b为本发明实施例1去除N型第一半导体开口区表面掩膜层的结构示意图。
图9为本发明实施例1采用物理气相沉积技术在硅片背面形成导电膜层的结构示意图。
图10为本发明实施例1采用激光技术在硅片背面的N型第一半导体开口区与P型第二半导体开口区之间形成绝缘槽的结构示意图。
图11为本发明实施例1采用印刷银浆在硅片背面N型第一半导体开口区与P型第二半导体开口区形成间隔排列的金属电极的结构示意图。
附图标记说明
10、硅片，11、隧穿氧化层，12、N型掺杂多晶层，12a、本征多晶层，12b、磷硅玻璃层，13、掩膜层，14i、钝化层，14n、N型掺杂硅层，15i、本征非晶层，15p、P型掺杂非晶层，16、减反层，17、导电膜层，18n、第一电极，18p、第二电极。
具体实施方式
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。其中，术语“可选的”、“任选的”均是指可以包括，也可以不包括（或可以有，也可以没有）。
本发明中靠近硅片为内，远离硅片为外。本发明中，宽度是指在平行于硅片的方向（如图式方向）上的尺寸，厚度是指在垂直于硅片的方向上的尺寸。
第一方面，本发明提供了一种联合钝化背接触电池的去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法，包括以下步骤：
S101、提供双面抛光并清洗后的硅片；
S102、在硅片的背面依次形成第一半导体层、掩膜层，所述第一半导体层包括隧穿氧化层和第一掺杂多晶层，所述掩膜层为无机硅；
S103、在S102所得背面对第一半导体层进行第一刻蚀开口，形成间隔分布的第二半导体开口区且第二半导体开口区的宽度为Wp1；
S104、先通过碱溶液进行制绒，在硅片正面形成绒面，同时在第二半导体开口区的内底面形成绒面，同时在第二半导体开口区的侧面边缘形成边缘侧蚀区，边缘侧蚀区内掩膜层向第二半导体开口区内延伸突出，且边缘侧蚀区的最大宽度为Wp2，并满足：Wp2/（Wp1+2×Wp2）=（1-25）：1000；
之后通过超声波工艺进行清洗，以去除边缘侧蚀区内的部分掩膜层，保留边缘侧蚀区以外的掩膜层；然后通过清洗溶液进行清洗，以去除硅片表面的有机物、金属离子及氧化层；
S105、在S104所得正面形成钝化层；
S106、在S105所得背面形成第二半导体层，所述第二半导体层包括本征硅晶层和第二掺杂硅晶层；
S107、在S106所得正面形成减反层。
S101中双面抛光的条件可以按照现有技术中的进行，例如可以采用温度为70-90℃的碱溶液，碱溶液中碱的质量浓度为3%-8%，碱例如可以为氢氧化钾或氢氧化钠。所述硅片可以为直拉单晶硅片或铸造单晶硅片。
本发明S101中在所述双面抛光之后还可以进行清洗等常规操作，清洗例如可以采用SC1清洗液、SC2溶液、HF溶液等，其各溶液浓度按照现有技术中以及实际需求确定。
S102中形成第一半导体层的过程按照现有技术中的方法进行即可，如采用LPCVD生长完隧穿氧化层及本征多晶层之后再扩散形成，也可以采用等离子体沉积设备直接沉积隧穿氧化层及第一掺杂多晶层。具体例如，所述隧穿氧化层的形成可以采用低压化学气相沉积（LPCVD）技术沉积，隧穿氧化层的形成条件包括：通入氧气，工艺压力为100-100000Pa，氧化温度为550-700℃，氧化时间为5-60min，氧化后抽空洗气。例如，所述第一掺杂多晶层的形成可以包括：先采用低压化学气相沉积（LPCVD）技术在背面的隧穿氧化层表面沉积未掺杂的本征多晶层；然后进行磷扩散，在磷扩散过程中保持硅片背面处于暴露状态，形成磷硅玻璃层；之后去除磷硅玻璃层。其中，沉积本征多晶层可以采用LPCVD技术，沉积本征多晶层的条件包括：通入硅烷，工艺压力为10-100Pa，沉积温度为550-700℃，沉积时间为5-80min，本征多晶层厚度为50-200nm。其中，所述磷扩散的过程例如可以包括：通入氧气、携带三氯氧磷的小氮（即包含三氯氧磷的氮气，其中小氮中三氯氧磷的质量占比可以为1%-20%）、大氮（即纯氮气）等工艺气体，工艺压力为50-10000Pa，扩散温度为700-925℃，扩散时间为10-120min，扩散后磷的有效掺杂浓度可以在1e19-4e20 cm-3，扩散后本征多晶层转变为第一掺杂多晶层，同时在第一掺杂多晶层表面形成一层磷硅玻璃层。所述去除磷硅玻璃层例如可以采用氢氟酸处理。
所述掩膜层的形成，本领域技术人员可以按照现有技术中的方法进行，例如可以采用等离子体化学气相沉积(PECVD)技术。
所述掩膜层的种类只要耐得住高温碱性制绒液即可。在本发明的一些优选实施方式中，所述掩膜层为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、碳化硅以及有机保护油墨中的至少一种。
S103中，所述第一刻蚀开口的方法可以采用现有技术中任一刻蚀方法，例如可以采用激光工艺，所述激光可以为绿光或紫外激光，激光的脉冲宽度小于100ns；激光直接刻蚀掉掩膜层或其和第一半导体层。
S104中，Wp1、Wp2的尺寸只要满足上述比例关系即可，在本发明的一些优选实施方式中，Wp1=0.4-0.6mm，Wp2=1-5μm。该优选方案，更能有效去除边缘侧蚀区内的部分掩膜层，更利于提升钝化效果，提高电池转换效率。
优选地，掩膜层的厚度为D1，D1=30-110nm。
S104中制绒得到的绒面为金字塔绒面。可以理解的是，在第二半导体开口区的两侧均有边缘侧蚀区。
在本发明的一些优选实施方式中，所述超声波工艺的条件包括：频率为20-80kHz，功率为100-2000W，时间为30-120s。
更优选地，所述超声波工艺的条件包括：频率为20-40kHz，功率为200-1000W，时间为30-100s。该优选方案，更能充分振动作用于边缘侧蚀区，有效去除边缘侧蚀区内的部分掩膜层，避免边缘侧蚀区内的部分掩膜层区域内无法沉积到第二半导体层，从而影响边缘侧蚀区内的部分掩膜层区域内的钝化，更利于提升钝化效果，提高电池转换效率。
优选地，所述超声波工艺进行清洗采用的清洗液为水或混合溶液。
所述混合溶液可以为弱酸或弱碱的水溶液。所述混合溶液中溶质的质量浓度为0.1-5wt%，溶质选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、双氧水中的至少一种。
本发明通过清洗溶液进行清洗中的清洗为本领域的常规清洗，本领域技术人员可以根据需求选择清洗溶液。例如，所述清洗溶液包括SC1溶液、SC2溶液、HF溶液等。SC1溶液、SC2溶液为相应的标准清洗液，SC1溶液的组成为氨水、双氧水以及水的混合物且三者体积比例为1:2:50，SC2溶液的组成为盐酸、双氧水和水的混合物且三者的体积比例为1:1:50。HF溶液中HF的质量浓度为0.5-5wt%。
在本发明的一些优选实施方式中，S104中，所述制绒的条件包括：碱溶液中碱的质量浓度为0.5 - 5wt%，碱溶液的温度为65 - 85℃，处理时间为5-15min。该优选方案，能够获得前述结构下的边缘侧蚀区，与超声波工艺更适配，从而高效去除边缘侧蚀区内的部分掩膜层，更利于提升钝化效果，提高电池转换效率。所述制绒中所述碱例如可以为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
所述碱溶液还可以包括制绒添加剂等常规助剂，制绒添加剂为市售品。优选地，制绒添加剂的质量浓度为0.05-0.5wt%。
优选地，S104中，Wp2/（Wp1+2×Wp2）=（1-8）：1000。该优选方案，更利于提高电池的钝化效果，从而进一步提高电池的转换效率。
S104中，在超声波工艺进行清洗之后，进行的通过清洗溶液进行清洗中的清洗为常规清洗，常规清洗同S101中的清洗。
在本发明的一些优选实施方式中，S105中，所述钝化层为本征非晶层或非晶硅氧层中至少一种。
优选地，所述钝化层为非晶硅层且厚度为5-10nm。
在本发明的一些优选实施方式中，S105中还包括在形成钝化层之后形成N型掺杂硅层的步骤。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第一半导体层中隧穿氧化层的厚度为1.5-2.5nm，第一掺杂多晶层的厚度为50-200nm。
优选地，所述第二半导体层中本征硅晶层的厚度为5-15nm，第二掺杂硅晶层的厚度为5-20nm。
所述本征硅晶层可以为本征非晶层或本征微晶层，第二掺杂硅晶层可以为掺杂非晶层或掺杂微晶层。
所述第一掺杂多晶层、第二掺杂硅晶层的有效掺杂浓度可以采用本领域现有技术中对应的范围，如本申请人的关于联合钝化结构的早期专利中的浓度范围，在此不再赘述。
所述第一掺杂多晶层、第二掺杂硅晶层中其一为N型，另一个为P型。
所述第二半导体层的形成可以按照本领域现有技术中对应的任一方法沉积，只要得到所需种类的层及其厚度和掺杂浓度即可，例如可以采用PECVD技术。
S107中所述减反层的种类和厚度以及形成方法均可以按照现有技术中的进行，例如减反层可以为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中至少一种，减反层厚度可以为80-160nm。优选地，减反层为氮化硅、氧化硅的复合层且氮化硅、氧化硅的厚度比为1:1-2。减反层的形成例如可以采用PECVD技术。
在本发明的一些优选实施方式中，所述后制绒方法还包括：S108、在S107所得背面进行第二刻蚀开口，形成与第二半导体开口区间隔排列的第一半导体开口区，第一半导体开口区与第二半导体开口之间形成过渡区域且过渡区域宽度为Wg；之后通过酸腐蚀去除第一半导体开口区内对应的掩膜层，以裸露第一半导体层。
所述第二刻蚀开口例如可以采用激光技术。优选地，所述第二刻蚀开口采用的激光为绿光或紫外激光，激光的脉冲宽度小于100ns，激光直接刻蚀掉部分掩膜层、第二半导体层形成第一半导体开口区且第一半导体开口区的宽度为Wn，过渡区域的宽度为Wg。优选地，Wn为0.1-0.3mm，Wg为0.1-0.3mm。
本发明的后制绒方法中还可以形成导电膜层等其他常规层。
在本发明的一些优选实施方式中，所述后制绒方法还包括：S109、在S108所得背面沉积导电膜层。所述导电膜层的形成例如可以采用物理气相沉积技术或活化反应等离子体技术。导电膜层的种类和厚度均可以按照现有技术中的相应范围选择，本发明对此没有限制，例如厚度可以为50-130nm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述后制绒方法还包括：S110、在S109所得背面的位于过渡区域Wg的部分导电膜层上进行第三刻蚀开口，形成绝缘槽且绝缘层宽度为Wi。Wi例如可以为0.03-0.1mm。
所述第三刻蚀开口例如可以采用激光技术形成，也可以采用印刷或喷涂保护层后蚀刻形成。优选地，所述第三刻蚀开口采用的激光为紫外激光，激光的脉冲宽度小于10ns，激光直接蚀刻掉绝缘槽区域的部分掩膜层、第二半导体层及导电膜层。
在本发明的一些优选实施方式中，所述后制绒方法还包括：S111、在S110所得背面的第二半导体开口区、第一半导体开口区的表面分别形成金属电极。金属电极的形成方法例如可以采用银浆印刷方式形成，也可以采用电镀铜栅线金属、PVD镀金属膜层替代金属电极方式形成。
第二方面，本发明提供一种联合钝化背接触电池，其通过第一方面所述的后制绒方法制备得到。本发明的联合钝化背接触电池，产品可靠性强，电池转换效率高。
下面详细描述本发明的实施例，是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种联合钝化背接触电池的去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法，包括以下步骤：
S101、如图1所示，提供双面抛光清洗后的N型单晶硅片10；
用温度为80℃、质量浓度为5%的氢氧化钾溶液对硅片10进行抛光，之后通过SC1清洗液（其组成为氨水、双氧水以及水的混合物，三者体积比例为1:2:50）清洗硅片10表面，硅片为直拉单晶硅片；
S102、如图2a、图2b、图2c、图2d所示，在硅片10的背面依次形成第一半导体层及掩膜层13，所述第一半导体层包含隧穿氧化层11、N型掺杂多晶层12；
S102a、如图2a所示，采用低压化学气相沉积（LPCVD）技术在硅片10背面形成隧穿氧化层11及本征多晶层12a，所述沉积隧穿氧化层11时采用LPCVD且过程包括：通入氧气，工艺压力为70000Pa，氧化温度为610℃，氧化时间为20min，隧穿氧化层11厚度为2nm，形成隧穿氧化硅11后抽空洗气，接着沉积本征多晶层12a，所述沉积本征多晶层12a时采用LPCVD且过程包括：通入硅烷，工艺压力为80Pa，沉积温度为610℃，沉积时间为60min，本征多晶层12a厚度为60nm。
S102b、如图2b所示，将硅片10放入扩散炉进行扩散吸杂，通入氧气、携带三氯氧磷的小氮（小氮中三氯氧磷的质量占比为10%）、大氮，氧气、携带三氯氧磷的小氮、大氮的体积流量比为2：1：1，工艺压力为80Pa，扩散温度880℃，扩散时间为60min，扩散后本征多晶层12a转变为N型掺杂多晶层12，同时在N型掺杂多晶层12表面形成一层磷硅玻璃层12b。N型掺杂多晶层12的有效掺杂浓度为2e20 cm-3。
S102c、如图2c所示，将硅片10进行氢氟酸HF 处理，去除硅片表面的磷硅玻璃层12b。
S102d、如图2d所示，经过等离子体化学气相沉积(PECVD)技术在硅片10背面形成一层掩膜层13，所述掩膜层13为氮化硅，掩膜层13厚度D1为100nm。
S103、如图3所示，在硅片10背面进行第一刻蚀开口，形成P型第二半导体开口区，其宽度为Wp1；第一刻蚀开口采用激光工艺，所述激光为绿光或紫外激光，脉冲宽度10ps。激光直接刻蚀掉第一刻蚀开口区域内的掩膜层13及部分第一半导体层，Wp1宽度为0.5mm。
S104、如图4a所示，通过碱溶液进行制绒，制绒的条件包括：碱溶液中碱的质量浓度为2wt%，制绒添加剂的质量浓度为0.2wt%（市售品），碱溶液的温度为70℃，处理时间为12min；在硅片10正面形成金字塔绒面，第二半导体开口区的底部和侧面分别形成金字塔绒面及边缘侧蚀区Wp2，所述边缘侧蚀区Wp2最大宽度为2μm。图4c为边缘侧蚀区Wp2 放大倍数为2.4万倍的SEM图。Wp=Wp1+2×Wp2，Wp2/（Wp1+2×Wp2）=4：1000。
如图4b所示，通过超声波清洗，超声波清洗的条件包括：频率为40kHz，功率为500W，时间为50s；从而去除边缘侧蚀区Wp2的掩膜层13，保留边缘侧蚀区以外的掩膜层13。如图4d所示，为去除边缘侧蚀区Wp2的掩膜层13后放大倍数为2.4万倍的SEM图。
然后通过清洗溶液进行清洗，以去除硅片表面的有机物、金属离子及氧化层。所述清洗溶液为SC1溶液（其组成为氨水、双氧水以及水的混合物，三者体积比例为1:2:50）。
S105、如图5所示，采用PECVD技术在硅片10正面形成钝化层14i、N型掺杂硅层14n，钝化层14i为本征非晶硅，且厚度为5nm，N型掺杂硅层14n为N型掺杂微晶硅层，且厚度为8nm。
S106、如图6所示，采用PECVD技术在硅片10背面形成第二半导体层：本征非晶层15i、P型掺杂非晶层15p，所述本征非晶层15i厚度为6nm，P型掺杂非晶层15p为6nm。P型掺杂非晶层15p的有效掺杂浓度为1e20 cm-3。
S107、如图7所示，采用PECVD技术在硅片10正面形成减反层16，所述减反层16为氮化硅、氧化硅的复合层，减反层16厚度为150nm，氮化硅与氧化硅的厚度比为1：2；
S108、如图8a所示，采用激光技术在硅片10背面抛光的区域形成与P型第二半导体开口区间隔排列的N型第一半导体开口区且宽度为Wn；第一半导体开口区与第二半导体开口之间形成过渡区域且过渡区域宽度为Wg。Wg为过渡区域的宽度。
所述激光为绿光或紫外激光，脉冲宽度10ps，激光直接刻蚀掉部分掩膜层13、本征非晶层15i、P型掺杂非晶层15p形成N型第一半导体开口区Wn，Wn为0.2mm，Wg为0.15mm。
如图8b所示，采用氢氟酸腐蚀去除N型第一半导体开口区Wn内表面的掩膜层13。
S109、如图9所示，采用物理气相沉积技术在硅片10背面形成导电膜层17；所述导电膜层17为氧化铟锡ITO，厚度为50nm。
S110、如图10所示，采用激光技术在硅片10背面的N型第一半导体开口区Wn与P型第二半导体开口区Wp之间形成绝缘槽且绝缘层宽度为Wi，所述激光为紫外激光，脉冲宽度5ps，激光直接蚀刻掉绝缘槽Wi区域的部分掩膜层13、本征非晶层15i、P型掺杂非晶层15p及导电膜层17。Wi为0.03mm。
S111、如图11所示，采用印刷技术，在硅片10背面N型开口区Wn与P型开口区Wp形成间隔排列的第一电极18n/第二电极18p。
实施例2
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S104中制绒使得Wp2/（Wp1+2×Wp2）=1：100，Wp2=5μm；其相应改变制绒工艺参数：碱溶液中碱的质量浓度为5wt%，制绒添加剂（同实施例1）的质量溶度为0.5wt%，溶液的温度为85℃，处理时间为15min。
实施例3
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S104中改变超声波清洗的参数：功率为100W，时间为60s，其超声功率太小，使得边缘侧蚀区Wp2的掩膜层13未完全去除干净。
实施例4
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S104中改变超声波清洗的关键参数：功率为2000W，时间为60s，其超声功率太大，对第一半导体层造成损伤。
对比例1
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，不进行S104中的超声波清洗。
对比例2
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S104中在制绒之后，不进行超声波清洗，而是直接进行S105，然后再去除所有的掩膜层，之后进行S106等后续步骤。去除所有的掩膜层的方法为：采用质量浓度为10%的氢氟酸溶液腐蚀10min。
对比例3
参照实施例1的方法，不同之处在于，采用常规的制绒方式，也即硅片先形成正面制绒、背面抛光结构，具体如下：
S1、硅片双面抛光；
S2、硅片背面镀第一掩膜层保护，所述第一掩膜层为氮化硅；
S3、硅片制绒清洗，在第一掩膜层的对面（即正面）形成金字塔绒面，之后去除第一掩膜层，形成正面制绒、背面抛光结构的硅片；
S4、硅片背面依次镀第一半导体层及掩膜层；
S5、在硅片背面进行所述第一蚀刻开口，形成第二半导体开口区；
S6、硅片清洗，去除第二半导体开口区内的第一半导体层；
S7、硅片正面依次形成钝化层、N型掺杂硅层及减反层，背面形成第二半导体层；
之后进行实施例1的S108至S111的步骤。
测试例
将上述实施例和对比例分别制备的联合钝化背接触电池，采集不同制备工艺指标参数，并对制备完成的背接触电池进行IV测试，以10000片为单位计算，提取工艺指标参数中的工艺周期、生产良率以及转换效率进行对比，结果如下表1所示。
表1
通过上述表1结果可以看出，本发明采用去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法制作的联合钝化背接触电池，可以大幅缩短工艺周期，提高生产良率、从而提高产品可靠性，提高电池转换效率。而不在本发明范围的对比例无法同时兼顾短工艺周期、低漏电流与高电池转换效率等的综合效果。具体的，根据本发明实施例1和对比例1，可以看出，采用本发明制绒后增加超声清洗去除边缘侧蚀区内部分掩膜层的方案，更利于提高电池的钝化效果，从而利于提高电池的转换效率。根据本发明实施例1和对比例2，可以看出，采用本发明后制绒超声清洗保留边缘侧蚀区以外掩膜层的方案，更利于减少漏电流，从而利于提高电池的转换效率。根据本发明实施例1和对比例3，可以看出，采用本发明的方案，更利于缩短工艺周期。
进一步的，根据本发明实施例1和实施例2，可以看出，采用本发明优选制绒参数的方案，更利于提高电池的钝化效果，从而进一步提高电池的转换效率。
进一步的，根据本发明实施例1和实施例3-4可以看出，采用本发明优选超声清洗工艺的方案，更利于提高电池的钝化效果，更利于减少漏电流，进一步提高电池转换效率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种联合钝化背接触电池的去除侧蚀残留掩膜层的后制绒方法，包括以下步骤：
S101、提供双面抛光并清洗后的硅片；
S102、在硅片的背面依次形成第一半导体层、掩膜层，所述第一半导体层包括隧穿氧化层和第一掺杂多晶层，所述掩膜层为无机硅；
S103、在S102所得背面对第一半导体层进行第一刻蚀开口，形成间隔分布的第二半导体开口区且第二半导体开口区的宽度为Wp1；
其特征在于，还包括：
S104、先通过碱溶液进行制绒，在硅片正面形成绒面，同时在第二半导体开口区的内底面形成绒面，同时在第二半导体开口区的侧面边缘形成边缘侧蚀区，边缘侧蚀区内掩膜层向第二半导体开口区内延伸突出，且边缘侧蚀区的最大宽度为Wp2，并满足：Wp2/（Wp1+2×Wp2）=（1-25）：1000；
之后通过超声波工艺进行清洗，以去除边缘侧蚀区内掩膜层向第二半导体开口区内延伸突出的全部掩膜层，保留边缘侧蚀区以外的掩膜层；然后通过清洗溶液进行清洗；
S105、在S104所得正面形成钝化层；
S106、在S105所得背面形成第二半导体层，所述第二半导体层包括本征硅晶层和第二掺杂硅晶层；
S107、在S106所得正面形成减反层。
2.根据权利要求1所述的后制绒方法，其特征在于，Wp1=0.4-0.6mm，Wp2=1-5μm。
3.根据权利要求1所述的后制绒方法，其特征在于，所述掩膜层为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、碳化硅以及有机保护油墨中的至少一种；
和/或，所述掩膜层的厚度为D1，D1=30-110nm。
4.根据权利要求1所述的后制绒方法，其特征在于，所述超声波工艺的条件包括：频率为20-80kHz，功率为100-2000W，时间为30-120s。
5.根据权利要求1所述的后制绒方法，其特征在于，所述超声波工艺进行清洗采用的清洗液为水或混合溶液，所述混合溶液中溶质的质量浓度为0-5wt%，溶质选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、双氧水中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的后制绒方法，其特征在于，S104中，所述制绒的条件包括：碱溶液中碱的质量浓度为0.5 - 5wt%，碱溶液的温度为65 - 85℃，处理时间为5-15min。
7.根据权利要求1所述的后制绒方法，其特征在于，S105中，所述钝化层为本征非晶层或非晶硅氧层；
和/或，S105中还包括在形成钝化层之后形成N型掺杂硅层的步骤。
8.根据权利要求1所述的后制绒方法，其特征在于，所述第一半导体层中隧穿氧化层的厚度为1.5-2.5nm，第一掺杂多晶层的厚度为50-200nm；所述第二半导体层中本征硅晶层的厚度为5-15nm，第二掺杂硅晶层的厚度为5-20nm。
9.根据权利要求1所述的后制绒方法，其特征在于，所述后制绒方法还包括：
S108、在S107所得背面进行第二刻蚀开口，形成与第二半导体开口区间隔排列的第一半导体开口区，第一半导体开口区与第二半导体开口之间形成过渡区域且过渡区域宽度为Wg；之后通过酸腐蚀去除第一半导体开口区内对应的掩膜层，以裸露第一半导体层；
S109、在S108所得背面沉积导电膜层；
S110、在S109所得背面的位于过渡区域Wg的部分导电膜层上进行第三刻蚀开口，形成绝缘槽且绝缘层宽度为Wi；
S111、在S110所得背面的第二半导体开口区、第一半导体开口区的表面分别形成金属电极。
10.一种联合钝化背接触电池，其特征在于，其通过如权利要求1-9中任一项所述的后制绒方法制备得到。
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