CN117832334A - 一种hbc电池的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池技术领域，公开了一种HBC电池的工艺方法，包括以下步骤：1）、使用单晶硅硅片，制备C‑Si；2）、单晶硅硅片采用PECVD方法，进行双面镀膜掺氢本征非晶硅a‑Si（i）；3）、PECVD方法制备a‑Si（n）；4）、PECVD方法制备a‑Si（p）；5）、单晶硅硅片的下侧面的空位再次制备n型非晶硅；6）、通过PVD磁控溅射镀膜的方式制备TCO导电层；7）、在正面进行镀膜减反膜层；8）、激光刻边界线；9）、引出电极，烧结从而实现HBC电池的形成。本发明的正面沉积钝化和反射膜、无金属栅线，消除了正面金属电极结构带来的光学损失，大大提高了电池的光电利用效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种HBC电池的工艺方法。
背景技术
当前的光伏太阳能电池的栅极主要分布在硅片的正反面，如PERC电池、TOPcon电池、HJT电池；由于栅极是电极导电材料，不能进行省略，因此如何最大避免或减少正面的光能力损失是当前的研究课题之一。
而BC电池（BackContact），即背接触电池技术，通过将栅极的正负极从背部引出，可以有效避免能力的损耗。电池正面无栅线遮挡，可消除金属电极的遮光电流损失，实现入射光子的最大利用化，较常规太阳电池短路电流可提高7%左右；背接触结构不必考虑栅线遮挡问题，可适当加宽栅线比例，从而降低串联电阻且有高的填充因子；可对表面钝化及表面陷光结构进行最优化的设计，可得到较低的前表面复合速率和表面反射，从而提高Voc和Jsc。
当前的BC技术研究但已再逐步及技术替换升级中，其中BC电池技术是必然的最有潜力发展趋势之一。
发明内容
为了解决相关技术中的问题，本发明提供了一种HBC电池的工艺方法，通过背部电极接触，正面无栅线遮挡，有效提升HJT电池的效率，溅射受光面的光能量损失，解决了背景技术中提到的问题。
本发明的技术方案如下：
一种HBC电池的工艺方法，包括以下步骤：
1）、使用单晶硅硅片，对其上下表面进行清洗、抛光减薄、制绒、RCA清洗，制备C-Si；
2）、处理后的单晶硅硅片采用PECVD方法，进行双面镀膜掺氢本征非晶硅a-Si（i）；
3）、在单晶硅片的上侧面镀n型非晶硅，采用PECVD方法制备a-Si（n）；
4）、使用掩膜工艺进行群区域的遮挡，在单晶硅硅片的下侧面镀p型非晶硅，采用PECVD方法制备a-Si（p）；
5）、更换掩膜工艺，在单晶硅硅片的下侧面的空位再次制备n型非晶硅，采用PECVD方法或离子蒸镀制备；
6）、通过PVD磁控溅射镀膜的方式制备TCO导电层；
7）、使用PECVD镀膜或以原子层沉积方式在正面进行镀膜减反膜层；
8）、激光刻边界线；
9）、引出电极，之后进行烧结从而实现HBC电池的形成。
作为本发明进一步的方案，在步骤1）中，清洗是清除单晶硅硅片表面的颗粒及有机物；抛光减薄是使用硅片研磨衬垫进行减薄，然后进行化学机械抛光和ICP刻蚀机进行等离子抛光；浸入NaOH、Na2SiO3、IPA混合溶液中进行制绒；RCA清洗，是先清除单晶硅硅片表面的颗粒及有机物，再放入20％的NaOH碱溶液中，去除切片工艺中造成的表面损伤层；单晶硅硅片使用的是n型单晶硅，即C-Si（n）；所述单晶硅硅片的厚度为100-180μm。
作为本发明进一步的方案，在步骤2）中，a-Si（i）的厚度为4-12nm；PECVD方法使用的气体是硅烷和氢气。
作为本发明进一步的方案，在步骤3）中，PECVD方法使用的气体是硅烷、氢气、磷烷、CO2和惰性气体；所述a-Si（n）的厚度为5-12nm；在步骤4）中，PECVD方法使用的气体是硅烷、氢气、硼烷和惰性气体；所述a-Si（p）的厚度为5-12nm。
作为本发明进一步的方案，在步骤4）所需的掩膜板的图案设计基于所需的P型非晶硅对图案的要求；在步骤5）所需的掩膜板的图案设计基于所需的n型非晶硅层对图案的要求；其掩膜板材料为金属或石英。
作为本发明进一步的方案，在步骤6）中，TCO导电层使用的材料是ITO、AZO、IMO或者SnOx中的其中一种。
作为本发明进一步的方案，在步骤7）中，镀膜减反膜层的材料使用的是氮化硅+氧化铝或二氧化硅。
作为本发明进一步的方案，在步骤8）中，使用激光发生器进行激光刻线，激光穿透底部的TCO导电层和非晶硅层的叠层，进行开膜处理；激光发生器使用的是超细绿光的纳秒或皮秒激光。
作为本发明进一步的方案，在步骤9）中，激光刻线后，使用丝印的方式印刷导电层；导电层为Ag、Ag/Al结合体，或在n区印刷负电极Ag浆，p区印刷正电极Al浆；接着之后进行烧结，从而实现HBC电池的形成。
作为本发明进一步的方案，HBC电池的背部制备钝化层SO2和减反层SiNx层，从而再次增加底部光线的利用，最后再丝印导电层和烧结。
采用了上述技术方案，与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明的正面沉积钝化和反射膜、无金属栅线，消除了正面金属电极结构带来的光学损失，大大提高了电池的光电利用效率，同时，本发明具有高短路电流密度JSC，可开路电压VOC。
本发明的背部的电极引出，不用担心遮挡问题，可以增大细栅线高宽比，适当增加线宽；并且经通过单侧的印刷栅极线，降低银浆的使用量，达到降低电池成本的目的。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明中步骤1）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
图2为本发明中步骤2）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
图3为本发明中步骤3）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
图4为本发明中步骤4）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
图5为本发明中步骤5）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
图6为本发明中步骤6）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
图7为本发明中步骤7）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
图8为本发明中步骤8）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
图9为本发明中步骤9）对应的HBC电池形成过程的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例提供了一种HBC电池的工艺方法，包括以下步骤：
1）、使用单晶硅硅片，对其上下表面进行清洗、抛光减薄、制绒、RCA清洗，制备C-Si，如图1所示。
本步骤中，清洗是清除单晶硅硅片表面的颗粒及有机物。抛光减薄是使用硅片研磨衬垫进行减薄，然后进行化学机械抛光和ICP刻蚀机进行等离子抛光。浸入NaOH、Na2SiO3、IPA混合溶液中进行制绒。RCA清洗，是先清除单晶硅硅片表面的颗粒及有机物，再放入20％的NaOH碱溶液中，去除切片工艺中造成的表面损伤层。
本步骤中，单晶硅硅片使用的是n型单晶硅，即C-Si（n），单晶硅硅片的厚度为100-180μm。
2）、处理后的单晶硅硅片采用PECVD方法，进行双面镀膜掺氢本征非晶硅a-Si（i），如图2所示。
本步骤中，a-Si（i）的厚度为4-12nm；PECVD方法使用的气体是硅烷和氢气。
3）、在单晶硅片的上侧面镀n型非晶硅，采用PECVD方法制备a-Si（n），如图3所示。
本步骤中，PECVD方法使用的气体是硅烷、氢气、磷烷、CO2和惰性气体；所述a-Si（n）的厚度为5-12nm。
4）、使用掩膜工艺进行群区域的遮挡，在单晶硅硅片的下侧面镀p型非晶硅，采用PECVD方法制备a-Si（p），如图4所示。
本步骤中，PECVD方法使用的气体是硅烷、氢气、硼烷和惰性气体，a-Si（p）的厚度为5-12nm。使用的掩膜工艺，所需的掩膜板的图案设计基于所需的P型非晶硅对图案的要求，其掩膜板材料为金属或石英。
5）、更换掩膜工艺，在单晶硅硅片的下侧面的空位再次制备n型非晶硅，采用PECVD方法或离子蒸镀制备，如图5所示。使用的掩膜工艺，所需的掩膜板的图案设计基于所需的n型非晶硅层对图案的要求，其掩膜板材料为金属或石英。
6）、通过PVD磁控溅射镀膜的方式制备TCO导电层，如图6所示。TCO导电层使用的材料是ITO、AZO、IMO或者SnOx中的其中一种。另外，材料还可以使用ICO:H的双重体系，或者（MgF2+SnOx+IMO）:H的多层体系。TCO导电层主要为透光当导电层，形成与非晶硅的良好带隙匹配。
7）、使用PECVD镀膜或以原子层沉积方式在正面进行镀膜减反膜层，如图7所示。镀膜减反膜层的材料使用的是氮化硅+氧化铝或二氧化硅。
8）、激光刻边界线，如图8所示。使用激光发生器进行激光刻线，激光穿透底部的TCO导电层和非晶硅层的叠层，进行开膜处理；激光发生器使用的是超细绿光的纳秒或皮秒激光。
9）、引出电极，之后进行烧结从而实现HBC电池的形成，如图9所示。激光刻线后，使用丝印的方式印刷导电层；导电层为Ag、Ag/Al结合体，或在n区印刷负电极Ag浆，p区印刷正电极Al浆；接着之后进行烧结，从而实现HBC电池的形成。烧结的温度有两阶段，第一阶段是0到100°，实现材料的初步熔融，接下来升温到200°左右，实现完成熔融，之后降温成型，完成烧结。
HBC电池的背部制备钝化层SO2和减反层SiNx层，从而再次增加底部光线的利用减少损失，最后再丝印导电层和烧结完成。
本实施例为上下对称的非晶硅结构，沿用了HJT的部分路线，底部通过掩膜版分别依次制备p型和n型的氢化非晶硅膜层，之后分别在非晶硅膜层之上制备TCO的透光导电膜层。
本实施例的底部的非受光面使用激光进行清除p-n非晶硅界面的结合层，提高电池的短路电流，减少横向损失。
本实施例的在受光面通过制备叠加钝化层和减反膜层从而提高电池的光能吸收减少损失，利于增大电池的开压。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、使用单晶硅硅片，对其上下表面进行清洗、抛光减薄、制绒、RCA清洗，制备C-Si；
2）、处理后的单晶硅硅片采用PECVD方法，进行双面镀膜掺氢本征非晶硅a-Si（i）；
3）、在单晶硅片的上侧面镀n型非晶硅，采用PECVD方法制备a-Si（n）；
4）、使用掩膜工艺进行群区域的遮挡，在单晶硅硅片的下侧面镀p型非晶硅，采用PECVD方法制备a-Si（p）；
5）、更换掩膜工艺，在单晶硅硅片的下侧面的空位再次制备n型非晶硅，采用PECVD方法或离子蒸镀制备；
6）、通过PVD磁控溅射镀膜的方式制备TCO导电层；
7）、使用PECVD镀膜或以原子层沉积方式在正面进行镀膜减反膜层；
8）、激光刻边界线；
9）、引出电极，之后进行烧结从而实现HBC电池的形成。
2.根据权利要求1所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，在步骤1）中，
清洗是清除单晶硅硅片表面的颗粒及有机物；
抛光减薄是使用硅片研磨衬垫进行减薄，然后进行化学机械抛光和ICP刻蚀机进行等离子抛光；
浸入NaOH、Na2SiO3、IPA混合溶液中进行制绒；
RCA清洗，是先清除单晶硅硅片表面的颗粒及有机物，再放入20％的NaOH碱溶液中，去除切片工艺中造成的表面损伤层；
单晶硅硅片使用的是n型单晶硅，即C-Si（n）；所述单晶硅硅片的厚度为100-180μm。
3.根据权利要求1所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，在步骤2）中，a-Si（i）的厚度为4-12nm；PECVD方法使用的气体是硅烷和氢气。
4.根据权利要求1所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，在步骤3）中，PECVD方法使用的气体是硅烷、氢气、磷烷、CO2和惰性气体；所述a-Si（n）的厚度为5-12nm；在步骤4）中，PECVD方法使用的气体是硅烷、氢气、硼烷和惰性气体；所述a-Si（p）的厚度为5-12nm。
5.根据权利要求1所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，在步骤4）所需的掩膜板的图案设计基于所需的P型非晶硅对图案的要求；在步骤5）所需的掩膜板的图案设计基于所需的n型非晶硅层对图案的要求；其掩膜板材料为金属或石英。
6.根据权利要求1所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，在步骤6）中，TCO导电层使用的材料是ITO、AZO、IMO或者SnOx中的其中一种。
7.根据权利要求1所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，在步骤7）中，镀膜减反膜层的材料使用的是氮化硅+氧化铝或二氧化硅。
8.根据权利要求1所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，在步骤8）中，使用激光发生器进行激光刻线，激光穿透底部的TCO导电层和非晶硅层的叠层，进行开膜处理；激光发生器使用的是超细绿光的纳秒或皮秒激光。
9.根据权利要求1所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，在步骤9）中，激光刻线后，使用丝印的方式印刷导电层；导电层为Ag、Ag/Al结合体，或在n区印刷负电极Ag浆，p区印刷正电极Al浆；接着之后进行烧结，从而实现HBC电池的形成。
10.根据权利要求9所述的一种HBC电池的工艺方法，其特征在于，HBC电池的背部制备钝化层SO2和减反层SiNx层，从而再次增加底部光线的利用，最后再丝印导电层和烧结。
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2024
- 2024-03-04 CN CN202410239804.0A patent/CN117832334A/zh active Pending
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