CN114695593B - 背接触电池的制备方法及背接触电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种背接触电池的制备方法与背接触电池，所述制备方法包括对硅基底进行表面处理后，在硅基底的背面进行扩散，形成第一掺杂层及位于所述第一掺杂层背离硅基底一侧表面上的氧化层，然后，去除第一区域背面的氧化层与第一掺杂层；在硅基底背面依次制备隧穿层与掺杂多晶硅层，然后，去除第二区域背面的掺杂多晶硅层；再依次进行清洗、镀膜与金属化，得到背接触电池。上述制备方法在第一掺杂层及掺杂多晶硅层的去除过程中，通过氧化层对第二区域进行保护，避免第二区域背面的第一掺杂层出现损伤，无需另行制备保护层，后续清洗亦较为方便，简化工艺，降低生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池生产技术领域，尤其涉及一种背接触电池的制备方法及背接触电池。
背景技术
随着光伏产业的迅速发展，国内外市场对太阳能电池效率与性能的要求也越来越高，这也推动众多厂商积极进行新型电池结构及生产工艺的研究。其中，TOPCon(TunnelOxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池是通过在电池表面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层掺杂多晶硅层，提高电池表面钝化性能，降低金属接触复合电流，提升电池的开路电压与短路电流；背接触(Interdigitated back contact，IBC)电池是通过将电池的电极栅线全部设置在背面，避免正面电极栅线遮挡所带来的光学损失，最大限度地利用入射光，提高短路电流。
近来，业内已公开有将前述两种电池结构结合应用的技术方案，即将TOPCon钝化结构应用在IBC电池上，降低掺杂区与金属接触时的载流子复合，提高电池表面钝化性能。但其制备工艺较为复杂，耗时较长，成本较高，不利于产业化应用。
鉴于此，有必要提供一种新的背接触电池的制备方法及背接触电池。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背接触电池的制备方法及背接触电池，工艺更简洁，能够提高成品率，降低生产成本。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种背接触电池的制备方法，主要包括：
对硅基底进行表面处理，所述硅基底具有相邻的第一区域与第二区域；
在硅基底的背面进行扩散，形成第一掺杂层及位于所述第一掺杂层背离硅基底一侧表面上的氧化层；
去除第一区域背面的氧化层与第一掺杂层；
在硅基底背面依次制备隧穿层与掺杂多晶硅层，所述掺杂多晶硅层的掺杂类型与第一掺杂层的掺杂类型相反；
去除第二区域背面的掺杂多晶硅层；
再依次进行清洗、镀膜与金属化。
作为本申请实施例的进一步改进，所述制备方法还包括在去除第二区域背面的掺杂多晶硅层后，对硅基底进行正面清洗，去绕镀；再对所述硅基底进行正面扩散，形成前表面场层，所述前表面场层的掺杂类型与掺杂多晶硅层的掺杂类型一致。
作为本申请实施例的进一步改进，所述制备方法还包括在进行正面扩散前，对所述硅基底的正面进行二次制绒。
作为本申请实施例的进一步改进，所述前表面场层的方阻控制在200～300ohm/sq。
作为本申请实施例的进一步改进，所述氧化层的厚度控制在30～100nm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述硅基底采用N型硅片，所述第一掺杂层中的掺杂元素为硼，所述氧化层为硼硅玻璃层；所述掺杂多晶硅层中的掺杂元素为磷。
作为本申请实施例的进一步改进，所述“在硅基底背面依次制备隧穿层与掺杂多晶硅层”是指采用LPCVD方法在所述硅基底的背面依次沉积制得隧穿层与本征硅膜层，所述隧穿层的厚度控制在1～5nm，所述本征硅膜层的厚度控制在100～1000nm；
再对所述硅基底的背面进行二次扩散，使得所述本征硅膜层形成掺杂多晶硅层及位于所述掺杂多晶硅层表面的磷硅玻璃层；
所述“去除第二区域背面的掺杂多晶硅层”是指先采用激光开槽去除所述第二区域背面的磷硅玻璃层；再采用酸溶液或碱溶液清洗去除所述第二区域表面的掺杂多晶硅层。
作为本申请实施例的进一步改进，所述第一掺杂层的掺杂浓度设置为5E18～1E20cm-3；所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度设置为1E20～1E21 cm-3。
作为本申请实施例的进一步改进，所述表面处理包括先采用KOH或NaOH或TMAH的水溶液对硅基底进行双面碱制绒；再对所述硅基底背面进行抛光；
所述镀膜包括在所述硅基底的背面依次沉积氧化铝膜与氮化硅膜，并在所述硅基底的正面沉积氮化硅膜。
本申请还提供一种采用如前所述的制备方法制得的背接触电池。
本申请的有益效果是：采用本申请背接触电池的制备方法及背接触电池，通过所述氧化层对第二区域进行保护，避免第一掺杂层及掺杂多晶硅层的去除过程中，出现第二区域表面的第一掺杂层损伤，无需制备掩膜保护，简化工艺，降低生产成本，提高电池成品率。
附图说明
图1是本申请背接触电池的结构示意图；
图2是本申请背接触电池的制备方法的主要流程示意图。
100-背接触电池；1-硅基底；11-第一掺杂层；12-前表面场层；2-隧穿层；3-掺杂多晶硅层；4-背钝化层；5-减反射层；61-第一电极；62-第二电极。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参图1所示，本申请提供的背接触电池100包括硅基底1，所述硅基底1具有相邻的第一区域与第二区域。所述第一区域的背面依次设置有隧穿层2与掺杂多晶硅层3；所述第二区域的背面形成有第一掺杂层11，所述第一掺杂层11与掺杂多晶硅层3的掺杂类型相反。
本实施例中，所述硅基底1为N型硅片，且所述硅基底1的电阻率设置为0.3～7Ω·cm，所述硅片的厚度为50～300μm。所述第一掺杂层11为P型掺杂层；所述隧穿层2通常可设置为SiO2膜层或SiOxNy膜层，且其厚度设置在1～5nm；所述掺杂多晶硅层3为N型掺杂多晶硅层。通常地，所述第一掺杂层11的面积占比大于所述掺杂多晶硅层3的面积占比。
所述硅基底1的正面还形成有前表面场层12，所述前表面场层12用以提高正面钝化性能。此处，所述第一掺杂层11的掺杂元素为硼，所述掺杂多晶硅层3、前表面场层12的掺杂元素为磷。所述第一掺杂层11的厚度设置为0.5～2μm，其掺杂浓度优选为5E18～1E20cm-3；所述掺杂多晶硅层3的掺杂浓度则优选为1E20～1E21cm-3；所述前表面场层12的方阻设置为200～300ohm/sq。
所述背接触电池100还包括设置在所述硅基底1背面的背钝化层4、设置在所述前表面场层12上的减反射层5以及穿过所述背钝化层4的金属电极，所述金属电极包括设置在第一区域且与所述掺杂多晶硅层3相接触的第一电极61、设置在第二区域并与所述第一掺杂层11相接触的第二电极62。
所述背钝化层4包括氧化铝膜、氧化硅膜、氮化硅膜、碳化硅膜中的至少一种；所述减反射层5通常可采用氮化硅膜。实际生产中，可通过气体流量、反应时间、温度等工艺参数的调节，提高所述背钝化层4、减反射层5的膜层性能，所述背钝化层4与减反射层5均可根据实际产品需求设置为复合膜或渐变膜。作为示例地，所述背钝化层4包括氧化铝膜及层叠设置在所述氧化铝膜上的氮化硅膜，所述氧化铝膜的厚度设置为2～10nm，所述氮化硅膜的厚度设置为50～100nm；所述减反射层5的厚度通常设置为70～100nm。所述第一电极61、第二电极62分别采用既定的导电浆料经丝网印刷、烧结得到，两者具体所采用的导电浆料可以相同或不同。
结合图2所示，本申请还提供一种上述背接触电池100的制备方法，主要包括：
对硅基底1进行表面处理，所述硅基底1具有相邻的第一区域与第二区域；
在硅基底1的背面进行扩散，形成第一掺杂层11及位于所述第一掺杂层11背离硅基底1一侧表面上的氧化层；
去除第一区域背面的氧化层与第一掺杂层11；
在硅基底1背面依次制备隧穿层2与掺杂多晶硅层3，所述掺杂多晶硅层3的掺杂类型与第一掺杂层11的掺杂类型相反；
去除第二区域背面的掺杂多晶硅层3；
对硅基底1进行正面扩散，形成前表面场层12，所述前表面场层12的掺杂类型与掺杂多晶硅层3的掺杂类型一致；
依次进行清洗、镀膜与金属化，得到背接触电池100。
所述“表面处理”步骤包括先采用KOH或NaOH或TMAH的水溶液对硅基底1进行双面碱制绒；再对所述硅基底1背面进行抛光。所述制绒过程可通过溶液浓度、温度及反应时间的调节可使得所述硅基底1表面形成既定高度的金字塔绒面结构，还可以根据产品需求添加既定的制绒添加剂改进绒面质量；所述抛光过程是采用碱溶液或酸溶液对所述硅基底1的背面进行单面抛光，所述硅基底1的正面在抛光过程中通常采用水膜进行保护。
所述“在硅基底1的背面进行扩散”是指对所述硅基底1的背面进行硼扩散，反应气体包括BBr3与O2，反应温度优选设置940～980℃；所述扩散包括高温扩散与推进阶段及氧化阶段，所述氧化阶段是指在所述硅基底1表面氧化生成硼硅玻璃层(BSG)，控制所述氧化层即硼硅玻璃层的厚度为30～100nm。
所述“去除第一区域背面的氧化层与第一掺杂层11”是指采用激光开窗工艺去除第一区域的氧化层以及所述第一区域的至少部分第一掺杂层11，再采用湿法清洗去除激光开窗区域的损伤层。上述湿法清洗过程中，所述第二区域的第一掺杂层11通过所述氧化层进行有效保护，避免刻蚀受损。
所述“在硅基底1背面依次制备隧穿层2与掺杂多晶硅层3”是指采用LPCVD方法在所述硅基底1的背面依次沉积制得隧穿层2与本征硅膜层，所述本征硅膜层的厚度控制在100～1000nm；再对所述硅基底1的背面进行二次扩散，通常可采用POCl3、O2作为反应气体，使得所述本征硅膜层形成掺杂多晶硅层3及位于所述掺杂多晶硅层3表面的磷硅玻璃层(PSG)，可理解地，所述掺杂多晶硅层3的厚度略小于前述本征硅膜层的厚度。
所述“去除第二区域背面的掺杂多晶硅层3”是指先采用激光开槽去除所述第二区域背面的磷硅玻璃层；再采用酸溶液或碱溶液清洗去除所述第二区域表面的掺杂多晶硅层3。在将第二区域的掺杂多晶硅层3清洗完成时，前述氧化层能够避免溶液对第二区域的第一掺杂层11进行刻蚀；且在此过程中，所述第一区域的掺杂多晶硅层3通过所述磷硅玻璃层进行保护。示例地，所述酸溶液可以为HF与HNO3混合溶液，且HF浓度设置远小于HNO3浓度，避免酸溶液对磷硅玻璃层的过渡腐蚀；碱溶液可以采用浓度设置为1～10％的KOH或NaOH或TMAH的水溶液。
所述制备方法还包括在进行正面扩散前，对硅基底1进行正面清洗，去绕镀，再对所述硅基底1的正面进行二次制绒。所述正面扩散同样可采用POCl3、O2作为反应气体，且控制所述前表面场层12的掺杂浓度小于掺杂多晶硅层3的掺杂浓度。前述制程中，所述硅基底1正面尤其是该硅基底1正面的边缘位置会出现绕镀的膜层结构，要在进行二次制绒前予以清洗去除。需要说明的是，可以在采用酸溶液或碱溶液清洗去除所述第二区域表面的掺杂多晶硅层3步骤前，先对硅基底1正面进行清洗去除PSG；且在去除硅基底1背面的掺杂多晶硅层3的同时，也完成绕镀在硅基底1正面的多晶硅膜层清洗；此时，所述正面清洗主要是指去除硅基底1正面的硼硅玻璃。
对所述硅基底1进行清洗、干燥后，进行镀膜，前述氧化铝膜可采用ALD方法或PECVD方法沉积制得；前述氮化硅膜采用PECVD方法制得。所述金属化步骤是指在所述背钝化层4上采用丝网印刷得到既定电极图案，并经高温烧结得到相应的金属电极。此处，所述第一电极41、第二电极42可采用同一规格的银浆，方便生产制备；亦可根据产品需求，采用不同的导电浆料分别印刷，再经烧结得到。所述制备方法还可以包括对完成金属化制程的背接触电池100进行光、电注入以降低后续衰减等步骤，此处不再一一赘述。
综上所述，本申请背接触电池100的制备方法通过前述氧化层即硼硅玻璃层对第二区域表面的第一掺杂层11进行保护；并通过二次扩散形成的磷硅玻璃层对第一区域的掺杂多晶硅层3进行保护，避免相应的膜层结构受损，无需制备掩膜进行保护，简化工艺，降低生产成本，提高电池成品率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种背接触电池的制备方法，其特征在于：
对硅基底进行表面处理，所述硅基底具有相邻的第一区域与第二区域；
在硅基底的背面进行扩散，形成第一掺杂层及位于所述第一掺杂层背离硅基底一侧表面上的氧化层；
去除第一区域背面的氧化层与第一掺杂层，在湿法去除第一区域第一掺杂层过程中，第二区域的第一掺杂层通过氧化层进行有效保护；
在硅基底背面依次制备隧穿层与掺杂多晶硅层，掺杂多晶硅层外侧形成磷硅玻璃层，所述掺杂多晶硅层的掺杂类型与第一掺杂层的掺杂类型相反；
去除第二区域背面的掺杂多晶硅层，在湿法去除掺杂多晶硅层过程中，第一区域的掺杂多晶硅层通过磷硅玻璃层进行保护；
再依次进行清洗、镀膜与金属化。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在去除第二区域背面的掺杂多晶硅层后，对硅基底进行正面清洗，去绕镀；再对所述硅基底进行正面扩散，形成前表面场层，所述前表面场层的掺杂类型与掺杂多晶硅层的掺杂类型一致。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在进行正面扩散前，对所述硅基底的正面进行二次制绒。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述前表面场层的方阻控制在200～300ohm/sq。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氧化层的厚度控制在30～100nm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅基底采用N型硅片，所述第一掺杂层中的掺杂元素为硼，所述氧化层为硼硅玻璃层；所述掺杂多晶硅层中的掺杂元素为磷。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述“在硅基底背面依次制备隧穿层与掺杂多晶硅层”是指采用LPCVD方法在所述硅基底的背面依次沉积制得隧穿层与本征硅膜层，所述隧穿层的厚度控制在1～5nm，所述本征硅膜层的厚度控制在100～1000nm；
再对所述硅基底的背面进行二次扩散，使得所述本征硅膜层形成掺杂多晶硅层及位于所述掺杂多晶硅层表面的磷硅玻璃层；
所述“去除第二区域背面的掺杂多晶硅层”是指先采用激光开槽去除所述第二区域背面的磷硅玻璃层；再采用酸溶液或碱溶液清洗去除所述第二区域表面的掺杂多晶硅层。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述第一掺杂层的掺杂浓度设置为5E18～1E20cm-3；所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度设置为1E20～1E21cm-3。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面处理包括先采用KOH或NaOH或TMAH的水溶液对硅基底进行双面碱制绒；再对所述硅基底背面进行抛光；
所述镀膜包括在所述硅基底的背面依次沉积氧化铝膜与氮化硅膜，并在所述硅基底的正面沉积氮化硅膜。
10.一种背接触电池，其特征在于：所述背接触电池采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
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