CN116581197A - 一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：在硅片受光面制备上隧穿氧化层及上掺杂多晶硅层，在硅片背光面制备下隧穿氧化层及下掺杂多晶硅层；在下掺杂多晶硅层外侧制备氧化硅层；对上掺杂多晶硅层进行激光热处理，形成激光损伤层；将硅片放置于碱性药液中，对硅片的受光面未进行激光热处理的表面进行制绒；对激光损伤层进行化学清洗；对硅片进行钝化减反膜沉积，在进行加工指定区域上印刷上金属栅线。本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，提升了电池钝化效果，降低受光面的金属接触复合，简化了制备工艺步骤。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法。
背景技术
太阳能发电是新能源产业的一个重要领域，太阳能发电效率与太阳能电池板的转换效率直接相关，提高太阳能电池板的转换效率，提升单位面积输出功率，简化太阳能电池的工艺流程，降低太阳能电池的制造成本，是太阳能电池技术发展的方向。TOPCon电池(隧穿氧化物钝化接触太阳能电池)是目前常见的一种太阳能电池，TOPCon电池的背光面采用隧穿氧化层+掺杂多晶硅层进行表面钝化，同时对金属栅格与晶体硅进行隔离，大幅度减小了金属接触复合，弥补了PERC电池(发射极背面钝化电池)最大的短板，大幅度提升了电池效率，但是TOPCon电池的掺杂多晶硅层具有非常强烈的光寄生吸收效应，掺杂多晶硅层无法直接应用在太阳能电池受光面，因此需要降低TOPCon电池受光面金属接触复合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，旨在解决降低TOPCon电池正面金属接触复合的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
S1、对硅片的双面进行碱抛光，在硅片的受光面制备上隧穿氧化层及上掺杂多晶硅层，在硅片的背光面制备下隧穿氧化层及下掺杂多晶硅层；
S2、在下掺杂多晶硅层的外侧制备一层氧化硅层，在硅片的背光面形成发射极；
S3、对上掺杂多晶硅层的加工指定区域进行激光热处理，加工指定区域在激光热处理的作用下形成激光损伤层；
S4、将硅片放置于碱性药液中，碱性药液对硅片的受光面未进行激光热处理的表面进行制绒；
S5、对激光损伤层进行化学清洗，去除激光损伤层；
S6、对硅片的受光面进行钝化减反膜沉积，在进行加工指定区域的对应位置上印刷上金属栅线。
在一种可能的实现方式中，在步骤S2中，氧化硅层采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)或HFCVD(热灯丝化学气相沉积)工艺进行制备。
在一种可能的实现方式中，氧化硅层的厚度在10nm～1μm之间。
在一种可能的实现方式中，在步骤S3中，激光热处理所采用的激光的波长范围在300nm～1600nm之间，脉宽范围在10ns～200ns之间，光斑直径在10um～200um之间。
在一种可能的实现方式中，在步骤S3中，激光损伤层的厚度在5nm～20nm之间。
在一种可能的实现方式中，在步骤S4中，硅片的受光面未进行激光热处理的区域的上掺杂多晶硅层与碱性药液反应，进行刻蚀，并形成金字塔陷光结构。
在一种可能的实现方式中，在步骤S4中，碱性药液为NaOH溶液、KOH溶液或其他碱性液体。
在一种可能的实现方式中，在步骤S6中，上金属栅线的中心与加工指定区域的中心重合。
在一种可能的实现方式中，在步骤S6中，上金属栅线的宽度小于加工指定区域的宽度。
在一种可能的实现方式中，在步骤S6中，上金属栅线的宽度小于加工指定区域的宽度的范围在1μm～200μm之间。
本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的有益效果在于：
与现有技术相比，硅片的受光面制备上隧穿氧化层及上掺杂多晶硅层，硅片的背光面制备下隧穿氧化层、下掺杂多晶硅层、氧化硅层，硅片的背光面形成发射极，对硅片的受光面的上掺杂多晶硅层上的加工指定区域进行激光热处理，激光热处理进行上掺杂多晶硅层的掺杂元素推进，加工指定区域的上掺杂多晶硅层在激光热处理的作用下变为熔融状态，冷却固化后形成激光损伤层，在激光热处理的过程中加工指定区域的上掺杂多晶硅层与空气中的氧气自发反应，生产一层氧化层，即为激光损伤层，激光损伤层不会与碱性药液发生反应，即激光损伤层不会在碱性药液的作用下发生刻蚀，从而根据实际需求对硅片进行部分区域的刻蚀，完成制绒，完成钝化接触结构的制备，制绒完成后，对硅片进行化学清洗，去除激光损伤层，对硅片进行钝化减反膜沉积，在加工指定区域上印刷上金属栅线，硅片的受光面未发生刻蚀的部分，未进行制绒的平滑表面在实现钝化接触的同时，大幅度降低金属-硅之间的接触面积，通过激光热处理制备激光损伤层，实现了电池低金属接触复合双面隧穿钝化接触结构的制备，极大地提升了电池钝化效果，同时硅片的受光面减少了上掺杂多晶硅层的光寄生吸收效应，不会对电池的短路电流密度造成影响，大大简化TOPCon电池的制备工艺步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例提供的复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的步骤S1、S2的硅片示意图；
图2为本发明实施例提供的复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的步骤S3的硅片示意图；
图3为本发明实施例提供的复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的步骤S4的硅片示意图；
图4为本发明实施例提供的复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的步骤S6的硅片示意图。
图中：1、硅片；2、上隧穿氧化层；3、上掺杂多晶硅层；4、激光损伤层；5、下隧穿氧化层；6、下掺杂多晶硅层；7、氧化硅层；8、钝化接触结构；9、上金属栅线；10、钝化减反膜。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1至图4，现对本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式进行说明，包括如下步骤：
S1、对硅片1的双面进行碱抛光，在硅片1的受光面制备上隧穿氧化层2及上掺杂多晶硅层3，在硅片1的背光面制备下隧穿氧化层5及下掺杂多晶硅层6；
S2、在下掺杂多晶硅层6的外侧制备一层氧化硅层7，在硅片1的背光面形成发射极；
S3、对上掺杂多晶硅层3的加工指定区域进行激光热处理，加工指定区域在激光热处理的作用下形成激光损伤层4；
S4、将硅片1放置于碱性药液中，碱性药液对硅片1的受光面未进行激光热处理的表面进行制绒；
S5、对激光损伤层4进行化学清洗，去除激光损伤层4；
S6、对硅片1的受光面进行钝化减反膜沉积，在进行加工指定区域的对应位置上印刷上金属栅线9。
本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，与现有技术相比，硅片1的受光面制备上隧穿氧化层2及上掺杂多晶硅层3，硅片1的背光面制备下隧穿氧化层5、下掺杂多晶硅层6、氧化硅层7，硅片1的背光面形成发射极，对硅片1的受光面的上掺杂多晶硅层3上的加工指定区域进行激光热处理，激光热处理进行上掺杂多晶硅层3的掺杂元素推进，加工指定区域的上掺杂多晶硅层3在激光热处理的作用下变为熔融状态，冷却固化后形成激光损伤层4，在激光热处理的过程中加工指定区域的上掺杂多晶硅层3与空气中的氧气自发反应，生产一层氧化层，即为激光损伤层4，激光损伤层4不会与碱性药液发生反应，即激光损伤层4不会在碱性药液的作用下发生刻蚀，从而根据实际需求对硅片1进行部分区域的刻蚀，完成制绒，完成钝化接触结构8的制备，制绒完成后，对硅片1进行化学清洗，去除激光损伤层4，对硅片1进行钝化减反膜沉积，在加工指定区域上印刷上金属栅线9，硅片1的受光面未发生刻蚀的部分，未进行制绒的平滑表面在实现钝化接触的同时，大幅度降低金属-硅之间的接触面积，通过激光热处理制备激光损伤层4，实现了电池低金属接触复合双面隧穿钝化接触结构8的制备，极大地提升了电池钝化效果，同时硅片1的受光面减少了上掺杂多晶硅层3的光寄生吸收效应，不会对电池的短路电流密度造成影响，大大简化TOPCon电池的制备工艺步骤。
具体的，请参照图1至图4，太阳能电池包括N型硅片1以及P型硅片1；N型硅片1双面均经过碱液抛光，在N型硅片1的受光面制备上隧穿氧化层2及掺杂有磷的上掺杂多晶硅层3，在N型硅片1的背光面制备下隧穿氧化层5及掺杂有硼的下掺杂多晶硅层6，在下掺杂多晶硅层6的远离下隧穿氧化层5的一侧制备一层氧化硅层7，在N型硅片1的背光面形成覆盖硅片1完整背光面的；P型硅片1双面均经过碱液抛光，在P型硅片1的受光面制备上隧穿氧化层2及掺杂有硼的上掺杂多晶硅层3，在P型硅片1的背光面制备下隧穿氧化层5及掺杂有磷的下掺杂多晶硅层6，在下掺杂多晶硅层6的远离下隧穿氧化层5的一侧制备一层氧化硅层7，在P型硅片1的背光面形成覆盖硅片1完整背光面的发射极；对上掺杂多晶硅层3上的加工指定区域进行激光热处理，加工指定区域根据实际需要情况，进行选取，上掺杂多晶硅层3进行激光热处理的区域在激光的高温作用下，转化为熔融状态，熔融部分的上掺杂多晶硅层3，进行冷却，在冷却固化过程中，上掺杂多晶硅层3与空气中的氧气自发反应得到一层氧化层，即为激光损伤层4，对硅片1进行退火，激活上掺杂多晶硅层3中掺杂元素的推进，将硅片1放置于碱性药液中，激光损伤层4与氧化硅层7阻挡碱性药液，不会与碱性药液发生反应，即在激光损伤层4与氧化硅层7上不会进行制绒，碱性药液对硅片1的受光面未进行激光热处理的表面进行制绒，快速的在硅片1的双面制备钝化接触结构8，极大地提升了电池钝化效果，同时硅片1的受光面减少了上掺杂多晶硅层3的光寄生吸收效应，不会对电池的短路电流密度造成影响，大大简化TOPCon电池的制备工艺步骤，制绒完成后，对硅片1进行化学清洗，化学清洗采用9％浓度的氢氟酸溶液，激光损伤层4氢氟酸溶液发生反应，将激光损伤层4去除，在硅片1上进行钝化减反膜沉积，制备钝化减反膜10，在进行激光热处理的区域的外侧上印刷上金属栅线9，进行过激光热处理的区域的钝化减反膜10为平滑的平面，在未进行制绒的平滑表面在实现钝化接触的同时，大幅度降低金属-硅之间的接触面积。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，在步骤S2中，氧化硅层7采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)或HFCVD(热灯丝化学气相沉积)工艺进行制备。
具体的，在步骤S2中，氧化硅层7制备可采取PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)或HFCVD(热灯丝化学气相沉积)工艺，工艺简单，便于操作。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，请参照图1至图4，氧化硅层7的厚度在10nm～1μm之间。
具体的，请参照图1至图4，在步骤S2中，所得到的氧化硅层7的厚度在10nm～1μm之间。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，在步骤S3中，激光热处理所采用的激光的波长范围在300nm～1600nm之间，脉宽范围在10ns～200ns之间，光斑直径在10um～200um之间。
具体的，在步骤S3中，激光热处理所采用的激光器的台面功率在10W～100W之间，激光器所产生的用于进行激光热处理的激光的波长范围在300nm～1600nm之间，脉宽范围在10ns～200ns之间，光斑直径在10um～200um之间。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，请参照图1至图4，在步骤S3中，激光损伤层4的厚度在5nm～20nm之间。
具体的，请参照图1至图4，在步骤S3中，激光损伤层4的厚度在5nm～20nm之间，激光损伤层4厚度过低，对碱性药液的阻挡效果较差，激光损伤层4厚度过厚，激光器消耗能源较多。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，请参照图1至图4，在步骤S4中，硅片1的受光面未进行激光热处理的区域的上掺杂多晶硅层3与碱性药液反应，进行刻蚀，并形成金字塔陷光结构。
具体的，请参照图1至图4，在步骤S4中，硅片1的受光面进行激光热处理的区域不与碱性药液反应，碱性药液对硅片1的受光面未进行激光热处理的区域进行刻蚀，形成金字塔陷光结构，上掺杂多晶硅层3上经过激光热处理的激光损伤层4处没有多晶硅，避免硅片1的受光面发生的光寄生吸收效应。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，在步骤S4中，碱性药液为NaOH溶液、KOH溶液或其他碱性液体。
具体的，在步骤S4中，碱性药液可以为NaOH溶液或者KOH溶液或者其他单一碱性液体或者混合碱性液体。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，请参照图1至图4，在步骤S6中，上金属栅线9的中心与加工指定区域的中心重合。
具体的，请参照图1至图4，在步骤S6中，上金属栅线9设置有多条，上金属栅线9印刷在曾进行激光热处理的区域的外表面，即加工指定区域的选取，实际上是根据上金属栅线9的位置进行选取的，上金属栅线9的中心与加工指定区域的中心重合。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，请参照图1至图4，在步骤S6中，上金属栅线9的宽度小于加工指定区域的宽度。
具体的，请参照图1至图4，在步骤S6中，加工指定区域的宽度即进行激光热处理的区域的宽度大于上金属栅线9的宽度，确保上金属栅线9完全印刷在加工指定区域的外表面。
作为本发明提供的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式，请参照图1至图4，在步骤S6中，上金属栅线9的宽度小于加工指定区域的宽度的范围在1μm～200μm之间。
具体的，请参照图1至图4，在步骤S6中，加工指定区域的宽度即进行激光热处理的区域的宽度超出上金属栅线9分布的区域的宽度的范围是1μm～200μm之间，确保上金属栅线9完全印刷在加工指定区域的外表面，且避免激光热处理范围过大，造成能源浪费。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对硅片的双面进行碱抛光，在硅片的受光面制备上隧穿氧化层及上掺杂多晶硅层，在硅片的背光面制备下隧穿氧化层及下掺杂多晶硅层；
S2、在下掺杂多晶硅层的外侧制备一层氧化硅层，在硅片的背光面形成发射极；
S3、对上掺杂多晶硅层的加工指定区域进行激光热处理，加工指定区域在激光热处理的作用下形成激光损伤层；
S4、将硅片放置于碱性药液中，碱性药液对硅片的受光面未进行激光热处理的表面进行制绒；
S5、对激光损伤层进行化学清洗，去除激光损伤层；
S6、对硅片的受光面进行钝化减反膜沉积，在进行加工指定区域的对应位置上印刷上金属栅线。
2.如权利要求1的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，氧化硅层采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)或HFCVD(热灯丝化学气相沉积)工艺进行制备。
3.如权利要求2的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，氧化硅层的厚度在10nm～1μm之间。
4.如权利要求1的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，激光热处理所采用的激光的波长范围在300nm～1600nm之间，脉宽范围在10ns～200ns之间，光斑直径在10um～200um之间。
5.如权利要求1的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，激光损伤层的厚度在5nm～20nm之间。
6.如权利要求1的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，硅片的受光面未进行激光热处理的区域的上掺杂多晶硅层与碱性药液反应，进行刻蚀，并形成金字塔陷光结构。
7.如权利要求1的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，碱性药液为NaOH溶液、KOH溶液或其他碱性液体。
8.如权利要求1的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，上金属栅线的中心与加工指定区域的中心重合。
9.如权利要求8的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，上金属栅线的宽度小于加工指定区域的宽度。
10.如权利要求9的一种复合双面钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，上金属栅线的宽度小于加工指定区域的宽度的范围在1μm～200μm之间。
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| CN117153953B (zh) * | 2023-10-30 | 2024-01-02 | 常州亿晶光电科技有限公司 | 开膜式双面TOPCon电池的制备方法 |
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