一种高效低成本N型背结PERT双面电池的制造方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池制造领域，具体涉及一种高效低成本N型背结PERT(Rear junction passivation emitter and rear totally diffused cell)双面电池的制造方法。利用特殊的扩散工艺省去了传统太阳能电池制造中的去PSG和去BSG工序，同时兼有氧化硅钝化的作用。利用特殊的氮化硅工艺和化学刻蚀工艺，可以精确可控的去除边缘绕镀和绕扩，解决边缘漏电问题。利用特殊的可烧穿型铝浆，实现自对准功能，省去了激光开槽工序。本方法全部工序步骤只需7步，极大简化了制造流程，节省制造成本。

A High Efficiency and Low Cost Manufacturing Method of N-type Backknot PERT Double-sided Battery

The invention belongs to the field of solar cell manufacturing, in particular to a manufacturing method of high efficiency and low cost N-type back junction passivation emitter and rear totally diffused cell double-sided battery. The process of PSG removal and BSG removal in traditional solar cell manufacturing is eliminated by special diffusion process, and the passivation effect of silicon oxide is also eliminated. Using special silicon nitride process and chemical etching process, the edge winding plating and expanding can be precisely and controllably removed, and the problem of edge leakage can be solved. The special burnable aluminium slurry is used to realize the self-alignment function, and the laser grooving process is omitted. The whole process steps of this method only need 7 steps, which greatly simplifies the manufacturing process and saves the manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高效低成本N型背结PERT双面电池的制造方法
本专利技术属于太阳能电池制造领域，具体涉及一种高效低成本N型背结PERT(Rearjunctionpassivatedemitterandreartotallydiffusedcell)双面太阳能电池的制造方法。
技术介绍
太阳能发电技术是新能源发展的一个重要领域，提高太阳电池光电转化效率的同时需要兼顾制造成本和工艺可控性。N型电池由于无B-O复合导致的LeTID(光热诱导衰减)现象、低温度系数、少子寿命高等一系列优点成为新一代太阳能电池技术的重要发展方向。成熟的N型电池有N-PERT、N-PERL、N-Topcon、N-IBC和HIT等。出于效率和成本的综合考虑，目前太阳能行业工业化生产的主流N型电池为N-PERT(Passivatedemitterandreartotallydiffusedcell)电池结构，该结构从上到下依次为：银铝电极、钝化层、P+层、N型基底、N+层、钝化膜、银电极，结构如说明书附图1(a)所示。该结构的制作流程为：抛光、磷扩、去PSG、背镀膜、制绒、硼扩、去BSG、正镀膜、丝网&烧结，共9道工序。然而，由于该结构正面和背面都使用银浆作为电极材料，使得制造成本相比P型PERC高出很多。另外，就金属下的复合来说，银浆接触区的暗电流密度达到1500-2000fA/cm2以上，极大的限制了电池效率的进一步提升，该结构稳定量产效率在21.5％左右。为了降低成本和进一步提升电池转换效率，背结N-PERT电池是一个很好的选择，该结构从上到下依次为：银电极、钝化层、N+层、N型基底、P+层、钝化膜、Al电极，如说明书附图1(b)。该结构将PN结置于电池背面，正面为N+层，因此该结构可以在背面使用铝浆代替银浆作为电极材料，极大的降低了电极材料成本。另外，铝与硅材料形成的Al-BSF复合速率要比银-硅接触小的多，Al-BSF的J0大约为600fA/cm2左右，相比于银硅接触降低了一半，因此在电池光电转换效率方面有更大的潜力。常规N-PERT电池或者背结N-PERT电池经过P扩和B扩后都需要进行去磷硅玻璃(PSGremove)和硼硅玻璃(BSGremove)工序，为氮化硅与硅接触提供良好的钝化界面。如不去除，一方面不能形成良好的钝化界面，另一方面PSG或BSG中残留的磷或硼在后道高温时继续扩散进硅表面，使得表面浓度升高，复合变大，如CN105097961A、CN204067396U。另外，背结N-PERT电池与P-PERC电池结构很像，背面为了形成接触需利用激光或化学刻蚀等方法去除局部钝化层，形成Al浆与硅接触的通道。这需要丝网印刷的铝栅与开膜精确对准，因此对丝网设备的要求很高，而且需要一道开膜工序，如CN205385035U、CN108231917A。
技术实现思路
本专利技术利用特殊的扩散工艺省去了传统太阳能电池制造中的去PSG和去BSG工序，同时兼有氧化硅钝化的作用。利用特殊的氮化硅工艺和化学刻蚀工艺，可以精确可控的去除边缘绕镀和绕扩，解决边缘漏电问题。利用特殊的可烧穿型铝浆，实现自对准功能，省去了激光开槽工序。本方法全部工序步骤只需7步，极大简化了制造流程，节省制造成本。工艺流程如说明书附图2所示。本专利技术N型背结PERT双面太阳能电池的具体制造方法步骤如下：(1)抛光采用N型硅片，硅片厚度120-250um，电阻率范围0.5-10ohm.cm；使用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液对N型硅片进行抛光刻蚀，此步骤可以去除硅表面的机械损伤层及形成平整的表面，有利于钝化。其中，TMAH溶液的体积浓度15-25％，溶液温度50-80℃，刻蚀时间200-400s，刻蚀重量0.4-1.0g，所形成的硅(100)晶面方块大小20-30um。采用TMAH溶液抛光的好处在于它是有机碱，无金属残留而且刻蚀速度快，效果比KOH好。(2)硼扩散所用硼源为BBr3，通过N2作为载气通入炉中。扩散时先通入大流量氧气在硅表面形成氧化阻挡层，具体为：扩散时先通入2-5L/min氧气，温度780-850℃，在硅表面形成氧化阻挡层，氧化层厚度8-10nm；然后通过分段通源+推进的方式进行扩散掺杂，具体的实施方案是沉积过程分为3次通源推进，首先810-820℃通硼源5min，关闭硼源，N2气氛下推进10min；然后升高到830-840℃通硼源5min，关闭硼源，N2气氛下推进10min；再升高到850-860℃通硼源5min，关闭硼源，N2气氛下推进10min；高温推进为：温度升到920℃，N2气氛下保温推进15min。BSG中的硼原子残留少到与硅表面的含量相当，通过分步扩散的方式BSG中的B源被最大限度的扩散到了硅片，同时减小通源流量，最大限度的减少BSG中残留的B源，在没有浓度梯度的情况下，后面P扩高温过程将不会对P+面的掺杂曲线有影响，同时耗尽硼原子的BSG起到了氧化硅钝化的效果，比纯SiNx钝化效果好。因此可以省略去BSG步骤。扩散后方阻80-120ohm/sq，扩散浓度2E19-7E19cm-3,掺杂深度0.8-1.0um,BSG厚度50-60nm。(3)背面氮化硅镀膜使用PECVD设备进行背面氮化硅镀膜，氮化硅起到保护BSG及加强钝化的作用。由于背面界面已有一层50-60nm厚BSG，因此该层氮化硅的厚度不需要太厚，膜厚范围30-50nm，太薄起不到保护和钝化作用，太厚会使得背面反射率变大，损失背面效率。该层氮化硅折射率2.0-2.2。(4)制绒使用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液进行制绒，在制绒之前先将电池在溶液0.5％浓度的HF溶液中刻蚀300-700s，将硼扩和氮化硅步骤绕扩和绕镀到正面的BSG和SiNx去除，然后进行制绒，形成3-6um大小的金字塔结构。TMAH溶液的体积浓度5％-10％，溶液温度50-80℃，刻蚀时间10-15min,刻蚀重量0.2-0.4g。在TMAH溶液制绒前进行HF溶液腐蚀，HF腐蚀将边缘和正面绕扩BSG和绕镀SiNx去除，接下来TMAH将正面和边缘刻蚀，解决边缘漏电问题。效果较好。(5)磷扩散所用P源为POCl3，通过氮气携带进入炉管，扩散时先通入大流量氧气在硅表面形成氧化阻挡层；然后通过两步磷源沉积。通过控制氧气流量、温度和沉积时间，控制氧化层厚度、表面浓度和结深。具体为：扩散时先在700-800℃温度下通入2-5L/min氧气在硅表面形成氧化阻挡层，然后进行两步磷源沉积，第一步沉积温度730-750℃，时间10-15min，第二步沉积温度760-780℃，时间10-15min；磷扩后PSG厚度约10-20nm，表面浓度8E19-2E20cm-3，结深0.2-0.4um，扩散方阻90-200ohm/sq。PSG最优厚度为8-10nm。通过第(6)步正面氮化硅匹配，磷扩散后PSG不去除，钝化效果与去PSG后相当。(6)正面氮化硅镀膜使用PECVD设备进行正面氮化硅镀膜。由于正面界面已有一层8-10nm厚PSG，因此该层氮化硅的厚度不需要太厚，膜厚范围60-70nm，该层氮化硅折射率2.0-2.2。(7)丝网印刷正面采用Heraeusphotovoltaic公司银浆，浆料型号9642B或9641H。背面采用TOYOALUMIN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效低成本N型背结PERT双面电池的制造方法，其特征在于：所述制造方法具体步骤如下：(1)抛光刻蚀采用N型硅片，硅片厚度120‑250um，电阻率范围0.5‑10ohm.cm；采用TMAH溶液对N型硅片进行抛光；其中，TMAH溶液的体积浓度15‑25％，溶液温度50‑80℃，抛光刻蚀时间200‑400s，抛光刻蚀重量0.4‑1.0g，所形成的硅(100)晶面方块大小20‑30um；(2)硼扩散所用硼源为BBr3，通过N2作为载气通入炉中；扩散时先通入大流量氧气在硅表面形成氧化阻挡层，然后通过分段通源+推进的方式进行扩散掺杂；最后一步通源后进行高温推进；(3)背面氮化硅镀膜使用PECVD设备进行背面氮化硅镀膜，氮化硅的膜厚范围30‑50nm，该层氮化硅折射率2.0‑2.2；(4)制绒使用TMAH溶液进行制绒，在制绒之前先将电池在体积浓度0.5％的HF溶液中刻蚀300‑700s，然后进行制绒，形成3‑6um大小的金字塔结构；其中，TMAH溶液的体积浓度5％‑10％，溶液温度50‑80℃，制绒时间10‑15min，制绒减重0.2‑0.4g；(5)磷扩散所用P源为POCl3，通过氮气携带进入炉管，扩散时先通入大流量氧气在硅表面形成氧化阻挡层，然后通过两步磷源沉积；(6)正面氮化硅镀膜使用PECVD设备进行正面氮化硅镀膜，氮化硅的膜厚范围60‑70nm，该层氮化硅折射率2.0‑2.2；(7)丝网印刷正面采用浆料型号为9642B或9641H的银浆；背面采用浆料型号为06E2‑B或TB‑07EY的铝浆；背面设计为印刷铝线，以实现双面电池设计，印刷烘干后，电池进入带式烧结炉共烧，形成最终成品电池。...

【技术特征摘要】
1.一种高效低成本N型背结PERT双面电池的制造方法，其特征在于：所述制造方法具体步骤如下：(1)抛光刻蚀采用N型硅片，硅片厚度120-250um，电阻率范围0.5-10ohm.cm；采用TMAH溶液对N型硅片进行抛光；其中，TMAH溶液的体积浓度15-25％，溶液温度50-80℃，抛光刻蚀时间200-400s，抛光刻蚀重量0.4-1.0g，所形成的硅(100)晶面方块大小20-30um；(2)硼扩散所用硼源为BBr3，通过N2作为载气通入炉中；扩散时先通入大流量氧气在硅表面形成氧化阻挡层，然后通过分段通源+推进的方式进行扩散掺杂；最后一步通源后进行高温推进；(3)背面氮化硅镀膜使用PECVD设备进行背面氮化硅镀膜，氮化硅的膜厚范围30-50nm，该层氮化硅折射率2.0-2.2；(4)制绒使用TMAH溶液进行制绒，在制绒之前先将电池在体积浓度0.5％的HF溶液中刻蚀300-700s，然后进行制绒，形成3-6um大小的金字塔结构；其中，TMAH溶液的体积浓度5％-10％，溶液温度50-80℃，制绒时间10-15min，制绒减重0.2-0.4g；(5)磷扩散所用P源为POCl3，通过氮气携带进入炉管，扩散时先通入大流量氧气在硅表面形成氧化阻挡层，然后通过两步磷源沉积；(6)正面氮化硅镀膜使用PECVD设备进行正面氮化硅镀膜，氮化硅的膜厚范围60-70nm，该层氮化硅折射率2.0-2.2；(7)丝网印刷正面采用浆料型号为9642B或9641H的银浆；背面采用浆料型号为06E2-B或TB-07EY的铝浆；背面设计为印刷铝线，以实现双面电池设计，印刷烘干后，电池进入带式烧结炉共烧，形成最终成品电池。2.如权利要求1所述的高效低成本N型背结PERT双面电池的制造方法，其特征在于：步骤(2)所述硼扩散：扩散时先通入2-5L/min氧气，温度780-850℃，在硅表面形成氧化阻挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建宁，李云鹏，袁宁一，程广贵，叶枫，
申请(专利权)人：江苏大学，常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32