N型IBC电池结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种IBC电池结构及其制作工艺方法，主要解决现有技术制作IBC电池工艺复杂，制造成本高昂的问题。该N型IBC电池，包括减反层、硅片基体、掺杂层、钝化层及金属电极，其特征在于：减反层设在硅片基体的正面，硅掺杂层包括n+重掺杂层和p+重掺杂层，该n+重掺杂层和p+重掺杂层平行设在硅片基体的背面，钝化层设在n+重掺杂层和p+重掺杂层的上面；在n+重掺杂层、p+重掺杂层上引出金属电极至钝化层背面。本发明专利技术采用SiNx膜或叠层膜的减反层和钝化层简化了现有电池结构，提高了生产效率，减低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种N型IBC电池结构及其制备方法，可用于光伏发电。现有技术太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。IBC电池技术从结构上打破传统晶硅电池的结构限制，为提高电池转换效率提供较大空间，目前产业化电池效率已达23%。展望未来，转化效率超过21%的N型晶体硅电池已成为传统晶体硅太阳能电池的发展趋势，是当今国际研究和产业化的前沿。以常规N型IBC电池为例，如图1所示，IBC电池的基本结构包括:N型硅片基体100，N型硅片基体的表面由内到外依次是N+掺杂层101、钝化层102及减反射层103;N型硅片基体的背面是间隔排列着、梳状的N+掺杂区104和P+掺杂区105，N+掺杂区104表面由内到外依次是钝化层106、增反射层108和负电极109，P+掺杂区105表面由内到外依次是钝化层107、增反射层108和正电极110。常规制作IBC电池的工艺流程大致为:去损伤层及制绒-双面扩散形成N+层-刻蚀并去PSG-淀积或印刷形成掩膜-腐蚀形成P+掺杂区-扩散形成P+掺杂层-形成正面钝化层和减反射层-背面掩膜形成N+表面钝化层-背面掩膜形成P+表面钝化层-背面形成增反射层-刻蚀形成电极接触图形-印刷电极-烧结。以上仅是制作IBC电池的主要步骤，而在实际生产过程中，IBC电池的制作涉及到非常多的技术细节及相应的操作步骤，使得IBC电池生产工艺复杂，制造成本高昂、良品率较低，影响了 IBC电池的发展。专利技术目的本专利技术提供了一种IBC电池结构及其制作工艺方法，以简化IBC电池的制作工艺，提高生产效率和良品率，并降低其生产成本。
技术实现思路
本专利技术的技术思路是:简化IBC电池的结构，其技术方案如下:一种N型IBC电池，包括减反层、N型硅片基体、掺杂层、钝化层及金属电极，其特征在于:减反层设在N型娃片基体的正面，娃掺杂层包括η+重掺杂层和ρ+重掺杂层，该η+重掺杂层和P+重掺杂层平行设在N型硅片基体的背面，钝化层设在η+重掺杂层和ρ+重掺杂层的上面;在η+重掺杂层、P+重掺杂层上引出金属电极至钝化层背面。制作上述N型IBC电池的方法给出如下三种技术方案:技术方案1:一种制备N型IBC电池的方法，包括如下步骤:(I)N型硅片双面制绒:将N型硅片置于质量分数为I %?3%的NaOH溶液中反应20?30min，进行双面制绒并对硅背面抛光；(2)在硅片背面丝网印刷硼源和磷源，硼源印刷宽度为50μπι?1.5mm、磷源印刷宽度为30μηι?1.5mm；(3)在硅片背面淀积一层厚度为75nm?200nm、折射率为1.8?2.5的SiNx掩膜；(4)将硅片置于扩散炉中，在温度8000C?1000°C环境下扩散40分钟?90分钟，使印刷在硅片背面的硼源和磷源向硅中扩散，形成η+和ρ+掺杂层，其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15?60ohm/D，p+掺杂层的扩散方块电阻为20?80ohm/D ；(5)采用浓度为10 %?15 %的HF溶液，去除磷硅玻璃PSG、硼硅玻璃BSG及背面掩膜；(6)采用PECVD方法在掺杂层背面淀积厚度为50nm?200nm，折射率为2.0?2.3的SiNx膜作为钝化层；(7)采用PECVD在硅片正面沉积厚度为60nm?lOOnm，折射率为1.8?2.3的SiNx膜作为减反膜；(8)在钝化层背面激光刻蚀形成电极接触图形，其激光刻蚀宽度为30μπι?80μπι，刻蚀深度为50nm?200nm，以去除钝化层且不损伤掺杂层的硅片表面；(9)在形成电极接触图形的硅片背面淀积金属Ag/Al层，制作电极，完成N型IBC电池的制作。技术方案2:一种制备N型IBC电池的方法，包括如下步骤:I )N型硅片双面制绒:将N型硅片置于质量分数为I %?3 %的KOH溶液中反应20?30min，进行双面制绒并对硅背面抛光；2)在硅片背面丝网印刷硼源和磷源，硼源印刷宽度为50μπι?1.5mm、磷源印刷宽度为30ym?1.5mm；3)在硅片背面淀积一层厚度为75nm?200nm、折射率为1.8?2.5的SiNx掩膜；4)将硅片置于扩散炉中，在温度8000C?1000°C环境下扩散40分钟?90分钟，使印刷在硅片背面的硼源和磷源向硅中扩散，形成η+和ρ+掺杂层，其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15?60ohm/D，p+掺杂层的扩散方块电阻为20?80ohm/D ；5)采用HF和HCL的混合溶液，去除背面掩膜及磷硅玻璃PSG、硼硅玻璃BSG，其中HF浓度为3%-15%、HCL浓度为5%-30% ；6)采用PECVD在硅片正面沉积Si02/Si3N4叠层膜作为减反层，其中S12膜厚度为1nm?30nm，折射率为I.4?I.7，Si3N4膜的厚度为50nm?70nm，折射率为1.8?2.2 ；7)采用PECVD方法在掺杂层背面淀积Si02/Si3N4叠层膜作为钝化层，其中S12膜厚度为15nm?50nm，折射率为1.4?1.7，Si3N4膜的厚度为30nm?150nm，折射率为I.8?2.2;8)在钝化层背面进行宽度为30μπι?80μπι，深度为45nm?200nm的激光刻蚀，形成电极接触图形，以去除钝化层且不损伤掺杂层的硅片表面；9)在形成电极接触图形的硅片背面用银浆进行丝网印刷形成电极图形，再进行高温烧结形成银电极，完成N型IBC电池的制作。技术方案3:—种N型IBC电池的制备方法，包括如下步骤:第一步:将N型硅片置于质量分数为I %?3%的NaOH溶液中反应20-30min，进行双面制绒并对硅背面抛光；第二步:在硅片背面丝网印刷硼源和磷源，硼源印刷宽度为50μπι?1.5mm、磷源印刷宽度为30μηι?1.5mm；第三步:在硅片背面淀积一层厚度为75nm?200nm、折射率为1.8?2.5的SiNx掩膜；第四步:将硅片置于扩散炉中，在温度800°C?1000°C环境下扩散40分钟?90分钟，使印刷在硅片背面的硼源和磷源向硅中扩散，形成η+和P+掺杂层，其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15?60ohm/D，p+掺杂层的扩散方块电阻为20?80ohm/D ；第五步:采用HF和HCL的混合溶液，去除硼硅玻璃BSG、磷硅玻璃PSG及背面掩膜，其中HF的浓度为3%-15%，HCL的浓度为5%-30% ； 第六步:采用PECVD在硅片正面沉积厚度为60nm?lOOnm，折射率为1.8?2.3;的SiNx膜作为减反层；第七步:采用PECVD方法在掺杂层背面淀积Al203/Si3N4叠层膜作为钝化层，其中AI2O3膜的厚度为15nm?50nm，折射率为1.3?I.6，Si3N4膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2;第八步:在钝化层背面激光刻蚀形成电极接触图形，其中激光刻蚀宽度为30μπι?80μπι，刻蚀深度为45nm?200nm，以去除钝化层且不损伤掺杂层的硅片表面；第九步:在形成电极接触图形的硅片背面用铝浆进行丝网印刷形成电极图形，再进行高温烧结形成铝电极，完成N型IBC电池的制作。本专利技术具有如下有益效果:本专利技术由于在电池正面采用SiNx膜或Si02/Si3N4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N型IBC电池，包括减反层、硅片基体、掺杂层、钝化层及金属电极，其特征在于：减反层设在硅片基体的正面，硅掺杂层包括n+重掺杂层和p+重掺杂层，该n+重掺杂层和p+重掺杂层平行设在硅片基体的背面，钝化层设在n+重掺杂层和p+重掺杂层的上面；在n+重掺杂层、p+重掺杂层上引出金属电极至钝化层背面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏，郭辉，屈小勇，张玉明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，中电投西安太阳能电力有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61