全背场扩散N型硅基电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种全背场扩散N型硅基电池及其制备方法，包括N型硅基本体，电池背面为发射极，背面发射极上用氧化硅、氧化铝等形成钝化膜，钝化膜外侧沉积氮化硅，其上为铝背场和电极；正面采用氧化硅和氮化硅组合形成钝化减反射层，外部为穿透型浆料形成的电极；主要制备流程为：双面抛光，单面硼扩散，单面酸洗，二次制绒，磷掺杂，去BSG和PSG，钝化，镀减反射层，激光，金属化。本发明专利技术pn结靠近背面，金属电极和钝化层有较高的光电转化效率；开路电压和短路电流均较常规N型电池高出较多，电池转换效率高，完全符合市场大功率组件的要求；同时制备工艺简单易行，和原有的p型晶硅电池流程兼容，并不用造成设备浪费，适合大规模工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳电池领域，尤其是一种全背场扩散N型硅基电池及其制备方法。
技术介绍
目前，在太阳电池效率市场要求越来越高的形势下，N型电池作为高效电池的重要解决切入点，越来越受到重视和普及。N型电池较常规电池主要优势是可以大幅提高电池体寿命，由于没有B-O复合的影响，光致衰减可以忽略不计。目前国内普遍采用BBr3液态源管式扩散方法，由于液态源管式扩散法有如下通病：1，由于管式气流基本为炉尾进气，因此各个温区的方阻情况容易产生差异，影响产线质量管控；2，管式扩散的片间距的问题，导致硅片中心和边缘的硼源沉积量有较大差异，从而导致片内均匀性无法达到较好的一致性，减少金属化工艺窗口；3，管式BBr3硼扩散在常规的单面扩散中背面经常会由于气态扩散的原因，产生了B扩散结区，在后道很难去除，影响后道磷扩散，以及电池的效率和漏电情况。旋涂+推进的硼扩散方式则没有相关问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提出一种全背场扩散N型硅基电池及其制备方法，具有较高的转化效率，在不增加了生产成本条件下，充分使用原有的P型电池生产设备，产出了较低漏电，并且高效的电池。本专利技术所采用的技术方案为：一种全背场扩散N型硅基电池，包括N型硅基本体，所述的N型硅基本体的正面自下而上依次设置有正面磷扩散n+层、正面氧钝化层、以及正面减反射层；正面银电极穿透设置在正面磷扩散n+层、正面氧钝化层、以及正面减反射层之间；所述的N型硅基本体的背面自上而下依次设置有硼扩散p+层、背面氧钝化层、背面保护层以及铝背场；所述的硼扩散p+层上具有由于激光开槽和铝厂烧结造成的p+层扩大区域；N型硅基电池的PN结设置于N型硅基本体的背面；所述的铝背场上设置有背面银电极以及激光开孔部分的铝背场填充区域。进一步的说，本专利技术所述的背面保护层为SiNx保护层。同时，本专利技术还提出一种全背场扩散N型硅基电池的制备方法，包括以下步骤：1)双面抛光：选择N型单晶原硅片，用过氧化氢和氨水按照体积比6:1组成的混合液经稀释后在50～80℃中处理3～10min，去除硅片表面机械损伤层；将上述处理后硅片用质量浓度为1.6～2.0％、温度在50～70℃的碱性溶液及抛光液进行腐蚀反应，然后用氢氟酸稀释液清洗，最后得到表面光洁，显微镜下可以看到晶格在15μm以上的抛光面；2)背面制结：在经过抛光处理的硅片的背面，通过旋涂含有硼源的液体，并烘干；并在有氧条件下，在800-1100℃的温度下进行推进，掺杂形成n+扩散层，扩散后方阻在30～140ohm/sq；3)正面结和边缘处理：在链式氢氟酸和硝酸混合液上方，将扩散后的正面向下漂浮经过，处理干净正面氧化层，以及边缘可能造成漏电的结区；链式氢氟酸和硝酸的体积比为1:4～1:6；4)正面制绒：用过氧化氢和氨水按照体积比6:1组成的混合液经稀释后在60～80℃中预处理3～10min，去除硅片表面机械损伤层；将上述处理后硅片用质量浓度为1.6～2.0％、温度在70～90℃的TMHA有机碱溶液及制绒添加剂进行腐蚀反应，最后得到金字塔形状的绒面结构；然后用盐酸和水稀释液清洗；5)磷扩散：使用管式POCl3磷扩散，扩散温度在700-820℃之间，推进温度在820-850℃之间，方阻在60-140ohm/sq之间；6)去BSG和PSG：使用氢氟酸稀释液去除BSG和PSG，氢氟酸质量浓度为1-10％，清洗时间为2-10min；7)钝化：使用AlOx或热生长氧化硅完成正反面钝化；8)背面镀膜：使用SiNx在背面80-300nm的厚度进行保护背面钝化层；9)正面镀减反射膜：采用PECVD设备沉积优化后的氮化硅和氮氧化硅减反射层；10)背面激光开膜：使用激光在背面开出宽为20-200um的线图形，或点图形，或线段图形。本专利技术采用了旋涂和背面酸洗技术的结合，避免了采用液态B扩散技术存在着扩散温度过高(950～1000℃)，扩散均匀性差，表面掺杂浓度低不易形成很好的电极接触等诸多问题。硼旋涂扩散，结合硝酸和氢氟酸的单面酸洗，极大的降低了正面硼磷共掺杂的风险，因此制备好的电池漏电情况较常规N型电池小1-2个数量级。另外Al烧结技术在P型晶体硅电池中被广泛应用于形成铝背场，是产业化中非常成熟的技术。丝网印刷机和高温烧结炉都是目前p型晶体硅电池生产所采用的设备，因此和目前生产线具有完全的兼容性。常规的丝网印刷优化技术，以及诸如高数量主栅图形，以及二次印刷等相关技术等完全可以兼容。本专利技术的有益效果是：pn结靠近背面，金属电极和钝化层有较高的光电转化效率；N型电池片开路电压和短路电流均较常规N型电池高出较多，电池转换效率高，完全符合市场大功率组件的要求；同时由于其制备工艺简单易行，和原有的p型晶硅电池流程兼容，并不用造成设备浪费，适合大规模工业生产。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的优选实施例的结构示意图；图中：1.正面银电极，2.正面减反射层，3.正面氧钝化层，4.正面磷扩散n+层，5.n型硅基，6.硼扩散p+层，7.背面氧钝化层，8.背面SiNx保护层，9.铝背场，10.激光开孔部分的铝背场填充区域，11.背面银电极，12.由于激光开槽和铝厂烧结造成的p+层扩大区域。具体实施方式现在结合附图和优选实施例对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示，一种全背场扩散N型硅基电池，包括N型硅基本体，N型硅基本体的正面自下而上依次设置有正面磷扩散n+层、正面氧钝化层、以及正面减反射层；正面银电极穿透设置在正面磷扩散n+层、正面氧钝化层、以及正面减反射层之间；N型硅基本体的背面自上而下依次设置有硼扩散p+层、背面氧钝化层、背面SiNx保护层以及铝背场；硼扩散p+层上具有由于激光开槽和铝厂烧结造成的p+层扩大区域；N型硅基电池的PN结设置于N型硅基本体的背面；铝背场上设置有背面银电极以及激光开孔部分的铝背场填充区域。具体的制备方法包括以下步骤：1)双面抛光：将原始硅片预处理抛光，采用KOH抛光；选择N型单晶原硅片，用过氧化氢和氨水按照体积比6:1组成的混合液经稀释后在50～80℃中处理3～10min，去除硅片表面机械损伤层；将上述处理后硅片用质量浓度为1.6～2.0％、温度在50～70℃的碱性溶液及抛光液进行腐蚀反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全背场扩散N型硅基电池，包括N型硅基本体，其特征在于：所述的N型硅基本体的正面自下而上依次设置有正面磷扩散n+层、正面氧钝化层、以及正面减反射层；正面银电极穿透设置在正面磷扩散n+层、正面氧钝化层、以及正面减反射层之间；所述的N型硅基本体的背面自上而下依次设置有硼扩散p+层、背面氧钝化层、背面保护层以及铝背场；所述的硼扩散p+层上具有由于激光开槽和铝厂烧结造成的p+层扩大区域；N型硅基电池的PN结设置于N型硅基本体的背面；所述的铝背场上设置有背面银电极以及激光开孔部分的铝背场填充区域。

【技术特征摘要】
1.一种全背场扩散N型硅基电池，包括N型硅基本体，其特征在于：所述
的N型硅基本体的正面自下而上依次设置有正面磷扩散n+层、正面氧钝化层、
以及正面减反射层；正面银电极穿透设置在正面磷扩散n+层、正面氧钝化层、
以及正面减反射层之间；所述的N型硅基本体的背面自上而下依次设置有硼扩
散p+层、背面氧钝化层、背面保护层以及铝背场；所述的硼扩散p+层上具有由
于激光开槽和铝厂烧结造成的p+层扩大区域；N型硅基电池的PN结设置于N型
硅基本体的背面；所述的铝背场上设置有背面银电极以及激光开孔部分的铝背
场填充区域。
2.如权利要求1所述的全背场扩散N型硅基电池，其特征在于：所述的背
面保护层为SiNx保护层。
3.一种如权利要求1所述的全背场扩散N型硅基电池的制备方法，其特征
在于：包括以下步骤：
1)双面抛光：选择N型单晶原硅片，用过氧化氢和氨水按照体积比6:1组
成的混合液经稀释后在50～80℃中处理3～10min，去除硅片表面机械损伤
层；将上述处理后硅片用质量浓度为1.6～2.0％、温度在50～70℃的碱性
溶液及抛光液进行腐蚀反应，然后用氢氟酸稀释液清洗，最后得到表面光洁，
显微镜下可以看到晶格在15μm以上的抛光面；
2)背面制结：在经过抛光处理的硅片的背面，通过旋涂含有硼源的液体，
并烘干；并在有氧条件下，在800-11...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿辉，徐春，曹玉甲，靳玉鹏，
申请(专利权)人：江苏顺风光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32