一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法，包括(1)、在制绒后的晶体硅基体的单面沉积隧穿氧化层和多晶硅层；(2)、磷扩散，在前表面形成浅掺杂区域，多晶硅层变成掺杂多晶硅层；在背表面形成重掺杂区域；掺杂多晶硅层与重掺杂区域上均形成含磷氧化层；(3)、在前表面局部印刷耐酸浆料层；(4)、在局部印刷耐酸浆料层所在区域制备局部掺杂多晶硅层；(5)对基体双面进行沉积，形成前、背面钝化减反射薄膜；(6)、在背面钝化减反射薄膜上进行开膜；(7)、在局部掺杂多晶硅层所在区域和开膜所在区域进行印刷，并烧结，分别形成正表面金属电极和背表面金属电极。本发明专利技术制备工艺简单，稳定性可靠，适用于大规模量产。

A preparation method of passive contact cell based on perc

【技术实现步骤摘要】
一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法。
技术介绍
在晶体硅太阳电池中，金属——半导体接触成为制约晶体硅太阳电池效率发展的重要因素，良好的金属——半导体接触需要具备两方面条件：1)低界面复合；2)低接触电阻率。目前已有的商业化晶体硅太阳电池中，如p型常规铝背场电池或p型局部接触背钝化(PERC)电池，在保证接触电阻率较低的情况下，金属接触区域的金属复合为800～1000fA/cm2。研究发现，隧穿氧化层钝化接触结构同时具备低接触电阻率和低金属接触复合条件，此结构由一层超薄的隧穿氧化层和掺杂的多晶硅层组成。2017年，德国Fraunhofer太阳能系统研究所的Feldmann等将基于隧穿氧化层钝化金属接触结构的太阳电池的转换效率提升至25.8％；次年，德国ISFH太阳能研究所将隧穿氧化层钝化金属接触结构引入IBC电池，取得26.1％的转换效率。目前，国内已经有一些厂商将该技术应用到电池生产中，在制备隧穿氧化层和本征多晶硅层的过程大多采用LPCVD和PECVD设备，这种钝化接触电池结构可以在保证背面接触电阻率的情况下极大的降低背表面的金属复合，从而有效的提升开路电路。本专利技术从电池效率的限制因素的角度出发，针对PERC电池的特性——背面的复合、金属复合以及接触电阻均处于良好的水准，而正面的复合和金属复合为限制成为了限制电池效率的主要因素。n+poly(掺杂多晶硅层)结构可以在保持正面接触电阻率的情况下，极大地降低正面的金属复合，但其制备流程复杂，与产业化兼容性较低。本专利技术针对这种情况，提供了一种可以量产的简单的在PERC电池的前表面引入局域n+poly(局域掺杂多晶硅层)结构的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法。该制备方法包括以下步骤：(1)、在制绒后的晶体硅基体的单面沉积隧穿氧化层和多晶硅层；(2)、对晶体硅基体的前表面和背表面均进行磷扩散，在扩散过程中：前表面的磷原子穿过所述多晶硅层和隧穿氧化层，在前表面形成浅掺杂区域，同时使前表面的所述多晶硅层变成掺杂多晶硅层；背表面的磷原子在背表面形成重掺杂区域；前表面的所述掺杂多晶硅层、以及背表面的重掺杂区域上均形成含磷氧化层；(3)、在P型晶体硅基体前表面局部印刷耐酸浆料层，形成未印刷耐酸浆料层的第一区域和印刷耐酸浆料层的第二区域；(4)、在所述局部印刷耐酸浆料层所在区域制备局部掺杂多晶硅层；(5)在晶体硅基体的前表面和背表面均进行沉积，形成前表面钝化减反射薄膜和背面钝化减反射薄膜；(6)、在所述背面钝化减反射薄膜上进行开膜，开膜图形与背面印刷图形相同；(7)、在晶体硅基体的前表面上所述局部掺杂多晶硅层所在区域进行印刷，并烧结，形成前表面金属电极；在P型晶体硅基体背表面上所述开膜所在区域进行印刷，并烧结，形成背表面金属电极。本专利技术提供的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法，还包括如下附属技术方案：其中，在步骤(1)之前，所述方法还包括：(1)’、对P型晶体硅基体进行预清洗，去除机械损伤层，并进行制绒处理，形成金字塔结构。其中，在步骤(4)中，先用酸清洗晶体硅基体的前表面和背表面，去除前表面上第一区域的含磷氧化层和背表面的含磷氧化层；然后用含有添加剂的碱溶液清洗晶体硅基体的前表面和背表面，去除前表面上第一区域的掺杂多晶硅层和第二区域上的耐酸浆料层，同时背表面，在晶体硅基体的背表面形成抛光形貌；最后用酸溶液清洗P型晶体硅基体前表面和后表面，去除前表面第二区域的含磷氧化层，从而形成局域掺杂多晶硅层。其中，在步骤(2)中，晶体硅基体的电阻率为1～7Ω·cm,厚度为100～300μm。其中，在步骤(2)中，所述隧穿氧化层的厚度为0.5～1.5nm，多晶硅层的厚度为60～300nm，制备方式均为PECVD沉积法。其中，在步骤(2)中，磷扩散的磷源为三氯氧磷，扩散温度为800～950℃，磷扩散方阻为20～50Ω/sq。其中，在步骤(4)中，先用氢氟酸清洗晶体硅基体的前表面和背表面，去除前表面上第一区域的含磷氧化层和背表面的含磷氧化层；然后用含有添加剂的氢氧化钠溶液清洗晶体硅基体的前表面和背表面，去除前表面上第一区域的掺杂多晶硅层和第二区域上的耐酸浆料层，同时刻蚀晶体硅基体的背表面，在晶体硅基体的背表面形成抛光形貌；最后用氢氟酸酸溶液清洗P型晶体硅基体前表面和后表面，去除前表面第二区域的含磷氧化层，从而形成局域掺杂多晶硅层。其中，在步骤(4)中，氢氟酸溶液的体积比浓度为8％～12％；氢氧化钠溶液的体积比浓度为10％～20％，反应温度为30～60℃。其中，在步骤(5)中，所述前表面钝化减反射薄膜的制备材料为氮化硅；所述背表面钝化减反射薄膜为叠层膜，所述叠层膜采用氧化铝和氮化硅材料复合而成。其中，在步骤(7)中，所述前表面金属电极和背表面金属电极均设置“H”型栅线；前表面和背表面的主栅均等间距设置4～12根，宽度100～800μm，高度为10～40μm，其前表面和背表面的副栅均等间距设置90～120根，宽度为20～60μm，高度为10～40μm。本专利技术的实施包括以下技术效果：本专利技术创造性的利用硅与氧化硅在碱溶液中的反应选择比可以达到100：1，以及耐酸浆料的特性——耐HF腐蚀而不耐碱腐蚀，从而可以在基体的前表面实现局域n+poly——掺杂多晶硅层形成的同时，刻蚀基体背面，形成抛光形貌。本专利技术的制备方法工艺相对简单，稳定性可靠，适用于大规模量产。附图说明图1为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(1)’后的电池结构截面示意图。图2为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(1)后的电池结构截面示意图。图3为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(2)后的电池结构截面示意图。图4为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(3)后的电池结构截面示意图。图5.1为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(4)中正面HF清洗后的电池结构截面示意图。图5.2为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(4)中双面碱洗后的电池结构截面示意图。图5.3为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(5)中双面HF清洗后的电池结构截面示意图。图6为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(5)后的电池结构截面示意图。图7为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤(6)后的电池结构截面示意图。图8为本专利技术实施例的一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法步骤后(7)的电池结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)、在制绒后的晶体硅基体的单面沉积隧穿氧化层和多晶硅层；/n(2)、对晶体硅基体的前表面和背表面均进行磷扩散，在扩散过程中：/n前表面的磷原子穿过所述多晶硅层和隧穿氧化层，在前表面形成浅掺杂区域，同时使前表面的所述多晶硅层变成掺杂多晶硅层；/n背表面的磷原子在背表面形成重掺杂区域；/n在前表面的所述掺杂多晶硅层、以及背表面的重掺杂区域上均形成含磷氧化层；/n(3)、在P型晶体硅基体前表面局部印刷耐酸浆料层，形成未印刷耐酸浆料层的第一区域和印刷耐酸浆料层的第二区域；/n(4)、在所述局部印刷耐酸浆料层所在区域制备局部掺杂多晶硅层；/n(5)、在晶体硅基体的前表面和背表面均进行沉积，形成前表面钝化减反射薄膜和背面钝化减反射薄膜；/n(6)、在所述背面钝化减反射薄膜上进行开膜，开膜图形与背面印刷图形相同；/n(7)、在晶体硅基体的前表面上所述局部掺杂多晶硅层所在区域进行印刷，并烧结，形成前表面金属电极；在P型晶体硅基体背表面上所述开膜所在区域进行印刷，并烧结，形成背表面金属电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于PERC的钝化接触电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、在制绒后的晶体硅基体的单面沉积隧穿氧化层和多晶硅层；
(2)、对晶体硅基体的前表面和背表面均进行磷扩散，在扩散过程中：
前表面的磷原子穿过所述多晶硅层和隧穿氧化层，在前表面形成浅掺杂区域，同时使前表面的所述多晶硅层变成掺杂多晶硅层；
背表面的磷原子在背表面形成重掺杂区域；
在前表面的所述掺杂多晶硅层、以及背表面的重掺杂区域上均形成含磷氧化层；
(3)、在P型晶体硅基体前表面局部印刷耐酸浆料层，形成未印刷耐酸浆料层的第一区域和印刷耐酸浆料层的第二区域；
(4)、在所述局部印刷耐酸浆料层所在区域制备局部掺杂多晶硅层；
(5)、在晶体硅基体的前表面和背表面均进行沉积，形成前表面钝化减反射薄膜和背面钝化减反射薄膜；
(6)、在所述背面钝化减反射薄膜上进行开膜，开膜图形与背面印刷图形相同；
(7)、在晶体硅基体的前表面上所述局部掺杂多晶硅层所在区域进行印刷，并烧结，形成前表面金属电极；在P型晶体硅基体背表面上所述开膜所在区域进行印刷，并烧结，形成背表面金属电极。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，
先用酸清洗晶体硅基体的前表面和背表面，去除前表面上第一区域的含磷氧化层和背表面的含磷氧化层；
然后用含有添加剂的碱溶液清洗晶体硅基体的前表面和背表面，去除前表面上第一区域的掺杂多晶硅层和第二区域上的耐酸浆料层，同时背表面，在晶体硅基体的背表面形成抛光形貌；
最后用酸溶液清洗P型晶体硅基体前表面和后表面，去除前表面第二区域的含磷氧化层，从而形成局域掺杂多晶硅层。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，
先用氢氟酸清洗晶体硅基体的前表面和背表面，去除前表面上第一区域的含磷氧化层和背表面的含磷氧化层；
然后用含有添加剂的氢氧化钠溶液清洗晶体硅基体的前表面和背表面，去除前...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉，陈程，马丽敏，包杰，吴伟梁，刘志锋，林建伟，
申请(专利权)人：泰州中来光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32