一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：硅片预清洗；PSG氧化层沉积及高温处理；去除表面的PSG/USG氧化层，用碱液去损伤和制绒，并清洗；PECVD镀膜制备表面钝化膜层和掺杂膜层；PVD磁控溅射制备透明导电膜；表面形成金属栅线。本发明专利技术把P型掺杂的薄膜层前置，可以降低对硅片品质的敏感性，为了消除原有P型非晶硅的缺点，用含氧型P型微晶代替传统P行非晶硅膜层，同时增大能带带隙和提高导电性，传统上成本较低的铸锭单晶方式也可以导入异质结的规模量产，对异质结的持续降本非常有利，同时现有的多晶炉可以经简单改造，形成有效产能，减少设备的投资浪费。少设备的投资浪费。少设备的投资浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，尤其涉及一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法。

技术介绍

[0002]现有的异质结光伏电池技术是在单晶硅片的正反表面沉积本征型非晶硅，然后在入光面镀P型掺杂非晶硅膜层，背面镀N型掺杂非晶硅膜层。最后双面ITO镀膜及银浆印刷形成金属栅线电极。由于P型非晶硅膜层的电导和透光性较差，2006年Sanyo采用了N型掺杂面朝前的技术方案，并递交相关专利。以上异质结电池片技术采用N型掺杂单晶硅片，且对硅片的单晶品质要求极高，要求本征少子寿命至少3毫秒以上。HIT异质结技术对少子寿命的要求高于PERC或TopCon技术，其中N面朝前的HIT对单晶品质和少子寿命的要求还要高于P面朝前的HIT电池。对硅片品质的严苛要求导致了硅片成本居高不下，难以形成HIT针对PERC的完全技术更替或升级。
[0003]采用HIT量产技术的方案对硅片品质要求太高，难以普及推广。如果采用较低品质单晶硅片或铸锭单晶，载流子的平均自由程较短，难以及时从两端电极导出形成最大化光电流，表现为短路电流或填充因子较低。
[0004]铸锭单晶硅片采用传统多晶炉铸造，在炉子底部铺上品质较高的单晶籽晶，引导多晶料的有序晶向生长。相对于传统的多晶生长技术，片内单一单晶的占比较高，体少子寿命明显高于传统多晶(<100微秒)，但是仍然低于主流的直拉法生长得到的CZ单晶硅片(>2毫秒)，总体性能在两者之间，传统上铸锭单晶硅片不适于高转化效率的电池技术，例如异质结 (HIT/HJT/HDT)和TopCon技术。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供了一种P型掺杂的薄膜层前置，降低对硅片品质的敏感性，为了消除原有P型非晶硅的缺点，用含氧型P型微晶代替传统P行非晶硅膜层，同时增大能带带隙和提高导电性的P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]硅片预清洗；
[0008]PSG氧化层沉积及高温处理；
[0009]去除表面的PSG/USG氧化层，用碱液去损伤和制绒，并清洗；
[0010]PECVD镀膜制备表面钝化膜层和掺杂膜层；
[0011]PVD磁控溅射制备透明导电膜；
[0012]表面形成金属栅线。
[0013]进一步的，所述硅片预清洗采用槽式溶液清洁，除去表面的有机污染和大型颗粒。
[0014]进一步的，所述PSG氧化层沉积及高温处理为硅片干燥后，导入PSG 高温扩散炉，
载体是石英舟或SiC舟，处理温度在700-1000摄氏度之间， PSG钝化工艺需要首先形成一层PSG氧化层，PSG氧化层包括部分USG 薄膜，总厚度在20埃-600埃之间，形成PSG膜层之后，施加一个高温退火和磷扩散的过程，包括升温、恒温和降温段，整体高温扩散炉的工艺时间在0.5小时-5小时之间。
[0015]进一步的，所述去除表面的PSG/USG氧化层，铸锭单晶硅片经过氢氟酸或BOE溶液处理，用碱液去损伤和制绒，形成粗糙化的陷光结构，再经历RCA清洁，最后HF溶液去表面氧化层，去离子水清洁及表面干燥去水。
[0016]进一步的，所述PECVD镀膜制备表面钝化膜层和掺杂膜层为在硅片背面依次镀背面本征型非晶硅层、N型掺杂非晶硅层，硅片正面依次镀正面本征型非晶硅层、P型掺杂非晶硅层，本征型非晶硅层的工艺气体包含硅烷 (SiH4)、氢气(H2)、CO2和CH4的全部或几种组合，制备N型掺杂非晶硅层的工艺气体包含SiH4、H2和磷烷(PH3)，制备P型掺杂非晶硅层的工艺气体包含SiH4、H2、CO2、CH4、乙硼烷(B2H6)、TMB的全部或几种组合。
[0017]进一步的，所述P型掺杂非晶硅层为含氧型微晶μc-SiOx:H或者非晶态的碳化硅a-SiC，含氧型微晶μc-SiOx:H(P)的成膜速度控制在0.2-1.5 埃/秒，含氧型微晶μc-SiOx:H(P)在制绒面上的厚度为40-200埃。
[0018]进一步的，所述PVD磁控溅射制备透明导电膜，透明导电膜包含氧化锡、氧化钛、氧化锌或氧化镓掺杂的氧化铟薄膜，其中氧化铟(In2O3)是主体材料，按重量比占比90％以上，掺杂材料至少含有氧化锡、氧化钛、氧化锌或氧化镓的一种，按重量占比0-10％。
[0019]进一步的，所述表面形成金属栅线采用丝网印刷的方式，转移金属栅线图形到电池片表面，与异质结工艺配合的金属浆料是低温银浆，退火温度在170-220摄氏度之间，所形成的电池片表面形成一系列平行金属细栅线，宽度在20-70微米，高度在3-40微米。
[0020]由上述对本专利技术结构的描述可知，和现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0021]1、专利技术经过钝化处理的铸锭单晶的体少子寿命典型值接近2毫秒，针对铸锭单晶和异质结电池技术相结合的方式，电性较为稳定，分布几种，有利于控制电性良率和可生产性，电池结构优化，可以适应异质结电池技术的量产需求，发电效率显著优于现在主流的单晶PERC量产水平；
[0022]2、本专利技术把P型掺杂的薄膜层前置，可以降低对硅片品质的敏感性，为了消除原有P型非晶硅的缺点，用含氧型P型微晶代替传统P行非晶硅膜层，同时增大能带带隙和提高导电性，传统上成本较低的铸锭单晶方式也可以导入异质结的规模量产，对异质结的持续降本非常有利，同时现有的多晶炉可以经简单改造，形成有效产能，减少设备的投资浪费。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0024]图1为本专利技术一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术形成金属栅线之前的异质结光伏电池结构截面图；
[0026]图3为本专利技术形成金属栅线之后的异质结光伏电池截面图；
[0027]图4为本专利技术异质结光伏电池电性和硅片体少子寿命的关系对比图；
[0028]图5为本专利技术透明导电膜层对所述异质结电池的影响曲线图。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]铸锭单晶硅片采用传统多晶炉铸造，在炉子底部铺上品质较高的单晶籽晶，引导多晶料的有序晶向生长。相对于传统的多晶生长技术，片内单一单晶的占比较高，体少子寿命明显高于传统多晶(<100微秒)，但是仍然低于主流的直拉法生长得到的CZ单晶硅片(>2毫秒)，总体性能在两者之间。传统上铸锭单晶硅片不适于高转化效率的电池技术，例如异质结 (HIT/HJT/H本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：硅片预清洗；PSG氧化层沉积及高温处理；去除表面的PSG/USG氧化层，用碱液去损伤和制绒，并清洗；PECVD镀膜制备表面钝化膜层和掺杂膜层；PVD磁控溅射制备透明导电膜；表面形成金属栅线。2.根据权利要求1所述一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述硅片预清洗采用槽式溶液清洁，除去表面的有机污染和大型颗粒。3.根据权利要求1所述一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述PSG氧化层沉积及高温处理为硅片干燥后，导入PSG高温扩散炉，载体是石英舟或SiC舟，处理温度在700-1000摄氏度之间，PSG钝化工艺需要首先形成一层PSG氧化层，PSG氧化层包括部分USG薄膜，总厚度在20埃-600埃之间，形成PSG膜层之后，施加一个高温退火和磷扩散的过程，包括升温、恒温和降温段，整体高温扩散炉的工艺时间在0.5小时-5小时之间。4.根据权利要求1所述一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述去除表面的PSG/USG氧化层，铸锭单晶硅片经过氢氟酸或BOE溶液处理，用碱液去损伤和制绒，形成粗糙化的陷光结构，再经历RCA清洁，最后HF溶液去表面氧化层，去离子水清洁及表面干燥去水。5.根据权利要求1所述一种P型掺杂层朝前的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述PECVD镀膜制备表面钝化膜层和掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志，
申请(专利权)人：福建新峰二维材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：