一种p型背结TOPCon电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种p型背结TOPCon电池及其制备方法，属于TOPCon电池领域，以p型晶硅为基底，其正面依次设置有局部p型掺杂层、掺杂钝化层、正面减反射层、正面金属电极；背面依次设置有隧穿氧化层、n型掺杂多晶硅层、背面减反射层和背面金属电极；正面金属电极穿透正面减反射层、掺杂钝化层与局部p型掺杂层形成欧姆接触；局部p型掺杂层为Al、B共掺杂层；正面金属电极为采用印刷烧结形成的Ag浆电极，Ag浆中不含Al粉。以p型晶硅为基底，并采用Ag浆印刷烧结形成导电性良好的金属电极，并针对Ag浆与p型掺杂区接触性能较差的问题，通过光辅助微导处理降低金属Ag浆电极与p型掺杂层之间的接触电阻，从而提升电池FF和转换效率。从而提升电池FF和转换效率。从而提升电池FF和转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种p型背结TOPCon电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及TOPCon电池领域，具体而言，涉及一种p型背结TOPCon电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，PERC电池已接近理论极限效率，以TOPCon、HJT、XBC为代表的N型技术快速渗透，其中TOPCon短期内因经济性、性价比优势凸显，在N型技术中脱颖而出，大规模产能率先落地。
[0003]N型电池技术中，TOPCon技术发展极为迅速，在量产效率的快速提升过程中离不开正面硼发射极及背面磷扩薄poly金属化浆料的有力支持。因受p型硼扩区发射极电子缺失及掺杂浓度低等制约因素的影响，常规银浆在硼扩区较难形成良好接触，在硼扩区银浆设计中通常通过加入铝来实现良好的电学接触。但铝对硅的强扩散作用又使得硼扩区金属复合非常严重，而带来开压的损失。
[0004]通过激光硼掺杂可帮助TOPCon电池在正面对硼硅玻璃进行选择性掺杂，实现选择性发射极SE结构，降低电极区域的接触电阻和金属区复合，可实现0.2％
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0.3％的提效。但是，激光硼掺杂较PERC SE掺杂更为复杂。硼在硅的固溶度低于磷，掺杂难度更高，在推进时需求更高的能量。即使用激光掺杂时(即与PERC的SE方式类似)，需要采用功率更高的激光器。因此PERC电池产线中的激光掺杂设备在TOPCon产线中不能兼容沿用，需要重新购置激光掺杂设备。而高功率激光掺杂会导致发射极损伤，需增加高温退火工艺来消除或降低损伤，这又增加了设备投资和工艺成本。
[0005]另外，与P型硅片相比，N型硅片工艺成本存在几点劣势：a.更难控制元素分布均匀性。P型掺硼和N型掺磷，其中硼在硅中的分散系数约为0.8，大于磷在硅中约为0.35的分散系数，因此N型较P型更难控制元素分布均匀性，带来非硅成本增加；b.增加单炉总投料量。单炉投量上升会增加炉内液面高度、介质内自然对流强度上升从而引发硅料缺陷、少子寿命降低，拉晶效率降低。c.需要更高纯度的硅料(电子II级以上)、石英坩埚、热场、更细金刚线。除了纯度，为防止加热过久导致涂层脱落使得硅料杂质上升，石英坩埚的耗量也更大；热场由于N型硅片开炉次数更多、对热场氧化加深，单耗增加。此外，由于N型硅片普遍更薄，需要使用更细的金刚线。
[0006]最后，TOPCon采用AgAl浆料，Al粉的加入可以降低B掺杂P型发射极表面接触电阻，但需玻璃料控制Al刺的大小，否则会导致p
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n结击穿，造成严重接触复合；Al粉表面通常会形成一层绝缘的AlOx，AgAl浆料中的玻璃料需要打开Al粉表面的AlOx层，同时烧穿AlOx/SiNx/SiNxOy，才有可能形成好的欧姆接触。所以，AgAl浆料玻璃料成分与用量与现有PERC Ag浆差异较大。通常，采用AgAl浆料制备的TOPCon电池，电池组件在做湿热(DH)测试过程中H2O的渗入加速羧酸的形成，羧酸容易腐蚀AgAl浆与硅片之间的界面玻璃层，另外Ag/Al化学势差异，导致Al被氧化腐蚀。最终，导致电池Rs快速上升，FF快速下降，严重时Isc下降明显，严重影响电池可靠性。

技术实现思路

[0007]为克服现有技术中N型硅片作为基底存在的生产工艺成本高，且进一步采用AgAl浆料制备TOPCon电池存在的AgAl浆中Al的扩散能深度大，容易导致正面金属接触区复合电流密度增加；由于Al的掺杂，导致浆料电阻率增大，从而导致电池正面栅线线电阻增大，串联电阻Rs增加，以及填充因子FF降低等的问题，本专利技术提供了一种p型背结TOPCon电池及其制备方法，采用Ag浆印刷烧结形成导电性良好的金属电极，并通过光辅助微导处理降低金属Ag浆电极与p型掺杂区之间的接触电阻，从而提升电池FF和转换效率。具体技术方案如下：
[0008]一种p型背结TOPCon电池，以p型晶硅为基底，其正面依次设置有局部p型掺杂层、掺杂钝化层、正面减反射层、正面金属电极；其背面依次设置有隧穿氧化层、n型掺杂多晶硅层、背面减反射层和背面金属电极；
[0009]所述正面金属电极穿透所述正面减反射层、所述掺杂钝化层与所述局部p型掺杂层形成欧姆接触；所述背面金属电极穿透所述背面减反射层与所述n型掺杂多晶硅层形成欧姆接触；
[0010]所述局部p型掺杂层为Al、B共掺杂层；所述正面金属电极为采用印刷烧结形成的Ag浆电极，所述Ag浆中不含Al粉。
[0011]这里，采用p型硅片制备电池，降低了电池硅片的成本；采用背结TOPCon电池结构，正面金属电极借助硅片横向导电，可以省去高温硼扩散工艺，简化工艺流程，节省设备投资，避免长时间高温工艺导致的氧沉淀缺陷的产生，降低制程不良率。
[0012]正面金属电极采用纯Ag浆料制备，其中Al含量为零。与常规AgAl浆料电极相比，纯Ag浆料电极电阻率更低，栅线的线电阻降低；浆料成分中，Al粉的取消，导致金属扩散渗透深度降低，金属区复合电流密度降低，Voc提升；Al粉取消和玻璃料的改变，提高了正面金属电极对羧酸的耐腐蚀性，降低DH衰减，改善电池可靠性。
[0013]优选地，所述基底为Ga或B掺杂p型单晶硅片。
[0014]优选地，其电阻率为0.1
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3.0Ωcm，厚度为100
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200um。
[0015]优选地，所述掺杂钝化层从内到外包括AlOx薄膜层和硼掺杂的SiNx薄膜层。
[0016]优选地，所述AlOx薄膜层的厚度为1
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5nm，所述硼掺杂的SiNx薄膜层的厚度为5
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50nm。
[0017]优选地，所述正面减反射层为SiNx、SiOxNy、SiOx中的一种或多种组成的复合膜，其与掺杂钝化层结合的总厚度为70
‑
150nm。
[0018]本专利技术还提供了一种上述p型背结TOPCon电池的制备方法，包括如下步骤：
[0019]步骤一，在基底背面沉积隧穿氧化层和本征多晶硅层，对本征多晶硅层进行n型磷掺杂；
[0020]步骤二，单面刻蚀去除正面PSG，保留背面的PSG阻挡层；单面制绒在单晶硅片正面形成金字塔绒面结构，并清洗去除背面的PSG阻挡层；
[0021]步骤三，在硅片正面硼掺杂层表面沉积一层致密的AlOx薄膜；在AlOx薄膜表面沉积一层硼掺杂的SiNx膜层；
[0022]步骤四，以正面沉积的掺杂钝化层为掺杂源，采用激光掺杂形成局部p型掺杂层；
[0023]步骤五，沉积正面减反射层和背面减反射层；
[0024]步骤六，在硅片正背面印刷Ag浆，烘干烧结后，背面Ag浆与n型磷掺杂多晶硅层形成良好的欧姆接触；
[0025]步骤七，光辅助微导处理正面Ag浆电极，使金属电极中的Ag与p型掺杂区的Si相互扩散，形成AgSix合金。
[0026]采用Ag浆印刷烧结形成导电性良好的金属电极，并针对Ag浆与p型掺杂区接触性能较差的问题，通过光辅助微导处理降低金属Ag浆电极与p型掺杂层之间的接触电阻，从而提升电池FF和转换效率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种p型背结TOPCon电池，其特征在于，以p型晶硅为基底，其正面依次设置有局部p型掺杂层、掺杂钝化层、正面减反射层、正面金属电极；其背面依次设置有隧穿氧化层、n型掺杂多晶硅层、背面减反射层和背面金属电极；所述正面金属电极穿透所述正面减反射层、所述掺杂钝化层与所述局部p型掺杂层形成欧姆接触；所述背面金属电极穿透所述背面减反射层与所述n型掺杂多晶硅层形成欧姆接触；所述局部p型掺杂层为Al、B共掺杂层；所述正面金属电极为采用印刷烧结形成的Ag浆电极，所述Ag浆中不含Al粉。2.根据权利要求1所述的一种p型背结TOPCon电池，其特征在于，所述基底为Ga或B掺杂p型单晶硅片。3.根据权利要求1所述的一种p型背结TOPCon电池，其特征在于，其电阻率为0.1
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3.0Ωcm，厚度为100
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200um。4.根据权利要求1所述的一种p型背结TOPCon电池，其特征在于，所述掺杂钝化层从内到外包括AlOx薄膜层和硼掺杂的SiNx薄膜层。5.根据权利要求4所述的一种p型背结TOPCon电池，其特征在于，所述AlOx薄膜层的厚度为1
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5nm，所述硼掺杂的SiNx薄膜层的厚度为5
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50nm。6.根据权利要求1所述的一种p型背结TOPCon电池，其特征在于，所述正面减反射层为SiNx、SiOxNy、SiOx中的一种或多种组成的复合膜，其与掺杂钝化层结合的总厚度为70
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150nm。7.一种如权利要求1
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6任一项所述p型背结TOPCon电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，在基底背面沉积隧穿氧化层和本征多晶硅层，对本征多晶硅层进行n型磷掺杂；步骤二，单面刻蚀去除正面PSG，保留背面的PSG阻挡层；单面制绒在单晶硅片正面形成金字塔绒面结构，并清洗去除背面的PSG阻挡层；步骤三，在硅片正面硼掺杂层表面沉积一层致密的AlOx薄膜；在AlOx薄膜表面沉积一层硼掺杂的SiNx膜层；步骤四，以正面沉积的掺杂钝化层为掺杂源，采用激光掺杂形成局部p...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛卫平，金竹，周晓炜，陈桂栋，杨阳，潘利民，
申请(专利权)人：滁州捷泰新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：