【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳电池，尤其是涉及一种基于物理沉积技术制备的双面钝化电池及其制备方法。
技术介绍
1、晶硅太阳电池是直接将光能转化为电能的微电子器件，而要保证足够的转化效率，就必须保证电池吸收足够多的光子，产生光生载流子，并且尽可能提升少数载流子(少子)寿命，即提升电池钝化性能。
2、为此，领域内从业人员研发了不同的电池结构，以尽可能的提升电池钝化能力。topcon(tunnel 0xide passivated contact)技术是一种在电池背面制备一层超薄隧穿氧化层(siox)并在其表面生长重掺杂的多晶硅层(poly-si)，二者共同形成了钝化接触结构。不导电但是极薄的隧穿氧化层可以使高浓度的多数载流子(多子)以量子隧穿的形式通过，但是会阻挡少子；重掺杂的poly可以改变硅的能带位置，使其变为p型/n型半导体，阻挡电子/空穴靠近。因此，topcon电池拥有高的钝化能力、转化效率，这也使得topcon电池成为大规模量产的首选。
3、但是poly层对于光的吸收属于寄生光吸收，对于光电流(isc)没有贡献。目前，topcon电池仅是在背表面制备，如果将这一结构制备在作为吸光面的正面，poly层的寄生光吸收将导致isc大幅减少，反而降低了电池效率。因此，在正面如果想要制备topcon结构，就必须要克服poly的寄生光吸收问题。
4、传统的topcon结构由lpcvd(low pressure chemical vapor deposition，低压化学气相沉积)制备，这是一种经典的制备方法，多年
5、所以若是要使用lpcvd制备双面topcon结构，就必须要反复制备掩膜(mask)以及去除掩膜，这使得制备工艺繁琐，耗时增加，成本提高，虽然最终电池效率有所提高，但成本的增加以及产量的降低会导致电池度电成本无法有效降低，性价比不高。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于物理沉积技术制备的双面钝化电池及其制备方法，实现背面全钝化与正面局域钝化接触结构，即满足了提高钝化能力，增加电池效率的作用，又有效避免了poly层对于光的寄生吸收导致的光学损失。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下内容：
3、本专利技术提供一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，包括依次进行的如下步骤：
4、步骤1、对硅片进行制绒、清洗以及硼扩散工艺；
5、步骤2、利用激光在硅片上需要进行金属栅线印刷的位置进行激光掺杂制备p++发射极，并减薄加工位置的硼硅玻璃层；
6、步骤3、采用链式机台，并使用hf水溶液去除硅片背面的硼硅玻璃；
7、步骤4、在利用碱性溶液对硅片背面进行抛光后，先使用盐酸溶液清洗硅片表面，中和碱液以及利用氯离子络合金属离子，接着使用浓度较低的氢氟酸溶液去除硅片背面氧化层以及正面激光区域所残留的硼硅玻璃，保留正面激光区域外的硼硅玻璃，以作为掩膜以及抗机械摩擦保护层；
8、步骤5、使用pvd技术在硅片背面制备topcon结构，即先制备超薄隧穿氧化层，电离氩气形成氩离子，再利用磁场加速氩离子形成高能离子并轰击硅靶材，以在硅片表面沉积非晶硅薄膜，同时通入磷烷，在形成非晶硅沉积的过程中，掺杂磷元素；
9、硅片背面topcon结构制备结束后，基于pvd技术，通过局域开口的载框，在硅片正面制备topcon结构，即先制备出超薄隧穿氧化层，电离氩气形成氩离子，再利用磁场加速氩离子形成高能离子并轰击硅靶材，同时通入乙硼烷，在形成非晶硅沉积的过程中，掺杂硼元素；
10、步骤6、在退火炉中进行高温退火，以激活非晶硅掺杂层中的掺杂原子；
11、步骤7、退火结束后，利用高浓度氢氟酸溶液清洗硅片，以除去步骤4中保留的正面硼硅玻璃以及自然氧化层；
12、步骤8、利用原子层沉积设备在硅片正表面制备氧化铝钝化层；
13、步骤9、利用等离子体增强化学沉积系统在硅片的正、背面均制备氮化硅减反射膜，以减少光反射；
14、步骤10、利用丝网印刷设备在硅片正、背面涂敷金属浆料，经烧结炉高温加工，制备金属栅线，使金属材料与硅结合形成合金，将光生载流子导出，完成双面钝化电池的制备。
15、其中，所述步骤1中：对硅片进行制绒处理，去除表面切割损伤层以及在其表面形成织构化绒面结构，减少光损失；所述硅片采用厚度为130um、方阻为1ω/□的n型硅片。
16、其中，所述步骤1中：所述硅片制绒清洗后，将硅片放入硼扩散炉管中进行硼扩散，硼扩散过程包括前氧化、沉积、推进、后氧化四步。
17、其中，所述沉积的时间降低至90～120s，所述推进的时间降低至350～400s，所述硅片经硼扩散后的方阻约为150ω/□。
18、其中，所述步骤5中的载框厚度为0.1～0.2mm的碳纤维载框，并在金属栅线对应位置开设若干开口，即开口设计区域与硅片正面金属栅线位置相一致。
19、其中，所述开口的宽度不大于硅片正面金属栅线的宽度。
20、其中，所述步骤5中：沉积磷元素掺杂的非晶硅层a-si(n)的厚度为100～120nm；沉积硼元素掺杂的非晶硅层a-si(p)的厚度为110～140nm。
21、其中，所述步骤6中：在氮气环境下、850℃～1000℃的退火炉中对硅片退火30min，若需退火的硅片不止一片时，退火时需要将两片硅片掺杂硼元素的正面以两两面对面的方式进行叠放。
22、其中，所述步骤9中：所述硅片正面氮化硅减反射膜的厚度为80～90nm，所述硅片背面氮化硅减反射膜的厚度为90～100nm。
23、本专利技术还提供一种双面钝化电池，该电池结构包括硅衬底，所述硅衬底的正面由内到外依次制备有p++发射极、局域氧化硅隧穿层，局域掺硼p+poly层、氧化铝层、氮化硅层、金属电极，所述硅衬底的背面由内到外依次制备有全面氧化硅隧穿层、全面掺磷n+poly层、氮化硅层、金属电极。
24、本专利技术具有如下技术效果：
25、本专利技术制备的双面topcon电池，基于pvd技术，相较于已公开的其它制备技术，省略了大量的掩膜制备与清洗步骤，仅需在目前的制备流程中，增加一道工序，步骤简单，成本低。
26、本专利技术基于磁控溅射原理的等离子体氧化及等离子体辅助原位掺杂技术，是一种物理沉积技术(pvd)，将氩气电离后利用强磁场加速ar+，轰击靶材上的原子，使其脱离靶材，沉积在衬底材料表面，而且由于板式载框的限制，使得侧面以及另一面不会产生绕镀，这大大减少了掩膜的制备次数以及去除步骤；此外，由于工艺中使用了板式载框，这是一种完美的“模具”，它可以在现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤1中：对硅片进行制绒处理，去除表面切割损伤层以及在其表面形成织构化绒面结构，减少光损失；所述硅片采用厚度为130um、方阻为1Ω/□的n型硅片。
3.根据权利要求2所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤1中：所述硅片制绒清洗后，将硅片放入硼扩散炉管中进行硼扩散，硼扩散过程包括前氧化、沉积、推进、后氧化四步。
4.根据权利要求3所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述沉积的时间降低至90～120s，所述推进的时间降低至350～400s，所述硅片经硼扩散后的方阻约为150Ω/□。
5.根据权利要求1所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤5中的载框厚度为0.1～0.2mm的碳纤维载框，并在金属栅线对应位置开设若干开口，即开口设计区域与硅片正面金属栅线位置相一致。
6.
7.根据权利要求1所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤5中：沉积磷元素掺杂的非晶硅层a-Si(n)的厚度为100～120nm；沉积硼元素掺杂的非晶硅层a-Si(p)的厚度为110～140nm。
8.根据权利要求1所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤6中：在氮气环境下、850℃～1000℃的退火炉中对硅片退火30min，若需退火的硅片不止一片时，退火时需要将两片硅片掺杂硼元素的正面以两两面对面的方式进行叠放。
9.根据权利要求1所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤9中：所述硅片正面氮化硅减反射膜的厚度为80～90nm，所述硅片背面氮化硅减反射膜的厚度为90～100nm。
10.一种双面钝化电池，其特征在于，该电池是由权利要求1-9任一项所述方法所制造出的电池，该电池结构包括硅衬底，所述硅衬底的正面由内到外依次制备有P++发射极、局域氧化硅隧穿层，局域掺硼p+poly层、氧化铝层、氮化硅层、金属电极，所述硅衬底的背面由内到外依次制备有全面氧化硅隧穿层、全面掺磷n+poly层、氮化硅层、金属电极。
...【技术特征摘要】
1.一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤1中：对硅片进行制绒处理，去除表面切割损伤层以及在其表面形成织构化绒面结构，减少光损失；所述硅片采用厚度为130um、方阻为1ω/□的n型硅片。
3.根据权利要求2所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤1中：所述硅片制绒清洗后，将硅片放入硼扩散炉管中进行硼扩散，硼扩散过程包括前氧化、沉积、推进、后氧化四步。
4.根据权利要求3所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述沉积的时间降低至90～120s，所述推进的时间降低至350～400s，所述硅片经硼扩散后的方阻约为150ω/□。
5.根据权利要求1所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述步骤5中的载框厚度为0.1～0.2mm的碳纤维载框，并在金属栅线对应位置开设若干开口，即开口设计区域与硅片正面金属栅线位置相一致。
6.根据权利要求5所述的一种基于物理沉积技术制备双面钝化电池的方法，其特征在于，所述开口的宽度不...
【专利技术属性】
技术研发人员：张耕，邹金圩，乔晓琴，郭飞，熊大明，林建伟，
申请(专利权)人：山西中来光能电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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