一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，属于电池制备技术领域，该方法包括如下步骤：步骤一：硅片碱制绒；步骤二：硅片硼扩散，形成PN结；步骤三：硅片背面BSG去除以及抛光；步骤四：硅片背面热生长隧穿氧化层以及化学气相沉积n

【技术实现步骤摘要】
一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法


[0001]本专利技术涉及电池制备
，具体是一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法。

技术介绍

[0002]电池是2013年由德国弗兰霍夫研究所提出的一种新型硅太阳电池。1
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2nm的隧穿氧化层叠加掺杂的多晶硅层形成了钝化接触结构，有效降低了硅片表面和金属接触复合速率。随着TOPCon电池技术的发展，目前已经具备了产线化的条件，量产效率达到24.5%以上。虽然TOPCon电池具有优异的表面钝化特性，但掺杂多晶硅层（n
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Polysi）对光有严重的寄生吸收，引起TOPCon电池的电流损失。减薄n
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Polysi层可以提升电池的电流，但是会带来浆料烧穿n
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Polysi的问题。为了避免浆料烧穿n
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Polysi层，目前产业化n
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Polysi层的厚度需求为大于120nm。
[0003]现有接触钝化电池的工艺步骤：碱制绒
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》硼扩散
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》背面去除BSG
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》背面碱抛光
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》LPCVD（双面生长隧穿二氧化硅+沉积Polysi）
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》磷扩散
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》去正面绕镀Polysi
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》表面钝化
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》印刷电极、烧结；1）电池背面金属接触区和非金属接触区的n
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Polysi层的厚度和掺杂浓度是一致的，为了避免浆料烧穿n
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Polysi层，同时满足良好的金属欧姆接触，目前产业化n
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Polysi层的厚度需求为大于120nm，掺杂浓度>2E20cm
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3，但是对于非金属接触区， 120nm厚、2E20cm
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3的掺杂浓度的n
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Polysi寄生吸收太严重，电流损失很大，电池效率低。
[0004] 2）LPCVD和磷扩散属于管式扩散设备，两片硅片叠一起插入石英舟中，会产生LPCVD的Polysi绕镀和磷的绕扩，由于磷扩散温度高，磷的绕扩区域往往会大于Polysi的绕镀区域，没有Polysi绕镀的区域磷绕扩会改变BSG的特性，使之不耐HF和NaOH，在后续的去Polysi绕镀工艺中，会出现绒面被NaOH腐蚀的现象，导致外观发白。为了解决这个问题，产业化的方案是做双面Polysi，阻碍绕扩的磷与BSG反应，这个方案的问题在于LPCVD的产能减少了一半，电池的制造成本增加了。
[0005]本专利技术提出了一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，可以减薄n
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Polysi层的厚度，同时满足浆料不烧穿n
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Polysi层，提高TOPCon电池的转换效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，所要解决的技术问题是：如何实现背面金属接触区域和非金属接触区域的n
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Polysi厚度和掺杂浓度的差异化控制，来提升电池的转换效率、产能和降低成本。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，包括如下步骤：步骤一：硅片碱制绒；步骤二：硅片硼扩散，形成PN结；
步骤三：硅片背面BSG去除以及抛光；步骤四：硅片背面热生长隧穿氧化层以及化学气相沉积n
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Polysi层（多晶硅层）；步骤五：硅片背面n
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Polysi层上的金属接触区域和非金属接触区域涂覆不同掺杂源；步骤六：硅片背面高温退火；步骤七：硅片去正面绕镀n
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Polysi层，并化学刻蚀硅片背面，减薄硅片背面非金属接触区域的n
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Polysi层；步骤八：硅片表面钝化、印刷电极以及烧结制备钝化电池。
[0008]优选的，所述步骤一中，采用电阻率0.3
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2ohmcm的N型硅片，在NaOH溶液中进行制绒，形成金字塔绒面。
[0009]优选的，所述步骤二中，在扩散炉中进行硼扩散，形成方阻为120
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150ohm/sq的PN结。
[0010]优选的，所述步骤三中，用HF去除硅片背面的BSG，然后在NaOH溶液中进行抛光。
[0011]优选的，所述步骤四中，使用LPCVD设备，石英舟插双片，在硅片背面热生长一层1
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2nm的隧穿氧化层、化学气相沉积100
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200nm的多晶硅层（Polysi）。
[0012]优选的，所述步骤五中，在背面polysi的金属接触区域涂覆掺杂源1，非金属接触区涂覆掺杂源2，掺杂源中掺杂剂的浓度为0.01～2mol/L，而且掺杂源1的掺杂剂浓度大于掺杂源2。掺杂源中含有耐碱腐蚀的成分，而且掺杂源1中耐碱腐蚀成分的浓度大于掺杂源2；可以实现涂覆的单面性，没有掺杂源涂覆到硅片的正面。涂覆方式可为常规涂覆方式，如喷涂、丝网印刷等。
[0013]优选的，所述步骤六中，高温退火对Polysi进行掺杂并晶化，因为掺杂源不同，金属接触区的掺杂浓度高于非金属接触区；同时掺杂源高温退火后在金属接触区和非金属接触区形成耐碱腐蚀能力不同的保护膜；优选的，所述步骤七中，采用HF去除正面的氧化硅层，NaOH去除正面绕镀的Polysi，正面的BSG可以保护绒面不被NaOH腐蚀。同时，NaOH也会腐蚀硅片的背面，因为第6步形成的保护膜耐碱腐蚀能力不同，所以控制NaOH的工艺条件，腐蚀掉非金属接触区的保护膜和一定厚度Polysi，而金属接触区腐蚀掉部分保护膜。通过这一步NaOH的工艺匹配，实现了背面金属接触区和非金属接触区Polysi厚度和掺杂浓度的差异，同时可以实现LPCVD的单面生长Polysi。
[0014]优选的，所述步骤八中，表面钝化，硅片正面ALD方式生长3
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6nm的氧化铝，正面和背面PECVD方式生长氮化硅；背面印刷银浆，正面印刷银铝浆，烧结完成高效接触钝化电池的制备。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点在于以下几个方面：本专利技术创造性地提出了一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，电池背面金属接触区和非金属接触区Polysi的厚度和掺杂浓度独立控制，金属接触区的Polysi厚、掺杂浓度高，有利于金属欧姆接触和接触钝化；非金属接触区Polysi薄、掺杂浓度低，弱化了Polysi对光的寄生吸收；提升了电池的转换效率。
[0016]涂覆掺杂源高温退火的方式实现了Polysi的掺杂，可以保证单面性涂覆，没有常规工艺中的磷绕扩的问题，可以实现LPCVD单面生长Polysi，提升了一倍的产能，降低的电
池生产成本。
附图说明
[0017]图1为一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法的结构示意简图。
具体实施方式
[0018]为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：硅片碱制绒；步骤二：硅片硼扩散，形成PN结；步骤三：硅片背面BSG去除以及抛光；步骤四：硅片背面热生长隧穿氧化层以及化学气相沉积n
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Polysi层（多晶硅层）；步骤五：硅片背面n
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Polysi层上的金属接触区域和非金属接触区域涂覆不同掺杂源；步骤六：硅片背面高温退火；步骤七：硅片去正面绕镀n
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Polysi层，并化学刻蚀硅片背面，减薄硅片背面非金属接触区域的n
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Polysi层；步骤八：硅片表面钝化、印刷电极以及烧结制备钝化电池。2.根据权利要求1所述的一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，采用电阻率0.3
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2ohmcm的N型硅片，在NaOH溶液中进行制绒，形成金字塔绒面。3.根据权利要求1所述的一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，在扩散炉中进行硼扩散，形成方阻为120
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150ohm/sq的PN结。4.根据权利要求1所述的一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，用HF去除硅片背面的BSG，然后在NaOH溶液中进行抛光。5.根据权利要求1所述的一种高效接触钝化电池(TOPCon)的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，使用LPCVD设备，石英舟插双片，在硅片背面热生长一层1
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2nm的隧穿氧化层、化学气相沉积100
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200nm的多晶硅层（Pol...

【专利技术属性】
技术研发人员：任常瑞，董建文，符黎明，
申请(专利权)人：常州时创能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：