一种TOPCon电池背面SE结构的制备方法与流程

一种topcon电池背面se结构的制备方法
技术领域
1.本发明属于光伏组件电池技术领域，具体涉及一种topcon电池背面se结构及其包括了该太阳能电池结构的制备方法。


背景技术：

2.目前国内topcon电池已经具备较强的市场份额，众多光伏企业均已量产和扩产topcon电池。传统的topcon电池结构即正面硼发射极和背面隧穿层及背面磷掺杂层组成的，但电池功率和非硅成本无疑是topcon下一阶段面临的挑战，目前传统的topcon电池的效率通过现有的材料优化及制程优化已经较难再往上提升。势必需要开发一个效率较高，结构简单，成本较优的电池制备方法，已提高topcon电池的市场竞争力和盈利能力。


技术实现要素：

3.有鉴于此，为了达到上述目的，本发明的目的是提供一种topcon电池背面se结构的制备方法。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
5.一种topcon电池背面se结构的制备方法，包括如下步骤：在经过双面制绒清洗后的硅片；在所述制绒清洗后的硅片进行硼扩，在正面形成发射极硼掺杂层；之后在所述硅片上进行单面碱抛光，未硼扩的一面形成抛光面；之后再将上述硅片的抛光面进行制备隧穿层和磷掺杂多晶硅层。之后再将上述硅片磷掺杂层的一面进行激光掺杂形成磷重掺层。之后将上述硅片boe清洗，之后将上述硅片进行沉积氧化铝层和钝化减反射膜层；之后再进行制备电极，形成电池。
6.根据本发明的一些优选实施方面，所述硅片为n型硅片。
7.根据本发明的一些优选实施方面，所述制绒，减重0.1-0.8g，所述制绒的生长方法为koh+添加剂。
8.根据本发明的一些优选实施方面，所述硼扩，采用低压扩散炉进行制备，采用bcl3、o2、n2作为反应气体，所述硼掺杂层采用低压扩散炉进行制备，采用bcl3、o2、n2作为反应气体，bcl3的流量为200-3000sccm、n2的流量为100～20000sccm，o2的流量为500～3000sccm，磷掺杂温度为500-900℃，所述磷掺杂方阻为100-200ohm/sq。
9.根据本发明的一些优选实施方面，所述隧穿氧化层，材质为s io2，厚度为1～5nm，所述s io2隧穿氧化层的生长方法为plasma沉积法、高温热氧法、臭氧氧化法、紫外氧化法。
10.根据本发明的一些优选实施方面，所述磷掺杂多晶硅层采用本征非晶硅+磷掺杂方式，或者原位掺杂+退火的方式制备。所述本征非晶硅是采用lpcvd制备，所述磷掺杂低压扩散炉制备，首先lpcvd采用s ih4、o2、n2作为反应气体，s ih4的流量为100-2000sccm、n2的流量为100～20000sccm，o2的流量为500～3000sccm，然后磷掺杂温度为300-900℃，所述磷掺杂方阻为20-100ohm/sq。所述原位掺杂是采用pecvd制备，所述退火采用低压氧化退火炉管制备。pecvd采用s ih4、ph3、n2o、h2/ar、n2作为反应气体，s ih4的流量为1000～4000sccm，
ph3的流量为800～2000sccm，n2o的流量为3000～15000sccm，h2/ar的流量为3000～10000sccm，n2的流量为3000～50000sccm温度为200-550℃。退火温度为300-900℃，所述退火后方阻为20-100ohm/sq。
11.根据本发明的一些优选实施方面，所述磷重掺层采用激光制备，所述激光可以为纳秒或皮秒，激光光斑宽度为30-100um，激光功率30-70w，所述激光重掺层方阻20-90欧姆。
12.根据本发明的一些优选实施方面，所述boe清洗，减重为0.1-0.6g，所述湿法化学腐蚀的生长方法为氢氟酸+碱溶液+添加剂。
13.根据本发明的一些优选实施方面，包括位于所述硅片正面的制备钝化减反层，所述钝化减反层为氧化铝al2o3、s inx、s ioxny、s iox中的一种或多种构成的介质层，所述氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层为单层或多层。所述氧化铝层的厚度为1-15nm，所述复合介质层的厚度为20-100nm。
14.根据本发明的一些优选实施方面，包括位于所述硅片背面的制备钝化减反层，所述钝化减反层为s inx、s ioxny、s iox中的一种或多种构成的介质层，所述复合介质层的厚度为20-100nm
15.根据本发明的一些优选实施方面，所述制备电极方法为印刷金属电极、激光转印、电镀的其中一种。
16.本发明的另一目的是提供一种如上所述的制备方法制备得到的topcon背面se结构的电池。
17.与现有传统结构的topcon电池技术相比，本发明的有益之处在于：本发明背面采用se结构形成了高低磷掺杂层，高掺杂层降低金属接触电阻有效改善ff，低掺杂层可降低磷掺杂内扩造成的复合提升，可有效降低背面非晶硅的厚度。本发明既能提高topcon电池的转换效率，且可降低非晶硅厚度提高工序产能，适合工业化量产。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明的topcon电池背面se结构的制备方法的流程图；
20.图2是常规的topcon电池结构的制备方法的流程图；
21.图3是本发明的背面se结构的topcon电池结构图；
22.其中，附图3标记包括：n型硅片-1，硼扩散掺杂层-2，氧化铝钝化层-3，钝化减反射层-4，隧穿氧化层-5，磷掺杂多晶硅层-6，磷重掺杂层-7，背面电极-8，正面电极-9。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护
的范围。
24.参见图1所示，一种topcon电池背面se结构的制备方法，其包括，
25.s 1:对n型硅片1进行制绒和清洗，采用制绒槽式机对硅片进行双面制绒，减重0.1-0.8g，所述制绒的生长方法为koh+添加剂。
26.s2:制备硼扩散掺杂层2，对n型硅片的正面进行硼扩散掺杂，采用bcl3、o2、n2作为反应气体，bcl3的流量为200-3000sccm、n2的流量为100～20000sccm，o2的流量为500～3000sccm，磷掺杂温度为500-900℃，所述硼掺杂方阻为100-200ohm/sq。
27.s3:对上述硅片的背面进行化学抛光，减重0.1-0.8g，所述制绒的生长方法为koh+添加剂。
28.s4:在硅片的背面生长隧穿氧化层5和磷掺杂掺杂多晶硅层6，所述隧穿氧化层5，材质为s io2，厚度为1～5nm，所述磷掺杂多晶硅层6采用本征非晶硅+磷掺杂方式，或者原位掺杂+退火的方式制备，磷掺杂多晶硅层6的方阻为20-100ohm/sq。
29.s5:对硅片的背面进行激光掺杂形成磷重掺杂层7，磷重掺杂层7采用激光制备，所述激光可以为纳秒或皮秒，激光光斑宽度为30-100um，激光功率30-70w，所述磷重掺杂层7方阻20-90欧姆。
30.s6:对硅片正面绕镀的多晶硅和硼硅玻璃bsg层以及背面磷硅玻璃psg层进行boe清洗去除，减重为0.1-0.6g，所述湿法化学腐蚀的生长方法为氢氟酸+碱溶液+添加剂。
31.s7:对硅片正面进行生长氧化铝钝化层3，为ald原子层沉积设备，所述氧化铝层的厚度为1-15nm。
32.s8:对硅片正面进行生长钝化减反射层4，所述钝化减反层为s inx、s ioxny、s iox中的一种或多种构成的介质层，所述复合介质层的厚度为20-100nm。
33.s9:对硅片背面进行生长钝化减反射层4，所述钝化减反层为s inx、s ioxny、s iox中的一种或多种构成的介质层，所述复合介质层的厚度为20-100nm。
34.s 10:对上述硅片进行制备背面电极8和正面电极9，所述制备电极方法为印刷金属电极、激光转印、电镀的其中一种。
35.为了进一步的说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
36.实施例1
37.参见图1，一种topcon电池背面se结构的制备方法，包括如下步骤：
38.(1)对n型硅片1进行制绒和清洗处理，本实施例的硅片1的电阻率为1.2ω
·
cm，厚度为130μm；
39.(2)对n型硅片1的正面进行硼扩散掺杂，硼掺杂方阻为100-200ohm/sq；
40.(3)对上述硅片的背面进行化学抛光，减重0.1-0.8g；
41.(4)在硅片的背面生长隧穿氧化层5和磷掺杂多晶硅层6，隧穿氧化层5厚度为1～5nm磷掺杂多晶硅层6的方阻为20-100ohm/sq；
42.(5)对硅片的背面进行激光掺杂形成磷重掺杂层7，磷重掺杂层7采用激光制备，所述激光可以为纳秒或皮秒，激光光斑宽度为30-100um，激光功率30-70w，磷重掺杂层7方阻20欧姆；
43.(6)对硅片正面绕镀的多晶硅和硼硅玻璃bsg层以及背面磷硅玻璃psg层进行boe清洗去除，减重为0.1-0.6g；
44.(7)硅片正面的制备氧化铝钝化层3，所述氧化铝钝化层3为氧化铝al2o3、氧化铝层的厚度为1-15nm；
45.(8)硅片正面的制备钝化减反射层4，所述钝化减反射层4为s inx、s ioxny、s iox中的一种或多种构成的介质层，所述复合介质层的厚度为20-100nm；
46.(9)对硅片背面进行生长钝化减反射层4，所述钝化减反射层为s inx、s ioxny、s iox中的一种或多种构成的介质层，所述复合介质层的厚度为20-100nm
47.(10)对上述硅片进行制备电极；
48.实施例2
49.本实施例与实施例1的区别在于步骤5中磷重掺杂层7方阻为40欧姆，其余步骤均相同。
50.实施例3
51.本实施例与实施例1的区别在于步骤5中磷重掺杂层7方阻为60欧姆，其余步骤均相同。
52.对比例
53.参见图2，常规n型topcon电池的制备包括如下步骤
54.s1:对n型硅片进行制绒和清洗；
55.s2:对n型硅片的正面进行硼扩散掺杂；
56.s3:对上述硅片的背面进行化学抛光；
57.s4:在硅片的背面生长隧穿氧化层和掺杂多晶硅层；
58.s5:boe清洗；
59.s6:ald原子沉积镀膜；
60.s7:在正面沉积氮化硅；
61.s8:背面沉积氮化硅；
62.s9:印刷金属化；
63.性能测试：测试实施例1、2、3和对比例得到的各项电池性能，结果参见如下表：
[0064] uoc(mv)isc(a)ff(％)eta(％)对比例
‑‑‑‑
实施例1-对比例30.020.050.15实施例2-对比例30.020.110.17实施例3-对比例200.190.12
[0065]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种topcon电池背面se结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：对n型硅面双面制绒清洗后的硅片；s2：在所述制绒清洗后的硅片进行硼扩，在正面形成发射极硼掺杂层；s3：在所述硅片上进行单面碱抛光，未硼扩的一面形成抛光面；s4：再将上述硅片的抛光面进行制备隧穿层和磷掺杂多晶硅层；s5：再将上述硅片磷掺杂层的一面进行激光掺杂形成磷重掺层；s6：将上述硅片boe清洗；s7：将上述硅片进行沉积氧化铝层和钝化减反射膜层；s8：再进行制备电极，形成电池。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硼掺杂层采用低压扩散炉进行制备，采用bcl3、o2、n2作为反应气体，bcl3的流量为200-3000sccm、n2的流量为100～20000sccm，o2的流量为500～3000sccm，磷掺杂温度为500-900℃，所述磷掺杂方阻为100-200ohm/sq。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述湿法化学抛光，减重0.1-0.8g，所述湿法化学抛光的生长方法为koh+添加剂碱性抛光或者hf+hno3酸性抛光。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述隧穿氧化层，材质为sio2，厚度为1～5nm，所述sio2隧穿氧化层的生长方法为高温热氧法、plasma沉积法、臭氧氧化法、紫外氧化法。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述磷掺杂多晶硅层采用本征非晶硅+磷掺杂方式，或者原位掺杂+退火的方式制备,所述本征非晶硅是采用lpcvd制备，所述磷掺杂采用低压扩散炉制备，首先lpcvd采用sih4、o2、n2作为反应气体，sih4的流量为100-2000sccm、n2的流量为100～20000sccm，o2的流量为500～3000sccm，然后磷掺杂温度为300-900℃，所述磷掺杂方阻为20-100ohm/sq,所述原位掺杂是采用pecvd制备，所述退火采用低压氧化退火炉管制备,pecvd采用sih4、ph3、n2o、h2/ar、n2作为反应气体，sih4的流量为1000～4000sccm，ph3的流量为800～2000sccm，n2o的流量为3000～15000sccm，h2/ar的流量为3000～10000sccm，n2的流量为3000～50000sccm温度为200-550℃,退火温度为300-900℃，所述退火后方阻为20-100ohm/sq。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述磷重掺层采用激光制备，所述激光可以为纳秒或皮秒，激光光斑宽度为30-100um，激光功率30-70w，所述激光重掺层方阻20-90欧姆。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述boe清洗，减重为0.1-0.6g，所述湿法化学腐蚀的生长方法为氢氟酸+碱溶液+添加剂。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：包括位于所述硅片正面的制备钝化减反层，所述钝化减反层为氧化铝al2o3、sinx、sioxny、siox中的一种或多种构成的介质层，所述氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层为单层或多层,所述氧化铝层的厚度为1-15nm，所述复合介质层的厚度为20-100nm。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：包括位于所述硅片背面的制备钝化减反层，所述钝化减反层为sinx、sioxny、siox中的一种或多种构成的介质层，所述复合介质层的厚度为20-100nm。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备电极方法为印刷金属电极、激光转印、电镀的其中一种。

技术总结
本发明公开了一种TOPCon电池背面SE结构的制备方法，在经过双面制绒清洗后的硅片；在所述制绒清洗后的硅片进行硼扩，在正面形成发射极硼掺杂层；之后再所述硅片上进行单面碱抛光，未硼扩的一面形成抛光面；之后再将上述硅片的抛光面进行制备隧穿层和磷掺杂多晶硅层。之后再将上述硅片磷掺杂层的一面进行激光掺杂形成磷重掺层。之后将上述硅片BOE清洗，之后将上述硅片进行沉积氧化铝层和钝化减反射膜层。本发明背面采用SE结构形成了高低磷掺杂层，高掺杂层降低金属接触电阻有效改善FF，低掺杂层可降低磷掺杂内扩造成的复合提升，可有效降低背面非晶硅的厚度。本发明既能提高TOPCon电池的转换效率，且可降低非晶硅厚度提高工序产能，适合工业化量产。适合工业化量产。适合工业化量产。


技术研发人员：韩宜辰 邢军 张岳琦
受保护的技术使用者：安徽旭合新能源科技有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/9/20