太阳能电池的制备方法及太阳能电池与流程

1.本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池。


背景技术：

2.近年来，国内外光伏市场对高效太阳能电池的需求不断提高，业内众多厂商也纷纷着力于高效电池的研究与开发。topcon(tunnel oxide passivated contact，隧穿氧化层钝化接触)电池通过在电池表面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层掺杂多晶硅层，能够提高电池表面钝化性能，并可极大地降低金属接触复合电流，有效提升电池的开路电压与短路电流。
3.上述topcon电池制备过程中，先将相应的硅片进行正面硼扩散，再于硅片背面氧化生成一层极薄的氧化硅层，然后，在氧化硅层表面沉积制备一层磷掺杂的非晶硅薄膜。所述非晶硅薄膜通过后续退火过程转变为掺杂多晶硅膜层，激活钝化性能。目前，上述掺杂多晶硅膜层的量产设备很难做到理想的单面镀膜，硅片正面的边缘区域通常都会生成大概0.1～5cm宽的绕镀多晶硅膜层。由于绕镀多晶硅膜层不均匀，且经高温退火处理变得较为致密，去绕镀困难。业内现已公开有一种topcon电池的制备方法，先清洗去除绕镀的非晶硅与正面bsg，再进行退火形成背面磷掺杂多晶硅膜层。上述方案中的硅片在后续制程中，其正面缺少bsg作为保护层，可能产生额外的污染与损伤。
4.鉴于此，有必要提供一种新的太阳能电池的制备方法及太阳能电池。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池，能够更好地清洗去除硅基底正面绕镀的非晶硅，避免异常受损，提高良率。
6.为实现上述目的，本技术提供了一种太阳能电池的制备方法，主要包括：
7.对硅基底进行表面处理；
8.正面扩散，在硅基底的正面形成扩散层与bsg层；
9.在硅基底的背面依次制备隧穿层与非晶硅层；
10.去绕镀，清洗去除绕镀的非晶硅，并保留所述硅基底正面的bsg层；
11.高温退火；
12.表面清洗，去除bsg层；
13.依次进行镀膜与金属化。
14.作为本技术实施例的进一步改进，所述非晶硅层采用lpcvd或pecvd方法进行原位掺杂沉积制得，在所述非晶硅层沉积的同时进行磷元素掺杂。
15.作为本技术实施例的进一步改进，所述制备方法还包括在硅基底背面的非晶硅层上制备掩膜层，再进行去绕镀。
16.作为本技术实施例的进一步改进，所述掩膜层的制备包括采用化学氧化或热氧化
或臭氧氧化方法在所述硅基底背面的非晶硅层上生成一层sio
x
膜，控制所述sio
x
膜的厚度介于1～100nm。
17.作为本技术实施例的进一步改进，所述“去绕镀”步骤是指采用碱溶液或酸溶液对硅基底进行清洗，其中，所述碱溶液的浓度设置为1～10％，温度设置为30～90℃；所述酸溶液为hf与hno3混合溶液，且两者浓度配比hf：hno3设置为1：20～1：200。
18.作为本技术实施例的进一步改进，所述制备方法还包括在正面扩散后进行去背结，所述“去背结”步骤包括先采用质量浓度为5％～20％的hf溶液对硅基底背面进行清洗；再采用hf与hno3混合溶液对所述硅基底背面进行刻蚀，或，采用koh或naoh或tmah溶液对所述硅基底背面进行刻蚀。
19.作为本技术实施例的进一步改进，所述“表面处理”步骤包括先采用koh或naoh或tmah的水溶液对硅基底进行双面碱制绒，控制所述硅基底表面的金字塔高度介于1～3μm。
20.作为本技术实施例的进一步改进，所述“正面扩散”步骤控制所述硅基底正面进行硼掺杂的扩散层的方阻介于80～150ohm/sq，并使得所述bsg层的厚度为50～200nm。
21.作为本技术实施例的进一步改进，所述“高温退火”步骤的温度设置为850～950℃，时间设置为10～100min。
22.作为本技术实施例的进一步改进，所述“表面清洗”步骤包括依次采用koh与h2o2混合溶液、第一hf溶液、hf与hcl混合溶液、第二hf溶液对硅基底进行清洗，所述第一hf溶液的浓度大于第二hf溶液的浓度。
23.作为本技术实施例的进一步改进，所述镀膜包括在所述硅基底正面依次沉积al2o3膜或sin
x
膜，且在所述硅基底的背面沉积sin
x
膜。
24.本技术还提供一种采用如前所述的制备方法制得的太阳能电池。
25.本技术的有益效果是：本技术太阳能电池的制备方法通过在进行高温退火前进行去绕镀清洗，所述非晶硅层未经高温处理转变为致密的多晶硅，绕镀的非晶硅较容易清洗去除；并且，将正面扩散所形成的bsg层保留至高温退火之后再进行清洗，有效避免硅基底受污染及扩散层受损，减少产线异常，提高良率。
附图说明
26.图1是本技术太阳能电池的结构示意图；
27.图2是本技术太阳能电池的制备方法的主要流程示意图；
28.图3是本技术太阳能电池完成非晶硅层制备时的结构示意图。
29.100-太阳能电池；1-硅基底；11-扩散层；12-bsg层；2-隧穿层；3-掺杂多晶硅层；3'-非晶硅层；4-正表面膜；5-背表面膜；6-正面电极；7-背面电极。
具体实施方式
30.以下将结合附图所示的实施方式对本技术进行详细描述。但该实施方式并不限制本技术，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本技术的保护范围内。
31.参图1所示，本技术提供的太阳能电池100包括硅基底1、设置在所述硅基底1背面的隧穿层2与掺杂多晶硅层3。所述硅基底1采用n型单晶硅片；所述隧穿层设置为sio2膜层
或sio
x
ny膜层，且其厚度设置在1～3nm；所述掺杂多晶硅层3设置为磷掺杂多晶硅层。
32.所述太阳能电池100还包括设置在所述硅基底1正面的正表面膜4、设置在所述硅基底1背面的背表面膜5、分设在所述硅基底1两侧的正面电极6与背面电极7。所述硅基底1的正面形成有采用硼掺杂的扩散层11，所述正面电极6穿透正表面膜4并与扩散层11相接触；所述背面电极7穿透背表面膜5并与所述掺杂多晶硅层3相接触。
33.结合图2与图3所示，本技术还提供上述太阳能电池100的制备方法，包括：
34.对硅基底1进行表面处理；
35.正面扩散，在硅基底1的正面形成硼掺杂的扩散层11与bsg层12，控制所述扩散层11的方阻介于80～150ohm/sq，并使得所述bsg层12的厚度介于50～200nm；
36.在硅基底1的背面依次制备隧穿层2与非晶硅层3'；
37.在所述硅基底1背面的非晶硅层3'上制备掩膜层；
38.去绕镀，清洗去除绕镀的非晶硅，并保留所述硅基底1正面的bsg层12；
39.高温退火，使得所述非晶硅层3'转变为掺杂多晶硅层3，控制退火温度为850～950℃，时间设置为10～100min；
40.表面清洗，去除bsg层12以及掩膜层；
41.依次进行镀膜与金属化，得到上述太阳能电池100。
42.具体地，所述“表面处理”步骤包括先采用koh或naoh或tmah的水溶液对硅基底1进行双面碱制绒，控制所述硅基底1表面的金字塔高度介于1～3μm。上述koh或naoh或tmah的水溶液浓度通常控制在3％～15％，温度设置为50～90℃，实际生产中，往往还会添加1％～10％左右的制绒添加剂，改善硅基底1的绒面质量。
43.此处，所述隧穿层2设置为sio2膜层，具体可采用化学氧化或热氧化或臭氧氧化方法制得。所述非晶硅层3采用lpcvd或pecvd方法进行原位掺杂沉积制得，也就是说，在所述非晶硅层3沉积生长的同时完成磷元素的掺杂。
44.所述掩膜层用以在后续去绕镀制程中保护所述硅基底1背面的非晶硅层3'不受腐蚀。所述掩膜层的制备包括采用化学氧化或热氧化或臭氧氧化方法在所述硅基底1背面的非晶硅层3'上生成一层sio
x
膜，控制所述sio
x
膜的厚度介于1～100nm。此处，所述sio
x
膜采用臭氧氧化方法制得，具体是将既定浓度(流量)的臭氧气体直接喷射至所述硅基底1的背面，以使得所述硅基底1背面的非晶硅层3'表面氧化得到sio
x
膜。该方法能够更好地避免所述硅基底1正面氧化生成sio
x
膜，有利于绕镀的非晶硅的清洗去除。
45.所述“去绕镀”步骤是指采用碱溶液对硅基底1正面进行清洗，所述碱溶液采用koh或naoh或tmah的水溶液且其浓度设置为1～10％，温度设置为30～90℃。此处，采用链式清洗设备对硅基底1进行清洗，所述硅基底1保持正面向下流经盛放上述碱溶液的反应槽以实现去绕镀清洗，所述硅基底1背面通常还会设置一层水膜，更好地保护所述硅基底1背面的非晶硅层3'不受腐蚀。所述“去绕镀”步骤还可以采用槽式碱溶液刻蚀方法实现，即将所述硅基底1放置到盛放有碱溶液的反应槽内进行刻蚀反应。
46.在本技术的其它实施方式中，所述“去绕镀”步骤也可采用酸溶液对硅基底1正面进行清洗，所述酸溶液为hf与hno3混合溶液，且两者浓度配比hf：hno3设置为1：20～1：200。hno3的浓度远远大于hf的浓度，更有效地控制清洗速率，也避免酸溶液对正面非绕镀区域的bsg层12过渡腐蚀。
47.所述制备方法还包括在正面扩散后进行去背结，所述“去背结”步骤包括先采用质量浓度为5％～20％的hf溶液对硅基底1背面进行清洗；再采用hf与hno3混合溶液对所述硅基底1背面进行刻蚀，或，采用koh或naoh或tmah溶液对所述硅基底1背面进行刻蚀。也就是说，在进行隧穿层2的制备前，对硅基底1的背面进行抛光或再次制绒，保持清洁。
48.所述“表面清洗”步骤包括依次采用koh与h2o2混合溶液、第一hf溶液、hf与hcl混合溶液、第二hf溶液对硅基底进行清洗，所述第一hf溶液的浓度大于第二hf溶液的浓度。采用上述表面清洗方法能够更有效地去除bsg层12与掩膜层，还能清洗去除所述硅基底1表面可能留存的脏污及杂质离子。
49.所述镀膜是指在所述硅基底1的两侧表面分别沉积制备正表面膜4与背表面膜5，在此，所述正表面膜4包括依次沉积的al2o3膜或sin
x
膜；所述背表面膜5设置为sin
x
膜。所述金属化是将既定的导电浆料采用丝网印刷方式印制在所述正表面膜4、背表面膜5上得到相应的电极图案，再经高温烧结，得到正面电极6与背面电极7。所述正表面膜4、背表面膜5的厚度及膜层结构均可通过反应气体流量、沉积温度等进行调节控制；前述丝网印刷与烧结的具体工艺参数亦可根据导电浆料的性能与电池需求进行调整，此处不再一一赘述。
50.综上所述，本技术太阳能电池100的制备方法通过在高温退火前进行去绕镀清洗，所述非晶硅层3'未经高温处理转变为更致密的掺杂多晶硅层3，绕镀的非晶硅较容易清洗去除；并且，将正面扩散所形成的bsg层12保留至高温退火之后再进行清洗，有效避免硅基底1受污染及扩散层受损，减少产线异常，提高良率。
51.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
52.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本技术的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本技术的保护范围，凡未脱离本技术技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本技术的保护范围之内。