钝化接触电池及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种钝化接触电池及其制备方法。

背景技术：

太阳能电池作为新兴的清洁可再生能源，通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能。提高太阳能电池的转换效率，同时降低电池的生产成本是业界不断追求的目标和提高自身竞争能力之关键所在。

钝化接触电池是新型高转化效率电池，转化效率可达到24％。与常规产线兼容性较好，在n型常规产线可完成升级。钝化接触电池与异质结电池、背结电池相比结构相对简单，推向量产可行性较高，且生产成本具有一定优势。目前，制备接触钝化电池的关键工序是生长隧穿氧化层及非晶硅层。该工序采用管式lpecvd设备，非晶硅在硅片背表面生长的时候，容易绕镀到硅片正表面。因此，硅片正表面受到影响，沉积了部分非晶硅，影响到硅片正表面的光学吸收。

技术实现要素：

基于此，有必要针对非晶硅绕镀的问题，提供一种去除正面非晶硅绕镀的钝化接触电池的制备方法。

一种钝化接触电池的制备方法，包括以下步骤：

在n型硅片的正面进行硼扩散形成p⁺层和正面硼硅玻璃；

去除背面的背结后，在背面依次生长隧穿氧化层、背面非晶硅层，之后在背面进行磷扩散形成n⁺层和背面磷硅玻璃，其中，磷扩散自然形成的背面磷硅玻璃作为背面掩膜；在生长背面非晶硅层的过程中，在正面形成了正面非晶硅层；在背面进行磷扩散的过程中，在正面形成了正面磷硅玻璃；

增加背面掩膜的厚度，之后依次去除正面磷硅玻璃、正面非晶硅层、背面掩膜与正面硼硅玻璃；

在正面生长氧化铝，之后在正面和背面形成氮化硅膜；以及

在正面和背面印刷银电极，烧结之后得到钝化接触电池。

上述钝化接触电池的制备方法，通过增加背面掩膜的厚度，耐tmah(氢氧化四甲基铵)溶液腐蚀能力增强，在完全去除硅片正面非晶硅层的同时，较好的保护硅片背面的非晶硅层。解决了在制备钝化接触电池过程中非晶硅绕镀的难题，得到较好的电池外观及电池效率，使得钝化接触电池更易于实现量产。

在其中一个实施例中，所述增加背面掩膜的厚度至5nm-15nm。

在其中一个实施例中，所述增加背面掩膜的厚度的操作为：将所述形成背面磷硅玻璃后的n型硅片进行氧化处理，维持反应温度为700℃-900℃，氧气流量为500sccm-2000sccm，反应时间为5min-60min。

在其中一个实施例中，所述去除正面磷硅玻璃的操作采用链式单面刻蚀的方式。

在其中一个实施例中，所述去除正面磷硅玻璃的操作为：在链式单面刻蚀装置中配制氢氟酸溶液，设置1m/s-2m/s带速，正面朝下，刻蚀n型硅片的正面磷硅玻璃，刻蚀完成后使用去离子水清洗并烘干。

在其中一个实施例中，所述去除正面磷硅玻璃的操作中，氢氟酸的体积分数为5％-20％。

在其中一个实施例中，所述去除正面非晶硅层的操作为：在槽式装置中配制氢氧化四甲基铵溶液，设置温度为50℃-80℃，放入去完正面磷硅玻璃的n型硅片，反应100s-800s完成后，使用去离子水清洗并烘干。

在其中一个实施例中，所述氢氧化四甲基铵的体积分数为3％-15％。

在其中一个实施例中，所述去除背面掩膜与正面硼硅玻璃的操作为：在槽式装置中配制10％-20％vol氢氟酸溶液，放入去完正面非晶硅层的n型硅片，反应100s-800s，使用去离子水清洗并烘干。

此外，还提供一种钝化接触电池，所述钝化接触电池采用上述钝化接触电池的制备方法制备而成。

上述钝化接触电池，通过增加背面掩膜的厚度，耐tmah(氢氧化四甲基铵)溶液腐蚀能力增强，在完全去除硅片正面非晶硅层的同时，较好的保护硅片背面的非晶硅层。解决了在制备钝化接触电池过程中非晶硅绕镀的难题，得到较好的电池外观及电池效率，使得钝化接触电池更易于实现量产。

附图说明

图1为一实施方式本发明钝化接触电池的制备方法的流程图；

图2为本发明一实施方式的增加背面掩膜厚度后的n型硅片的示意图；

图3为本发明一实施方式的去除正面磷硅玻璃后的n型硅片的示意图；

图4为本发明一实施方式的去除正面非晶硅层后的n型硅片的示意图；

图5为本发明一实施方式的去除背面掩膜与正面硼硅玻璃后的n型硅片的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，一实施方式的钝化接触电池的制备方法，包括以下步骤：

s10、在n型硅片的正面进行硼扩散形成p⁺层和正面硼硅玻璃。

其中，硅片优选为n型硅片，即本发明的钝化接触电池的制备方法适用于n型硅片制作的太阳能电池。

其中，在n型硅片的正面进行硼扩散，硼扩散自然形成正面硼硅玻璃。

优选地，正面进行硼扩散的操作为：制绒好的n型硅片放入硼扩炉管中，设定温度880℃-950℃，设定三溴化硼的流量为2000sccm-4000sccm，氮气的流量为3000sccm-6000sccm，持续30min-60min，形成pn结。

其中，在n型硅片的正面形成p⁺层之前还包括在n型硅片的正面制绒。

制绒步骤中，采用干法刻蚀或者湿法刻蚀均可。干法刻蚀(也称等离子刻蚀)是把硅片表面暴露于空气中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口与硅片发生物理或化学反应，从而去掉暴露的表面材料。湿法刻蚀是采用液体化学试剂以化学方式去除硅片表面的材料。

本实施方式中优选采用湿法刻蚀，具体正面制绒的操作为：配制2％-15％wt的氢氧化钾溶液，将n型硅片浸入氢氧化钾溶液中，设置温度为70℃-85℃，，反应800s-1500s后取出，放入去离子水中清洗，之后烘干。

s20、去除背面的背结后，在背面依次生长隧穿氧化层、背面非晶硅层，之后在背面进行磷扩散形成n⁺层和背面磷硅玻璃，其中，磷扩散自然形成的背面磷硅玻璃作为背面掩膜；在生长背面非晶硅层的过程中，在正面形成了正面非晶硅层；在背面进行磷扩散的过程中，在正面形成了正面磷硅玻璃。

优选地，去除背面的背结的操作为：采用链式单面刻蚀设备，配制5％-20％vol的氢氟酸溶液与10％-40％vol的硝酸溶液，两者1：1混合，设置温度为6℃-20℃，1m/s-2.5m/s带速，正面铺满水膜，背面滚轮带液方式进行刻蚀，刻蚀量为0.1g-0.5g，去离子水冲洗，烘干。

优选地，背面生长隧穿氧化层的操作为：背面去除背结后，设定温度为600℃-900℃，氧气流量为200sccm-1000sccm，持续通入30min，生长隧穿氧化层。

优选地，生长背面非晶硅层的操作为：通过lpecvd(低压力化学气相沉积法)方式生长背面非晶硅层，设置温度为500℃-900℃，硅烷流量为300sccm-3000sccm，将生长隧穿氧化层后的n型硅片放入管式lpecvd设备中反应30min-60min，取出，形成背面非晶硅层，背面非晶硅层的厚度达到60nm-600nm。此操作中，在正面也形成了正面非晶硅层。

优选地，背面进行磷扩散的操作为：采用背面管式磷扩散设备，背面朝外，单面扩散。背面进行磷扩散自然形成的磷硅玻璃作为背面掩膜，背面掩膜的厚度为1nm-3nm。此操作中，在正面也形成了正面磷硅玻璃。

s30、增加背面掩膜的厚度，之后依次去除正面磷硅玻璃、正面非晶硅层、背面掩膜与正面硼硅玻璃。

请参见图2，本发明一实施方式的增加背面掩膜厚度后的n型硅片包括依次层叠的背面掩膜101、n⁺层102、隧穿氧化层103、n型硅片104、p⁺层105、正面硼硅玻璃106、正面非晶硅层107和正面磷硅玻璃108。

优选地，采用高温氧化的方式增加背面掩膜的厚度，背面掩膜的厚度增加至5nm-15nm。磷硅玻璃与高温氧化形成的二氧化硅作为背面掩膜。对n型硅片的背面掩膜高温氧化处理，降低了表面的磷含量，增加背面掩膜的厚度，耐tmah(氢氧化四甲基铵)溶液腐蚀能力增强。

具体的，增加背面掩膜的厚度的操作为：将所述形成背面磷硅玻璃后的n型硅片放置于氧化炉管中，设置温度为700℃-900℃，通入500sccm-2000sccm的氧气，持续5min-60min后取出。

优选地，采用链式单面刻蚀的方式去除正面磷硅玻璃。

具体的，去除正面磷硅玻璃的操作为：在链式单面刻蚀装置中配制5％-20％vol氢氟酸溶液，设置1m/s-2m/s带速，正面朝下，刻蚀正面磷硅玻璃，刻蚀完成后使用去离子水清洗并烘干，得到去除正面磷硅玻璃后的n型硅片，请参见图3。

优选地，去除正面非晶硅层的操作为：在槽式装置中配制3％-15％vol氢氧化四甲基铵溶液，设置温度为50℃-80℃，放入去完正面磷硅玻璃的n型硅片，反应100s-800s完成后，使用去离子水清洗并烘干，得到去除正面非晶硅层后的n型硅片，请参见图4。

优选地，去除背面掩膜与正面硼硅玻璃的操作为：在槽式装置中配制10％-20％vol的氢氟酸溶液，放入去完正面非晶硅的n型硅片，反应100s-800s，使用去离子水清洗并烘干，得到去除背面掩膜与正面硼硅玻璃后的n型硅片，请参见图5。

s40、在正面生长氧化铝，之后在正面和背面形成氮化硅膜。

优选地，正面生长氧化铝的操作为：采用ald(原子沉积设备)通入三甲基铝，正面生长氧化铝，氧化铝的厚度为1nm-10nm。

优选地，正面和背面形成氮化硅膜的操作为：采用管式pecvd设备双面生长氮化硅膜。

s50、在正面和背面印刷银电极，烧结之后得到钝化接触电池。

优选地，正面和背面印刷银电极的操作为：采用丝网印刷方法，双面印刷电极。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。