一种ibc电池的背面图形化n区制备方法
技术领域
1.本发明涉及光伏领域，具体涉及一种ibc电池的背面图形化n区制备方法。
背景技术：
2.目前主流的光伏电池为晶硅太阳能电池，ibc结构能解决电池正面栅线遮光问题，topcon结构有明显的效率增益，两者叠加制备的相关电池产品相继推出。
3.目前主流ibc结构topcon电池采用p型衬底，产业化电池转换效率已超过24.5%。但如何在产业化条件下改善制备工艺，优化产能依然是一大问题。这其中背面如何完成背结n polo结构的图形化制备是提升电池效率及降低成本的关键性步骤，目前主流路线采用n polo 激光 刻蚀路线。
4.具体的，目前主流工艺路线为：制绒片背面抛光
→ꢀ
lpcvd沉积本征非晶硅层
ꢀ→
高温磷扩完成掺杂及晶化
→
激光开槽（打开p区）
→
碱刻蚀。
5.现有工艺有如下缺陷：1、现有工艺路线需求激光开槽面积很大（打开p区包括主栅），这对于激光器要求很高，会降低激光器寿命，提高成本；2、采用磷扩产生的psg进行碱抛阻挡（n区）存在过抛风险，对于磷扩需求很高，限制了扩散调试窗口；3、碱刻蚀可控性差，整面刻蚀深度无法精确控制，易导致局部漏电；4、p区刻蚀后局部基体减薄影响电池最终电流结果；5、无法实现双polo结构，限制了电池理论潜力。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于提供一种ibc电池的背面图形化n区制备方法，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有v族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与ibc电池背面n区的图形化区域一致。
7.优选的，采用lpcvd工艺在硅片背面沉积隧穿层。
8.优选的，所述隧穿层的厚度为1～2nm。
9.优选的，采用lpcvd工艺在硅片背面沉积本征非晶硅层。
10.优选的，所述本征非晶硅层的厚度为50～150nm。
11.优选的，所述v族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种。
12.优选的，采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂。
13.优选的，所述高温晶化并掺杂采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式。
14.优选的，所述高温晶化并掺杂的温度为750℃～950℃，时间为5～30min。
15.优选的，高温晶化并掺杂完成后，完成硅片背面局部p polo结构的制备。
16.本发明的优点和有益效果在于：提供一种ibc电池的背面图形化n区制备方法，采用固相或液相掺杂剂扩散方式完成n区局部poly掺杂，不需采用激光开槽、刻蚀方式即可实现电池背面图形化n区polo结构的制备。
17.本发明具有如下特点：1）现有技术是扩散工艺需要沉积 推结两段，工艺时间较长，产能偏低。本发明在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂，可采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式，高温掺杂可采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式，可以极大的缩减工艺时间。
18.2）现有技术依赖于激光开槽区分p区与n区进行碱抛，对激光器要求很高，增加了设备成本，且碱抛可控性较差容易导致局部漏电。本发明采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式实现含有v族元素的固态或液态掺杂剂的局部沉积，设备简单且成熟，采用管式热处理、链式热处理或激光热等方式完成n区晶化与掺杂（未沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂的区域无掺杂），不需要进行碱刻蚀，过程简单可控不会出现漏电风险，而且硅片厚度得以保持不会影响电池的电流结果（硅片减薄会导致光子在基体中的吸收比例减少，降低电池电流密度）。
19.3）现有技术中p区需通过激光开槽后碱刻蚀去除该区域内的n型polo结构，露出p型衬底来实现，即现有技术中p区为非polo结构。本发明未采用刻蚀方式断开p区和n区，n区polo结构制备完成后，未扩散区域依然为ipoly 隧穿结构，可以用于制备p polo，以实现背面双polo结构电池，使得电池理论潜力得到极大的提升。
具体实施方式
20.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
21.本发明提供一种ibc电池的背面图形化n区制备方法，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光；然后采用lpcvd工艺在硅片背面沉积厚度为1～2nm的隧穿层；然后采用lpcvd工艺在硅片背面沉积厚度为50～150nm的本征非晶硅层；然后采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂，所述v族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种；且所述含有v族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与ibc电池背面n区的图形化区域一致；然后进行高温晶化并掺杂，采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式对硅片进行热处理，温度为750℃～950℃，时间为5～30min，完成本征非晶硅层的高温晶化，以及含有v族元素的固态或液态掺杂剂的局部掺杂；然后完成硅片背面局部p polo结构的制备。
22.本发明在p型ibc结构topcon电池上的具体实施例如下：选用电阻率为0.8～1.5ohm.cm、少子寿命》2.5 ms的p型单晶硅片，厚度170
µ
m，尺寸为166mm
×
166mm；在koh和h2o2混合溶液中去除硅片表面的损伤层，然后在koh溶液中进行制绒，硅片
表面形成金字塔绒面，金字塔绒面大小控制在1～5
µ
m；制绒完成后，硅片正面采用链氧氧化600～800℃，采用链式氢氟酸去除硅片背面氧化层，再进行碱抛（硅片背面抛光），使得硅片背表面的反射率大于40%；然后采用lpcvd工艺在硅片背面制备隧穿层（1～2nm）和非晶硅本征沉积（50～150nm）；然后采用印刷方式在硅片背面局部印含有v族元素的固态或液态掺杂剂（v族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种），印刷区域与ibc电池背面n区的图形化区域一致；然后管式常压退火，温度750℃～950℃，时间5～30min，完成硅片背面n区polo结构的制备；然后完成硅片背面局部p polo结构的制备；然后在硅片双面使用ald沉积3～10nm厚度三氧化二铝，并使用pecvd制备75～80nm厚度的氮化硅；在硅片背面沉积70～100nm厚度的氮化硅，完成电池前驱体制备；硅片表面钝化完成后，在硅片正面和背面进行金属化，用丝网印刷的方式依次在硅片背面印刷银浆电极、正面印刷银铝浆电极，然后烧结完成电池制备。
23.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有v族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与ibc电池背面n区的图形化区域一致。2.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，采用lpcvd工艺在硅片背面沉积隧穿层。3.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述隧穿层的厚度为1～2nm。4.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，采用lpcvd工艺在硅片背面沉积本征非晶硅层。5.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述本征非晶硅层的厚度为50～150nm。6.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述v族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，采用喷涂、涂布、印刷或转印方式在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂。8.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述高温晶化并掺杂采用管式热处理、链式热处理或激光热处理方式。9.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述高温晶化并掺杂的温度为750℃～950℃，时间为5～30min。10.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，高温晶化并掺杂完成后，完成硅片背面局部p polo结构的制备。
技术总结
本发明公开了一种IBC电池的背面图形化N区制备方法，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有V族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与IBC电池背面N区的图形化区域一致。本发明采用固相或液相掺杂剂扩散方式完成N区局部Poly掺杂，不需采用激光开槽、刻蚀方式即可实现电池背面图形化N区POLO结构的制备。背面图形化N区POLO结构的制备。
技术研发人员：任常瑞 李金 董建文 符黎明
受保护的技术使用者：常州时创能源股份有限公司
技术研发日：2022.04.30
技术公布日：2022/9/6
技术领域
1.本发明涉及光伏领域，具体涉及一种ibc电池的背面图形化n区制备方法。
背景技术：
2.目前主流的光伏电池为晶硅太阳能电池，ibc结构能解决电池正面栅线遮光问题，topcon结构有明显的效率增益，两者叠加制备的相关电池产品相继推出。
3.目前主流ibc结构topcon电池采用p型衬底，产业化电池转换效率已超过24.5%。但如何在产业化条件下改善制备工艺，优化产能依然是一大问题。这其中背面如何完成背结n polo结构的图形化制备是提升电池效率及降低成本的关键性步骤，目前主流路线采用n polo 激光 刻蚀路线。
4.具体的，目前主流工艺路线为：制绒片背面抛光
→ꢀ
lpcvd沉积本征非晶硅层
ꢀ→
高温磷扩完成掺杂及晶化
→
激光开槽（打开p区）
→
碱刻蚀。
5.现有工艺有如下缺陷：1、现有工艺路线需求激光开槽面积很大（打开p区包括主栅），这对于激光器要求很高，会降低激光器寿命，提高成本；2、采用磷扩产生的psg进行碱抛阻挡（n区）存在过抛风险，对于磷扩需求很高，限制了扩散调试窗口；3、碱刻蚀可控性差，整面刻蚀深度无法精确控制，易导致局部漏电；4、p区刻蚀后局部基体减薄影响电池最终电流结果；5、无法实现双polo结构，限制了电池理论潜力。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于提供一种ibc电池的背面图形化n区制备方法，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有v族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与ibc电池背面n区的图形化区域一致。
7.优选的，采用lpcvd工艺在硅片背面沉积隧穿层。
8.优选的，所述隧穿层的厚度为1～2nm。
9.优选的，采用lpcvd工艺在硅片背面沉积本征非晶硅层。
10.优选的，所述本征非晶硅层的厚度为50～150nm。
11.优选的，所述v族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种。
12.优选的，采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂。
13.优选的，所述高温晶化并掺杂采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式。
14.优选的，所述高温晶化并掺杂的温度为750℃～950℃，时间为5～30min。
15.优选的，高温晶化并掺杂完成后，完成硅片背面局部p polo结构的制备。
16.本发明的优点和有益效果在于：提供一种ibc电池的背面图形化n区制备方法，采用固相或液相掺杂剂扩散方式完成n区局部poly掺杂，不需采用激光开槽、刻蚀方式即可实现电池背面图形化n区polo结构的制备。
17.本发明具有如下特点：1）现有技术是扩散工艺需要沉积 推结两段，工艺时间较长，产能偏低。本发明在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂，可采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式，高温掺杂可采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式，可以极大的缩减工艺时间。
18.2）现有技术依赖于激光开槽区分p区与n区进行碱抛，对激光器要求很高，增加了设备成本，且碱抛可控性较差容易导致局部漏电。本发明采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式实现含有v族元素的固态或液态掺杂剂的局部沉积，设备简单且成熟，采用管式热处理、链式热处理或激光热等方式完成n区晶化与掺杂（未沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂的区域无掺杂），不需要进行碱刻蚀，过程简单可控不会出现漏电风险，而且硅片厚度得以保持不会影响电池的电流结果（硅片减薄会导致光子在基体中的吸收比例减少，降低电池电流密度）。
19.3）现有技术中p区需通过激光开槽后碱刻蚀去除该区域内的n型polo结构，露出p型衬底来实现，即现有技术中p区为非polo结构。本发明未采用刻蚀方式断开p区和n区，n区polo结构制备完成后，未扩散区域依然为ipoly 隧穿结构，可以用于制备p polo，以实现背面双polo结构电池，使得电池理论潜力得到极大的提升。
具体实施方式
20.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
21.本发明提供一种ibc电池的背面图形化n区制备方法，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光；然后采用lpcvd工艺在硅片背面沉积厚度为1～2nm的隧穿层；然后采用lpcvd工艺在硅片背面沉积厚度为50～150nm的本征非晶硅层；然后采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂，所述v族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种；且所述含有v族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与ibc电池背面n区的图形化区域一致；然后进行高温晶化并掺杂，采用管式热处理、链式热处理或激光热处理等方式对硅片进行热处理，温度为750℃～950℃，时间为5～30min，完成本征非晶硅层的高温晶化，以及含有v族元素的固态或液态掺杂剂的局部掺杂；然后完成硅片背面局部p polo结构的制备。
22.本发明在p型ibc结构topcon电池上的具体实施例如下：选用电阻率为0.8～1.5ohm.cm、少子寿命》2.5 ms的p型单晶硅片，厚度170
µ
m，尺寸为166mm
×
166mm；在koh和h2o2混合溶液中去除硅片表面的损伤层，然后在koh溶液中进行制绒，硅片
表面形成金字塔绒面，金字塔绒面大小控制在1～5
µ
m；制绒完成后，硅片正面采用链氧氧化600～800℃，采用链式氢氟酸去除硅片背面氧化层，再进行碱抛（硅片背面抛光），使得硅片背表面的反射率大于40%；然后采用lpcvd工艺在硅片背面制备隧穿层（1～2nm）和非晶硅本征沉积（50～150nm）；然后采用印刷方式在硅片背面局部印含有v族元素的固态或液态掺杂剂（v族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种），印刷区域与ibc电池背面n区的图形化区域一致；然后管式常压退火，温度750℃～950℃，时间5～30min，完成硅片背面n区polo结构的制备；然后完成硅片背面局部p polo结构的制备；然后在硅片双面使用ald沉积3～10nm厚度三氧化二铝，并使用pecvd制备75～80nm厚度的氮化硅；在硅片背面沉积70～100nm厚度的氮化硅，完成电池前驱体制备；硅片表面钝化完成后，在硅片正面和背面进行金属化，用丝网印刷的方式依次在硅片背面印刷银浆电极、正面印刷银铝浆电极，然后烧结完成电池制备。
23.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有v族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与ibc电池背面n区的图形化区域一致。2.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，采用lpcvd工艺在硅片背面沉积隧穿层。3.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述隧穿层的厚度为1～2nm。4.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，采用lpcvd工艺在硅片背面沉积本征非晶硅层。5.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述本征非晶硅层的厚度为50～150nm。6.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述v族元素选自磷、砷、锑中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，采用喷涂、涂布、印刷或转印方式在硅片背面局部沉积含有v族元素的固态或液态掺杂剂。8.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述高温晶化并掺杂采用管式热处理、链式热处理或激光热处理方式。9.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，所述高温晶化并掺杂的温度为750℃～950℃，时间为5～30min。10.根据权利要求1所述的ibc电池的背面图形化n区制备方法，其特征在于，高温晶化并掺杂完成后，完成硅片背面局部p polo结构的制备。
技术总结
本发明公开了一种IBC电池的背面图形化N区制备方法，包括如下步骤：对制绒后的硅片进行背面抛光，然后在硅片背面沉积隧穿层，然后在硅片背面沉积本征非晶硅层，然后在硅片背面局部沉积含有V族元素的固态或液态掺杂剂，然后高温晶化并掺杂；其中，所述含有V族元素的固态或液态掺杂剂在硅片背面的沉积区域，与IBC电池背面N区的图形化区域一致。本发明采用固相或液相掺杂剂扩散方式完成N区局部Poly掺杂，不需采用激光开槽、刻蚀方式即可实现电池背面图形化N区POLO结构的制备。背面图形化N区POLO结构的制备。
技术研发人员：任常瑞 李金 董建文 符黎明
受保护的技术使用者：常州时创能源股份有限公司
技术研发日：2022.04.30
技术公布日：2022/9/6
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