一种TOPCon太阳能电池及其制备方法与流程

本发明涉及topcon电池领域，具体而言，涉及一种topcon太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、太阳能电池是一种将太阳能直接转化为电能的装置，其工作原理是基于光伏效应。其中，topcon太阳能电池是一种高效的太阳能电池，其特点是通过在硅片背面形成超薄氧化层和掺杂多晶硅层，实现了背面场的钝化，从而提高了电池的转换效率。硅片在扩散时会发生绕扩现象，在四周和边缘形成扩散层，如果边缘的扩散层刻蚀不完全或未刻蚀会产生边缘漏电问题。

2、现有的解决方案主要是通过改进制程工艺，如优化清洗步骤、提高沉积质量等，以减少太阳能电池边缘的漏电现象。此外，还有一些方法是通过在电池边缘添加绝缘材料，或者改变电池的设计结构，以改善边缘的电场分布，从而降低漏电以及应用刻蚀浆料，选择性地刻蚀四周和边缘的bsg/psg，使四周和边缘的扩散层在碱抛液中被刻蚀，而不破坏其余区域的扩散层，从而解决电池的边缘漏电问题。

3、然而，现有的解决方案存在一些问题和限制。首先，改进制程工艺可能会增加生产成本，且对设备的要求较高，不利于大规模生产。其次，添加绝缘材料可能会影响电池的整体性能，如光吸收效率、电荷传输效率等；刻蚀浆料的使用会增加材料成本，引入新的涂覆设备。最后，改变电池的设计结构可能会影响电池的稳定性和可靠性。因此，如何在不改变电池设计结构和不影响电池性能的前提下，有效降低太阳能电池边缘的漏电现象，是当前技术面临的一个重要挑战。

4、有鉴于此，本发明人针对这一需求展开深入研究，遂有本案产生。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种topcon太阳能电池的制备方法，在不改变电池设计结构和不影响电池性能的前提下，有效降低太阳能电池边缘的漏电现象。具体技术方案如下：

2、一种topcon太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤一，激光开膜，在完成磷扩之后使用激光在太阳能电池的正面边缘进行图形化处理，形成特定的直线图案；

4、步骤二，碱抛处理，将经过激光图形化处理的太阳能电池放入抛光液中浸泡，去除四周和边缘的绕扩的bsg/psg层和扩散层，其他区域被bsg/psg保护不会被刻蚀，然后清洗并烘干。

5、利用激光开膜技术打开边缘绕扩的bsg/psg层，然后进行碱抛处理，使四周边缘的扩散层暴露在碱液下，从而被刻蚀掉，并且保护了其他位置的扩散层，避免了因边缘扩散层未完全去引起的边缘漏电。

6、优选地，步骤一中，激光在太阳能电池的正面边缘进行图形化处理时，形成宽度为10~50μm的直线图案。

7、优选地，步骤一中，激光的波长范围在532~1064nm之间。

8、优选地，步骤一中，使用激光器发出的激光在太阳能电池的正面边缘进行图形化处理，其中激光器工作时的功率为10~100w，扫描速度为5~50mm/s，频率为10~60khz；更优选地，激光器工作时功率为20-80w，扫描速度为20~35mm/s，频率为20~45khz，激光的波长范围在800~1064nm之间。

9、优选地，激光器照射方向与太阳能电池所在平面的夹角优选为85~90°，优选采用86~88°，更优选为87.6°。

10、优选地，在扫描太阳能电池时，激光器的运动轨迹与所述太阳能电池片边缘的轨迹呈线性相关，具体地以太阳能电池片的中心为圆心，激光器扫描到太阳能电池的正面边缘的任意一点m0(x0，y0，0)时，激光器发光源所在位置m(x，y，z)满足如下关系：；

11、其中，k1和k2为常数，其中k1范围为1.05-1.20，k2范围为0.8-1.1，d1和d2为太阳能电池片两边边长，激光器照射方向与太阳能电池所在平面的夹角。这里，发现对激光器运动轨迹及照射方向进行控制，对于图形化处理的效果以及形成的直线图案的宽度和形态均表现优异，尤其优于垂直照射的效果。

12、优选地，步骤二中，将经过激光开膜的太阳能电池放入浓度为10~60%的氢氧化钠抛光液中，在60~80℃的温度下浸泡2~10分钟，以去除四周和边缘的绕扩的bsg/psg层和扩散层。

13、优选地，步骤二中，将经过激光开膜的太阳能电池放入浓度为30~50%的氢氧化钠抛光液中，在60~80℃的温度下浸泡4~8分钟，以去除四周和边缘的绕扩的bsg/psg层和扩散层。

14、优选地，步骤二中，将去除四周和边缘的绕扩的bsg/psg层和扩散层的太阳能电池用去离子水清洗，然后烘干。

15、这里，激光开膜和碱抛处理是防止topcon太阳能电池边缘漏电的核心步骤，将其融入topcon太阳能电池制备的整体过程后，具体包括如下步骤：

16、步骤s101，制绒；

17、步骤s102，正面硼扩散，形成正面pn结；

18、步骤s103，单面hf刻蚀，去除背面bsg层；

19、步骤s104，背面刻蚀，去除背面寄生扩散形成的pn结；

20、步骤s105，在背面制备隧穿氧化层和本征非晶硅层；

21、步骤s106，磷扩散；

22、步骤s107，激光开膜，在完成磷扩之后使用激光在太阳能电池的正面边缘进行图形化处理，形成特定的直线图案；

23、步骤s108，碱抛处理，将经过激光图形化处理的太阳能电池放入抛光液中浸泡，去除四周和边缘的绕扩的bsg/psg层和扩散层，其他区域被bsg/psg保护不会被刻蚀，然后清洗并烘干；在激光开膜后，将硅片进行碱抛处理，由于正背面有bsg/psg的保护，不会发生腐蚀，四周和边缘的扩散层暴露在碱抛液中，从而被刻蚀掉。经过这样的处理之后阻断了边缘漏电通道，防止了边缘漏电。

24、步骤s109，正表面沉积alox薄膜，形成钝化层；

25、步骤s110，正表面沉积al2o3薄膜，背表面沉积sixny或者siony薄膜，形成正面减反射层和背面减反射层；

26、步骤s111，正背面进行电极印刷、烧结及光注入。

27、优选地，步骤106中，磷扩散以pocl3为扩散源，扩散温度800-900℃，对本征多晶硅层进行磷掺杂，掺杂浓度1-5e20cm-3。

28、步骤109中，采用ald原子层沉积方式，以tma为前驱体，h2o为氧化剂，反应温度控制在200-350℃，在硅片正面硼掺杂层表面沉积一层alox薄膜，厚度3-5nm。

29、本发明的目的之二在于提供一种topcon太阳能电池，采用上述制备方法制备得到。

30、有益效果：

31、采用本发明技术方案产生的有益效果如下：

32、（1）利用激光开膜技术打开边缘绕扩的bsg/psg层，然后进行碱抛处理，使四周边缘的扩散层暴露在碱液下，从而被刻蚀掉，并且保护了其他位置的扩散层，避免了因边缘扩散层未完全去引起的边缘漏电。

33、（2）激光开膜技术可以实现极高的精度和可控性，能够准确地在太阳能电池的正面边缘划线，避免了因制程误差导致的漏电现象，提高了产品的良率。

34、（3）相比于改进制程工艺，激光开膜技术无需更换设备或增加额外的生产步骤，因此不会增加过多的生产成本。

35、（4）采用激光开膜和碱抛组合对太阳能电池进行处理，有效降低了太阳能电池边缘的漏电现象，提高了太阳能电池的rsh和ff，降低了irev1，从而提高了电池效率。