P型IBC电池及其制备方法与流程

p型ibc电池及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种p型ibc电池及其制备方法。


背景技术：

2.叉指背接触(interdigitated back contact，ibc)太阳能电池具有高转换效率、正面无遮挡、外观优美、组件封装简单多样化的优点，其正面一般采用alox层和sinx层钝化，但其正表面复合依旧较高，且无掺杂时其电池片内部电子空穴无序化导致体复合也较高，当掺杂磷p形成前表面场fsf虽然可以减少表面复合，但不利于氧化铝镀膜(电荷极性相反)，常规b扩散表面bsg及富硼层无法有效去除。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种p型ibc电池的制备方法，其工艺简单，避免了富硼层死区的生成，且减少了正表面复合，提升了太阳能电池的转换效率。
4.本发明还要解决的技术问题在于，提供一种p型ibc电池的制备方法，其包括以下步骤：
5.(1)提供硅片并制绒形成绒面；
6.(2)将制绒后的硅片的背面进行抛光；
7.(3)在硅片的正面形成第一氧化隧穿层、p型非晶硅层和第一掩膜层；
8.(4)在硅片的背面形成第二氧化隧穿层、n型非晶硅层和第二掩膜层；
9.(5)将步骤(4)得到的硅片进行高温处理，以使所述p型非晶硅层转化为p型多晶硅层，所述n型非晶硅层转化为n型多晶硅层；且使得p型非晶硅层中的掺杂元素向硅片内扩充，形成重掺p型硅层；
10.(6)对硅片背面预设区域进行刻蚀，形成p型区，未被刻蚀的区域为n型区；
11.(7)去除硅片正面的第一掩膜层、p型多晶硅层和第一氧化隧穿层，保留所述重掺p型硅层；去除硅片背面的第二掩膜层；
12.(8)在步骤(7)得到的硅片的正面和背面形成alo
x
层；
13.(9)在步骤(8)得到的硅片的正面和背面形成sin
x
层；
14.(10)在所述n型区形成n电极，在所述p型区形成p电极。
15.作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，采用pecvd制备所述第一氧化隧穿层、p型非晶硅层和第一掩膜层；
16.所述第一氧化隧穿层为氧化硅层或氮氧化硅层，其厚度为0.5～5nm；
17.所述p型非晶硅层的厚度为40～300nm；
18.所述第一掩膜层为氧化硅层，其厚度为5～100nm。
19.作为上述技术方案的改进，步骤(4)中，采用pecvd制备所述第二氧化隧穿层、n型非晶硅层和第二掩膜层。
20.所述第二氧化隧穿层为氧化硅层或氮氧化硅层，其厚度为0.5～5nm；
21.所述n型非晶硅层的厚度为40～300nm；
22.所述第二掩膜层为氧化硅层，其厚度为5～100nm。
23.作为上述技术方案的改进，所述n型多晶硅层的掺杂浓度为3e19～1e21cm-3
；
24.所述重掺p型硅层的掺杂浓度为5e18～5e19cm-3
，所述重掺p型硅层与所述硅片形成浮动结，其结深为0.1～1μm。
25.作为上述技术方案的改进，步骤(1)包括：
26.(1.1)提供硅片并制绒形成绒面；
27.(1.2)将制绒后的硅片采用双氧水或臭氧处理，以使其表面具备亲水性。
28.作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，高温处理的温度为800～900℃。
29.作为上述技术方案的改进，步骤(6)包括：
30.(6.1)将步骤(5)得到的硅片激光刻蚀，形成n型区和p型区；
31.(6.2)将步骤(6.1)得到的硅片进行碱抛光，以去除p型区的激光损伤；同时，所述第二掩膜层保护所述n型区上的第二氧化隧穿层和n型多晶硅层不受损伤。
32.作为上述技术方案的改进，步骤(6)中，碱抛去除硅片正面的第一掩膜层、p型多晶硅层和第一氧化隧穿层以及硅片背面的第二掩膜层。
33.作为上述技术方案的改进，步骤(8)中，采用ald形成所述alo
x
层，其厚度为1～20nm；
34.步骤(9)中，采用pecvd形成所述sin
x
层，其厚度为60～110nm。
35.相应的，本发明还公开了一种p型ibc电池，其包括硅片，依次设于硅片正面的重掺p型硅层、alo
x
层和sin
x
层；
36.所述硅片的背面设有交叉设置的n型区和p型区，所述p型区包括依次设置的alo
x
层、sin
x
层和p电极，所述p电极与所述硅片导电连接；所述n型区包括依次设置的第二氧化隧穿层、n型多晶硅层、alo
x
层、sin
x
层和n电极，所述n电极与所述n型多晶硅层导电连接。
37.实施本发明，具有如下有益效果：
38.本发明的p型ibc电池的制备方法，在硅片正面形成了第一氧化隧穿层、p型非晶硅层和第一掩膜层，进而通过后期高温处理工艺将p型非晶硅层中的p型掺杂元素推进到硅片基底，在硅片表面形成了重掺p型层，有效减少了正表面复合。此外，重掺p型硅层与硅片基底形成了浮动型p+/p结构(即ffe)，ffe特有的泵浦效应减少了体复合，提高电池片的开路电压。进一步的，基于该制备方法，不需要单独的硼扩散工艺，减少了硼扩散中出现的富硼层死区，减少了正表面复合，进一步提升了电池片的开路电压。
附图说明
39.图1是本发明p型ibc电池的制备方法流程图；
40.图2是步骤s3后硅片的结构示意图；
41.图3是步骤s4后硅片的结构示意图；
42.图4是步骤s6后硅片的结构示意图；
43.图5是步骤s7后硅片的结构示意图；
44.图6是步骤s9后硅片的结构示意图；
45.图7是本发明一实施例中p型ibc电池的结构示意图。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
47.参见图1，本发明提供了一种p型ibc电池的制备方法，包括以下步骤：
48.s1：提供硅片1并制绒形成绒面；
49.具体的，硅片1为p型硅片，其厚度为50～250μm，示例性的为60μm、80μm、100μm、150μm、180μm、220μm或240μm，但不限于此。
50.具体的，制绒工艺是本领域常见的工序，通过制绒，可在硅片表面形成金字塔陷光结构，提升光转换效率。
51.优选的，在本发明的一个实施例之中，制绒完成后，将硅片采用双氧水或含臭氧的去离子水中处理，以使其表面具备亲水性。
52.s2：将制绒后的硅片1的背面进行抛光；
53.具体的，采用酸抛光或碱抛光工艺将硅片1背面抛光，形成反射率为20～40％的表面。
54.具体的，酸抛可采用硝酸、硫酸的混合液，但不限于此。碱抛可采用naoh溶液或koh溶液，但不限于此。
55.s3：在硅片的正面形成第一氧化隧穿层2、p型非晶硅层3a和第一掩膜层3b；
56.具体的，可通过热硝酸氧化法、紫外臭氧氧化法、pecvd-n2o法、臭氧氧化法、lpcvd法制备第一氧化隧穿层，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，通过pecvd制备第一氧化隧穿层2(参图2)。
57.第一氧化隧穿层2为氧化硅层或氮氧化硅层，但不限于此。优选的为氮氧化硅层。第一氧化隧穿层2的厚度为0.5～5nm，示例性的为1nm、2nm、3nm或4nm，但不限于此。
58.具体的，可通过pecvd法、lpcvd法形成p型非晶硅层3a和第一掩膜层3b，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，通过pecvd法形成p型非晶硅层3a和第一掩膜层3b。
59.其中，p型非晶硅层3a的厚度为40～300nm，示例性的为55nm、80nm、120nm、180nm、230nm、250nm或280nm，但不限于此。
60.其中，第一掩膜层3b为氧化硅层，但不限于此。第一掩膜层3b的厚度为5～100nm，示例性的为15nm、30nm、45nm、60nm、75nm或90nm，但不限于此。
61.s4：在硅片的背面形成第二氧化隧穿层4、n型非晶硅层5a和第二掩膜层5b；
62.具体的，可通过热硝酸氧化法、紫外臭氧氧化法、pecvd-n2o法、臭氧氧化法、lpcvd法制备第二氧化隧穿层4，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，通过pecvd制备第二氧化隧穿层4(参图3)。
63.第二氧化隧穿层4为氧化硅层或氮氧化硅层，但不限于此。优选的为氮氧化硅层。第二氧化隧穿层4的厚度为0.5～5nm，示例性的为1nm、2nm、3nm或4nm，但不限于此。
64.具体的，可通过pecvd法、lpcvd法形成n型非晶硅层5a和第二掩膜层5b，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，通过pecvd法形成n型非晶硅层5a和第二掩膜层5b。
65.其中，n型非晶硅层5a的厚度为40～300nm，示例性的为55nm、80nm、120nm、180nm、230nm、250nm或280nm，但不限于此。
66.其中，第二掩膜层5b为氧化硅层，但不限于此。第二掩膜层5b的厚度为5～100nm，示例性的为15nm、30nm、45nm、60nm、75nm或90nm，但不限于此。
67.s5：将步骤s4得到的硅片进行高温处理；
68.具体的，通过高温处理，可将p型非晶硅层3a转化为p型多晶硅层3，进而第一氧化隧穿层2与p型多晶硅层3形成p型polo结构。通过高温处理，将n型非晶硅层5a转化为n型多晶硅层5，进而第二氧化隧穿层4与n型多晶硅层5形成n型polo结构。此外，通过高温处理，还可使得p型非晶硅层3a中的p型掺杂元素(如b等)向硅片1内扩充，形成重掺p型硅层11。基于上述工艺，不需要单独的硼扩散工艺，减少了硼扩散中出现的富硼层死区，减少了正表面复合，进一步提升了电池片的开路电压。
69.其中，高温处理的温度为800～900℃，示例性的为810℃、830℃、850℃、870℃或890℃，但不限于此。
70.其中，重掺p型硅层11的掺杂浓度为5e18～5e19cm-3
，示例性的为7e18cm-3
、9e18cm-3
、1e19cm-3
、2e19cm-3
或4e19cm-3
，但不限于此。重掺p型硅层11与硅片1(p型硅片)形成浮动结(ffe)，其结深为0.1～1μm，示例性的为0.3μm、0.5μm、0.7μm或0.9μm，但不限于此。
71.其中，n型多晶硅层5的掺杂浓度为3e19～1e21cm-3
，示例性的为5e19cm-3
、7e19cm-3
、9e19cm-3
、2e20cm-3
、4e20cm-3
、6e20cm-3
或8e20cm-3
，但不限于此。
72.s6：对硅片背面预设区域进行刻蚀，形成p型区；
73.其中，可采用光刻刻蚀或激光消融刻蚀的方法对硅片背面预设区域的第二氧化隧穿层4和n型多晶硅层5，形成p型区，未被刻蚀的区域则为n型区；p型区和n型区交替设置(参图4)。
74.优选的，在本发明的一个实施例之中，通过激光消融硅片背面的第二氧化隧穿层4和n型多晶硅层5，并部分消融硅片，形成p型区。
75.更优选的，在本发明的一个实施例之中，步骤s6包括：
76.s61：将步骤s5得到的硅片激光刻蚀，形成n型区和p型区；
77.s62：将步骤s61得到的硅片进行碱抛光，以去除p型区的激光损伤；同时，第二掩膜层保护n型区上的第二氧化隧穿层和n型多晶硅层不受损伤。
78.具体的，碱抛光所用的碱液为koh溶液或naoh溶液，仅对硅片背面进行抛光，抛光温度为50～80℃，抛光时间为1～2min。
79.s7：去除硅片1正面的第一掩膜层3b、p型多晶硅层3和第一氧化隧穿层2，保留重掺p型硅层11；去除硅片1背面的第二掩膜层5b；
80.其中，可通过激光消融、碱抛的工艺去除硅片1正面的第一掩膜层3b、p型多晶硅层3、第一氧化隧穿层2以及硅片1背面的第二掩膜层5b(参图5)。
81.在本发明的一个实施例之中，通过链式碱抛去除第一掩膜层3b、p型多晶硅层3、第一氧化隧穿层2和第二掩膜层5b。具体的，先采用hf、h2o的混合溶液(三者质量比为1:1～2)在50～80℃抛光1～3min，去除第一掩膜层3b，然后含有tmah(2～5wt％)的koh溶液在50～70℃下抛光1.5～3min，去除p型多晶硅层3和第一氧化隧穿层2。再采用hf、h2o的混合溶液(三者质量比为1:1～2)在50～80℃抛光1～3min，去除第二掩膜层5b。
82.s8：在步骤s7得到的硅片1的正面和背面形成alo
x
层6；
83.具体的，可采用pecvd法、ald法、mocvd法形成alo
x
层6，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，采用ald形成alo
x
层6，其厚度为1～20nm，示例性的为4nm、8nm、10nm、13nm、16nm或18nm，但不限于此。
84.s9：在步骤s8得到的硅片的正面和背面形成sin
x
层7；
85.具体的，可采用pecvd法、ald法、mocvd法形成sin
x
层7(参图6)，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，采用pecvd形成sin
x
层7，其厚度为60～110nm，示例性的为66nm、72nm、80nm、88nm、96nm、103nm或108nm，但不限于此。
86.s10：在n型区形成n电极9，在p型区形成p电极8；
87.具体的，p电极8可为al电极、ag电极，但不限于此。优选的，p电极8为al电极，其可与硅片1(p型硅)复合，形成铝硅合金区8a，从而形成p++结，进一步提升光转换效率。
88.具体的，n电极9可为ag电极、cu电极、ni电极或几种金属的复合物，但不限于此。
89.具体的，可采用电镀或丝网印刷工艺形成n电极9或p电极8，但不限于此。
90.具体的，在本发明的一个实施例之中，可采用烧穿型浆料，以烧穿sin
x
层7和alo
x
层6，以使n电极9和n型多晶硅层5导电连接，p电极8和硅片1导电连接。在本发明的另一个实施例之中，可采用激光消除部分区域的sin
x
层7和alo
x
层6，然后形成n电极9和p电极8。
91.相应地，参见图7，本发明还提供了一种p型ibc电池，其采用上述的制备方法制备而得，包括硅片1，依次设于硅片1正面的重掺p型硅层11、alo
x
层6和sin
x
层7；
92.硅片1的背面设有交叉设置的n型区和p型区，n型区包括依次设置的第二氧化隧穿层4、n型多晶硅层5、alo
x
层6、sin
x
层7和n电极9，n电极9与n型多晶硅层5导电连接；p型区包括依次设置的alo
x
层6、sin
x
层7和p电极8，p电极8与硅片1导电连接。
93.基于本发明的制备工艺，p型ibc电池的转换效率可达到23～24％，传统perc电池仅21～22％。
94.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所做的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种p型ibc电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提供硅片并制绒形成绒面；(2)将制绒后的硅片的背面进行抛光；(3)在硅片的正面形成第一氧化隧穿层、p型非晶硅层和第一掩膜层；(4)在硅片的背面形成第二氧化隧穿层、n型非晶硅层和第二掩膜层；(5)将步骤(4)得到的硅片进行高温处理，以使所述p型非晶硅层转化为p型多晶硅层，所述n型非晶硅层转化为n型多晶硅层；且使得p型非晶硅层中的掺杂元素向硅片内扩充，形成重掺p型硅层；(6)对硅片背面预设区域进行刻蚀，形成p型区，未被刻蚀的区域为n型区；(7)去除硅片正面的第一掩膜层、p型多晶硅层和第一氧化隧穿层，保留所述重掺p型硅层；去除硅片背面的第二掩膜层；(8)在步骤(7)得到的硅片的正面和背面形成alo
x
层；(9)在步骤(8)得到的硅片的正面和背面形成sin
x
层；(10)在所述n型区形成n电极，在所述p型区形成p电极。2.如权利要求1所述的p型ibc电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用pecvd制备所述第一氧化隧穿层、p型非晶硅层和第一掩膜层；所述第一氧化隧穿层为氧化硅层或氮氧化硅层，其厚度为0.5～5nm；所述p型非晶硅层的厚度为40～300nm；所述第一掩膜层为氧化硅层，其厚度为5～100nm。3.如权利要求1所述的p型ibc电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，采用pecvd制备所述第二氧化隧穿层、n型非晶硅层和第二掩膜层。所述第二氧化隧穿层为氧化硅层或氮氧化硅层，其厚度为0.5～5nm；所述n型非晶硅层的厚度为40～300nm；所述第二掩膜层为氧化硅层，其厚度为5～100nm。4.如权利要求1所述的p型ibc电池的制备方法，其特征在于，所述n型多晶硅层的掺杂浓度为3e19～1e21cm-3
；所述重掺p型硅层的掺杂浓度为5e18～5e19cm-3
，所述重掺p型硅层与所述硅片形成浮动结，其结深为0.1～1μm。5.如权利要求1所述的p型ibc电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：(1.1)提供硅片并制绒形成绒面；(1.2)将制绒后的硅片采用双氧水或臭氧处理，以使其表面具备亲水性。6.如权利要求1所述的p型ibc电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，高温处理的温度为800～900℃。7.如权利要求1所述的p型ibc电池的制备方法，其特征在于，步骤(6)包括：(6.1)将步骤(5)得到的硅片激光刻蚀，形成n型区和p型区；(6.2)将步骤(6.1)得到的硅片进行碱抛光，以去除p型区的激光损伤；同时，所述第二掩膜层保护所述n型区上的第二氧化隧穿层和n型多晶硅层不受损伤。8.如权利要求1所述的p型ibc电池的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，碱抛去除硅片正面的第一掩膜层、p型多晶硅层和第一氧化隧穿层以及硅片背面的第二掩膜层。
9.如权利要求1所述的p型ibc电池的制备方法，其特征在于，步骤(8)中，采用ald形成所述alo
x
层，其厚度为1～20nm；步骤(9)中，采用pecvd形成所述sin
x
层，其厚度为60～110nm。10.一种p型ibc电池，其特征在于，包括硅片，依次设于硅片正面的重掺p型硅层、alo
x
层和sin
x
层；所述硅片的背面设有交叉设置的n型区和p型区，所述p型区包括依次设置的alo
x
层、sin
x
层和p电极，所述p电极与所述硅片导电连接；所述n型区包括依次设置的第二氧化隧穿层、n型多晶硅层、alo
x
层、sin
x
层和n电极，所述n电极与所述n型多晶硅层导电连接。

技术总结
本发明公开了一种P型IBC电池及其制备方法，涉及太阳能电池技术领域。制备方法包括硅片制绒、背抛光，正面形成第一氧化隧穿层、P型非晶硅层和第一掩膜层；背面形成第二氧化隧穿层、N型非晶硅层和第二掩膜层；高温处理得到P型多晶硅层、N型多晶硅层；且使得P型非晶硅层中的掺杂元素向硅片内扩充，形成重掺P型硅层；背面刻蚀，形成P型区；去除第一掩膜层、P型多晶硅层、第一氧化隧穿层和第二掩膜层，保留重掺P型硅层；依次在硅片正面和背面形成AlO


技术研发人员：吴慧敏 陈刚 石强
受保护的技术使用者：广东爱旭科技有限公司 珠海富山爱旭太阳能科技有限公司 天津爱旭太阳能科技有限公司
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/8/24