一种双面TOPCon电池的制备方法与流程

一种双面topcon电池的制备方法
技术领域
1.本发明涉及光伏电池制造技术领域，具体涉及一种双面topcon电池的制备方法。


背景技术：

2.topcon电池具有良好的稳定性和更高的效率潜能，采用topcon(tunnel oxide passivated contact)技术制备。topcon技术是一种新型钝化接触技术，该技术通过在电池硅基底表面镀一层超薄的氧化硅层和掺杂薄膜硅来实现钝化作用。超薄的氧化硅层可减少电池表面较低的隧穿电阻，掺杂薄膜硅层可提供场钝化并使载流子选择性透过，从而与硅基底形成良好的钝化接触结构。
3.目前量产的topcon电池为背面单面钝化接触，正面金属浆料与硅基体直接接触，金属复合较大，降低了电池的开路电压，限制了电池转换效率的进一步提升。因此，设计一种新型高效的电池结构及工艺方法，来改善topcon电池正面接触复合尤为重要，以提高电池开路电压，提高电池转换效率，提高组件功率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种双面topcon电池的制备方法，以解决现有技术中topcon电池正面金属复合大，开路电压低，转换效率受限制的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
6.一种双面topcon电池的制备方法，包括如下步骤：
7.步骤s1：对n型裸硅片进行碱抛光；
8.步骤s2：在完成碱抛光的所述n型裸硅片的背面沉积隧穿氧化层和多晶硅层；
9.步骤s3：对完成沉积工艺的所述n型裸硅片的背面多晶硅层进行硼掺杂；
10.步骤s4：去除完成硼掺杂的所述n型裸硅片的正面bsg层；
11.步骤s5：对去除正面bsg层后的所述n型裸硅片进行清洗制绒；
12.步骤s6：在完成清洗制绒的所述n型裸硅片的正面沉积隧穿氧化层和多晶硅层；
13.步骤s7：对完成沉积工艺的所述n型裸硅片的正面多晶硅层进行磷掺杂；
14.步骤s8：在完成磷掺杂的所述n型裸硅片的正面覆盖与正面金属细栅线形状一致的选择性保护型的油墨；
15.步骤s9：依次去除覆盖油墨后的所述n型裸硅片的正面非油墨区域、背面psg层、正面和背面的掺磷多晶硅层、油墨、正面非油墨区域的隧穿氧化层、油墨覆盖区域下层的psg层与背面bsg层，之后水洗、烘干；
16.步骤s10：在所述n型裸硅片的背面沉积alo
x
膜；
17.步骤s11：依次在完成alox沉积后的所述n型裸硅片的背面和正面分别沉积sinx减反射膜；
18.步骤s12：对完成沉积sinx减反射膜后的所述n型裸硅片进行丝网印刷、烧结和测试分选。
19.进一步地，所述步骤s1中，对所述n型裸硅片进行双面碱抛光，抛光所用的碱溶液为h2o、koh和抛光添加剂按体积比为345：16：4.5组成的混合溶剂，koh浓度为2％，抛光添加剂为拓邦bp51，碱溶液温度为50-70℃，处理时间为210-270s，刻蚀量为0.2-0.3g，反射率为38％-42％。
20.进一步地，所述步骤s2中，在所述n型裸硅片的背面沉积的隧穿氧化层的厚度为1.2-1.8nm，在所述n型裸硅片的背面沉积的多晶硅层的厚度为180-220nm。
21.进一步地，所述步骤s3中，硼掺杂的工艺温度为950-1050℃，硼掺杂至所述n型裸硅片的方块电阻为70-90ω/sq。
22.进一步地，所述步骤s4中，通过hf酸溶液去除所述n型裸硅片的正面bsg层，所述hf酸溶液中的hf和h2o的比例为1:1，hf的浓度为25％。
23.进一步地，所述步骤s5中，对所述n型裸硅片进行正面单面制绒，制绒所用的碱溶液为h2o、koh和制绒添加剂按体积比为354：5.5：2组成的混合溶剂，koh浓度为1％，制绒添加剂为时创ts55，碱溶液温度为70-90℃，处理时间为480-520s，刻蚀量为0.5-0.7g，反射率为8.5％-9.5％。
24.进一步地，所述步骤s6中，在所述n型裸硅片的正面沉积的隧穿氧化层的厚度为1.2-1.8nm，在所述n型裸硅片的正面沉积的多晶硅层的厚度为100-140nm。
25.进一步地，所述步骤s7中，磷掺杂的工艺温度为850-950℃，磷掺杂至所述n型裸硅片的方块电阻为35-45ω/sq。
26.进一步地，所述步骤s9具体为：
27.先通过5％浓度的hf酸溶液去除所述n型裸硅片的正面非油墨区域与背面psg层，清洗时长为55-65s；
28.水洗后，再通过koh溶液去除所述n型裸硅片的正面和背面的掺磷多晶硅层和油墨，所述koh溶液的浓度为2％；
29.然后通过10％浓度的hf酸溶液去除所述n型裸硅片的正面非油墨区域的隧穿氧化层、油墨覆盖区域下层的psg层与背面bsg层。
30.进一步地，所述步骤s10中，所述n型裸硅片的背面沉积的alo
x
膜厚为3-5nm。
31.进一步地，所述步骤s11具体为：
32.先在所述n型裸硅片背面沉积sinx减反射膜，所述n型裸硅片背面沉积的sinx减反射膜的厚度为60-70nm，折射率为1.92％-2.32％；
33.然后在所述n型裸硅片正面沉积sinx减反射膜，所述n型裸硅片正面沉积的sinx减反射膜的厚度为81-91nm，折射率为1.7％-2.1％。
34.由于上述技术方案的运用，本技术与现有技术相比的有益效果在于：
35.本发明通过设计工艺路线，在传统量产topcon电池正面形成局部钝化接触结构，改善了现有topcon电池正面金属复合大的缺点，提高了电池正面表面钝化效果，降低了正面复合电流密度，提升了电池的开路电压，进一步提升了电池的转换效率。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附
图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明一实施例提供的一种双面topcon电池的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
39.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
41.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
42.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
44.请参见图1，本技术提供一种双面topcon电池的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
45.步骤s1：对n型裸硅片进行碱抛光。
46.具体的，步骤s1中，对n型裸硅片进行双面碱抛光，抛光所用的碱溶液为h2o、koh和抛光添加剂按体积比为345：16：4.5组成的混合溶剂，koh浓度为2％，抛光添加剂为拓邦bp51，碱溶液温度为50-70℃，处理时间为210-270s，刻蚀量为0.2-0.3g，反射率为38％-42％。
47.本实施例中，通过槽式抛光清洗机对n型裸硅片进行双面碱抛光。
48.步骤s2：在完成碱抛光的n型裸硅片的背面沉积隧穿氧化层和多晶硅层。
49.具体的，步骤s2中，在n型裸硅片的背面沉积的隧穿氧化层的厚度为1.2-1.8nm，在
n型裸硅片的背面沉积的多晶硅层的厚度为180-220nm。
50.本实施例中，通过低压化学气相沉积炉(lpcvd)在n型裸硅片的背面沉积隧穿氧化层和多晶硅层。
51.步骤s3：对完成沉积工艺的n型裸硅片的背面多晶硅层进行硼掺杂。
52.具体的，步骤s3中，硼掺杂的工艺温度为950-1050℃，硼掺杂至n型裸硅片的方块电阻为70-90ω/sq。
53.本实施例中，在硼扩散炉管中对n型裸硅片的背面多晶硅层进行硼掺杂。
54.步骤s4：去除完成硼掺杂的n型裸硅片的正面bsg层。
55.具体的，步骤s4中，通过hf酸溶液去除n型裸硅片的正面bsg层，hf酸溶液中的hf和h2o的比例为1:1，hf的浓度为25％。
56.本实施例中，通过链式清洗机去除n型裸硅片的正面bsg层，具体的，n型裸硅片的正面朝下与hf酸溶液反应。
57.步骤s5：对去除正面bsg层后的n型裸硅片进行清洗制绒。
58.具体的，步骤s5中，对n型裸硅片进行正面单面制绒，制绒所用的碱溶液为h2o、koh和制绒添加剂按体积比为354：5.5：2组成的混合溶剂，koh浓度为1％，制绒添加剂为时创ts55，碱溶液温度为70-90℃，处理时间为480-520s，刻蚀量为0.5-0.7g，反射率为8.5％-9.5％。
59.本实施例中，通过槽式制绒清洗机对去除正面bsg层后的n型裸硅片进行清洗制绒。
60.步骤s6：在完成清洗制绒的n型裸硅片的正面沉积隧穿氧化层和多晶硅层。
61.具体的，步骤s6中，在n型裸硅片的正面沉积的隧穿氧化层的厚度为1.2-1.8nm，在n型裸硅片的正面沉积的多晶硅层的厚度为100-140nm。
62.本实施例中，通过低压化学气相沉积炉(lpcvd)在n型裸硅片的正面沉积隧穿氧化层和多晶硅层。
63.步骤s7：对完成沉积工艺的n型裸硅片的正面多晶硅层进行磷掺杂。
64.具体的，步骤s7中，磷掺杂的工艺温度为850-950℃，磷掺杂至n型裸硅片的方块电阻为35-45ω/sq。
65.本实施例中，在磷扩散炉管中对n型裸硅片的正面多晶硅层进行磷掺杂。
66.步骤s8：在完成磷掺杂的n型裸硅片的正面覆盖与正面金属细栅线形状一致的选择性保护型的油墨。
67.步骤s9：依次去除覆盖油墨后的n型裸硅片的正面非油墨区域、背面psg层、正面和背面的掺磷多晶硅层、油墨、正面非油墨区域的隧穿氧化层、油墨覆盖区域下层的psg层与背面bsg层，之后水洗、烘干。
68.其中，步骤s9具体为：
69.先通过5％浓度的hf酸溶液去除n型裸硅片的正面非油墨区域与背面psg层，清洗时长为55-65s；
70.水洗后，再通过koh溶液去除n型裸硅片的正面和背面的掺磷多晶硅层和油墨，koh溶液的浓度为2％；
71.然后通过10％浓度的hf酸溶液去除n型裸硅片的正面非油墨区域的隧穿氧化层、
油墨覆盖区域下层的psg层与背面bsg层。
72.本实施例中，在槽式清洗机中去除n型裸硅片的正面非油墨区域与背面psg层，水洗后，在抛光槽中去除n型裸硅片的正面和背面的掺磷多晶硅层，油墨也溶解在koh溶液中，水洗后，在槽式清洗机中去除n型裸硅片的正面非油墨区域的隧穿氧化层、油墨覆盖区域下层的psg层与背面bsg层。
73.步骤s10：在n型裸硅片的背面沉积alo
x
膜。
74.具体的，步骤s10中，n型裸硅片的背面沉积的alo
x
膜厚为3-5nm。
75.本实施例中，在ald设备中在n型裸硅片的背面沉积alo
x
膜。
76.步骤s11：依次在完成alox沉积后的n型裸硅片的背面和正面分别沉积sinx减反射膜。
77.其中，步骤s11具体为：
78.先在n型裸硅片背面沉积sinx减反射膜，n型裸硅片背面沉积的sinx减反射膜的厚度为60-70nm，折射率为1.92％-2.32％；
79.然后在n型裸硅片正面沉积sinx减反射膜，n型裸硅片正面沉积的sinx减反射膜的厚度为81-91nm，折射率为1.7％-2.1％。
80.步骤s12：对完成沉积sinx减反射膜后的n型裸硅片进行丝网印刷、烧结和测试分选。
81.本实施例中，在pecvd设备中在n型裸硅片的背面和正面分别沉积sinx减反射膜。
82.由于上述技术方案的运用，本技术与现有技术相比的有益效果在于：
83.本发明通过设计工艺路线，在传统量产topcon电池正面形成局部钝化接触结构，改善了现有topcon电池正面金属复合大的缺点，提高了电池正面表面钝化效果，降低了正面复合电流密度，提升了电池的开路电压，进一步提升了电池的转换效率。
84.最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1：对n型裸硅片进行碱抛光；步骤s2：在完成碱抛光的n型裸硅片的背面沉积隧穿氧化层和多晶硅层；步骤s3：对完成沉积工艺的n型裸硅片的背面多晶硅层进行硼掺杂；步骤s4：去除完成硼掺杂的n型裸硅片的正面bsg层；步骤s5：对去除正面bsg层后的n型裸硅片进行清洗制绒；步骤s6：在完成清洗制绒的n型裸硅片的正面沉积隧穿氧化层和多晶硅层；步骤s7：对完成沉积工艺的n型裸硅片的正面多晶硅层进行磷掺杂；步骤s8：在完成磷掺杂的n型裸硅片的正面覆盖与正面金属细栅线形状一致的选择性保护型的油墨；步骤s9：依次去除覆盖油墨后的n型裸硅片的正面非油墨区域、背面psg层、正面和背面的掺磷多晶硅层、油墨、正面非油墨区域的隧穿氧化层、油墨覆盖区域下层的psg层与背面bsg层，之后水洗、烘干；步骤s10：在n型裸硅片的背面沉积alo
x
膜；步骤s11：依次在完成alox沉积后的n型裸硅片的背面和正面分别沉积sinx减反射膜；步骤s12：对完成沉积sinx减反射膜后的n型裸硅片进行丝网印刷、烧结和测试分选。2.如权利要求1所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，对所述n型裸硅片进行双面碱抛光，抛光所用的碱溶液为h2o、koh和抛光添加剂按体积比为345：16：4.5组成的混合溶剂，koh浓度为2％，抛光添加剂为拓邦bp51，碱溶液温度为50-70℃，处理时间为210-270s，刻蚀量为0.2-0.3g，反射率为38％-42％。3.如权利要求2所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，在所述n型裸硅片的背面沉积的隧穿氧化层的厚度为1.2-1.8nm，在所述n型裸硅片的背面沉积的多晶硅层的厚度为180-220nm。4.如权利要求3所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，硼掺杂的工艺温度为950-1050℃，硼掺杂至所述n型裸硅片的方块电阻为70-90ω/sq。5.如权利要求4所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，通过hf酸溶液去除所述n型裸硅片的正面bsg层，所述hf酸溶液中的hf和h2o的比例为1:1，hf的浓度为25％。6.如权利要求5所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中，对所述n型裸硅片进行正面单面制绒，制绒所用的碱溶液为h2o、koh和制绒添加剂按体积比为354：5.5：2组成的混合溶剂，koh浓度为1％，制绒添加剂为时创ts55，碱溶液温度为70-90℃，处理时间为480-520s，刻蚀量为0.5-0.7g，反射率为8.5％-9.5％。7.如权利要求6所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中，在所述n型裸硅片的正面沉积的隧穿氧化层的厚度为1.2-1.8nm，在所述n型裸硅片的正面沉积的多晶硅层的厚度为100-140nm。8.如权利要求7所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s7中，磷掺杂的工艺温度为850-950℃，磷掺杂至所述n型裸硅片的方块电阻为35-45ω/sq。9.如权利要求8所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s9具体为：
先通过5％浓度的hf酸溶液去除所述n型裸硅片的正面非油墨区域与背面psg层，清洗时长为55-65s；水洗后，再通过koh溶液去除所述n型裸硅片的正面和背面的掺磷多晶硅层和油墨，所述koh溶液的浓度为2％；然后通过10％浓度的hf酸溶液去除所述n型裸硅片的正面非油墨区域的隧穿氧化层、油墨覆盖区域下层的psg层与背面bsg层。10.如权利要求9所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s10中，所述n型裸硅片的背面沉积的alo
x
膜厚为3-5nm。11.如权利要求10所述的一种双面topcon电池的制备方法，其特征在于，所述步骤s11具体为：先在所述n型裸硅片背面沉积sinx减反射膜，所述n型裸硅片背面沉积的sinx减反射膜的厚度为60-70nm，折射率为1.92％-2.32％；然后在所述n型裸硅片正面沉积sinx减反射膜，所述n型裸硅片正面沉积的sinx减反射膜的厚度为81-91nm，折射率为1.7％-2.1％。

技术总结
本申请公开一种双面TOPCon电池的制备方法包括：碱抛光；在N型裸硅片的背面沉积隧穿氧化层和多晶硅层并进行硼掺杂；去除N型裸硅片的正面BSG层；制绒；在N型裸硅片的正面沉积隧穿氧化层和多晶硅层并进行磷掺杂；在N型裸硅片的正面覆盖与正面金属细栅线形状一致的油墨；去除N型裸硅片的正面非油墨区域、背面PSG层、正面和背面的掺氮多晶硅层、油墨、正面非油墨区域的隧穿氧化层、油墨覆盖区域下层的PSG层与背面BSG层，水洗、烘干；在N型裸硅片的背面沉积AlO


技术研发人员：翁航 王路 何宝杨 许志敏
受保护的技术使用者：芜湖协鑫集成新能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/10/8