一种N型光伏电池的PVD掩膜方法与流程

一种n型光伏电池的pvd掩膜方法
技术领域
1.本发明属于n型光伏电池技术领域，具体涉及一种n型光伏电池的pvd掩膜方法。


背景技术：

2.在光伏n型电池中，hjt和topcon电池中都使用了pvd磁控溅射设备，分别用来制备tco和掺磷多晶硅薄膜。其中，hjt的背面tco和topcon的掺磷多晶硅都使用了从下向上镀膜的方式，这意味着硅片需要放置在载板上，载板与硅片搭边的部分形成掩膜区域，掩膜区域被载板遮蔽无法镀上膜层，存在以下缺陷：
3.(1)掩膜区域被载板遮蔽无法镀上膜层，造成电池片掩膜区域没有被利用，减少了受光面积，电池电流低，效率低；
4.(2)掩膜区域面积减少虽可以减少掩膜的不利影响，但掩膜区域距硅片边缘横向距离很难小于0.8mm。这是因为：a、掩膜边距离小后镀膜时容易绕镀，正背面形成短接；b、掩膜边距离小后自动化放片精度达不到造成硅片容易放偏，硅片在传输过程中移动；c、掩膜边距离小难以进行机械加工。
5.为了减少掩膜区域，目前主要还是在载板的设计优化，通过减少掩膜边距离来减少掩膜区域，增加镀膜区域，但因为绕镀和机械加工的精度等问题，掩膜区域几乎已经达到极限，无法继续减少，造成效率的损失。
6.如果采用从上向下镀膜的方式，载板对硅片没有遮蔽，但对hjt电池来说，正背面tco将会接触，形成短接；对topcon电池来说，掺磷多晶硅会沉积到硅片的侧面，在后续的退火激活工序中，磷元素会扩散到下面的硅片中，降低ivoc。
7.因此，为了减少甚至消除掩膜区域的不利影响，提升电池效率，有必要开发新的技术。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可减少甚至无掩膜区域、可增加硅片表面的受光和可利用的面积、提升转换效率的n型光伏电池的pvd掩膜方法。
9.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
10.一种n型光伏电池的pvd掩膜方法，在hjt太阳能电池的制备过程中，在制备n/p型掺杂非晶硅层后，先将所得硅片侧面涂覆氯化钠层，然后采用从上向下的pvd磁控溅射工艺在所述n/p型掺杂非晶硅层上沉积tco薄膜，再用水洗去硅片侧面的氯化钠层。
11.上述的n型光伏电池的pvd掩膜方法，优选的，所述在硅片侧面涂覆氯化钠层的过程为：将多片所得硅片进行叠加，然后通过夹具夹设于叠加的硅片上下表面，使硅片仅露出侧面，将装有氯化钠粉末的喷枪对硅片侧面进行喷涂，同时使夹具带着硅片进行水平360
°
旋转，使氯化钠粉末均匀喷涂于硅片侧面。
12.上述的n型光伏电池的pvd掩膜方法，优选的，所述氯化钠层的厚度为0.2μm～200μm。
13.作为一个总的技术构思，本发明还提供一种n型光伏电池的pvd掩膜方法，在topcon太阳能电池的制备过程中，在制备pn结后，先在所得硅片侧面涂覆氯化钠层，然后在硅片背面依次制备隧穿氧化层和掺磷多晶硅层，所述掺磷多晶硅层采用从上向下的pvd磁控溅射工艺进行沉积，再用水洗去硅片侧面的氯化钠层。
14.上述的n型光伏电池的pvd掩膜方法，优选的，所述在硅片侧面涂覆氯化钠层的过程为：将多片所得硅片进行叠加，然后通过夹具夹设于叠加的硅片上下表面，使硅片仅露出侧面，将装有氯化钠粉末的喷枪对硅片侧面进行喷涂，同时使夹具带着硅片进行水平360
°
旋转，使氯化钠粉末均匀喷涂于硅片侧面。
15.上述的n型光伏电池的pvd掩膜方法，优选的，所述氯化钠层的厚度为0.2μm～200μm。
16.现有技术中，磁控溅射法由于具有沉积温度要求较低、沉积速率稳定可控、成膜均匀性和稳定性良好、成本相对低廉和易于实现大规模生产等优点，而被广泛应用于薄膜制备的工业生产中。hjt电池中，tco薄膜作为减反膜还可增强电荷输送能力，在topcon电池中，掺杂多晶硅对超薄氧化硅起保护作用并能有效降低载流子在背面的复合速率。现有技术中，tco薄膜和掺杂多晶硅薄膜都使用pvd来制备，采用从下向上镀膜的方式分别用来制备tco和掺磷多晶硅薄膜，但从下向上镀膜硅片一定要搭载在载板上形成掩膜，且掩膜区域已经达到极限无法继续减少，造成效率的损失。本发明提出了一种新的掩膜方法，先在硅片的侧边喷涂卤化物，再采用从上向下的方式pvd镀膜，然后过清洗机用水去除卤化物，这大大减少了掩膜区域，同时硅片侧边的镀膜层会随着卤化物的溶解而脱落，避免了正背面tco的短接和掺磷多晶硅磷扩散到晶体硅，从而增加了镀膜的面积，提升了电池的效率。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.(1)本发明采用新的掩膜方法，利用氯化钠极易溶于水，在pvd镀膜前先做掩膜，pvd镀膜后去除掩膜，实现硅片表面少甚至无掩膜，提升电池的转换效率。该掩膜方法先在硅片的侧边喷涂氯化钠，再采用从上向下的方式pvd镀膜，然后过清洗机用水去除氯化钠，完成少或无掩膜的pvd镀膜。
19.(2)现有技术中pvd镀膜时硅片放置在载板上，载板与硅片搭边的部分形成掩膜区域，掩膜区域被载板遮蔽无法镀上膜层，而本发明的方法中掩膜可以做在硅片的侧边，硅片的表面可以完全被镀上膜层，增加了硅片表面的受光和可利用的面积，提升了转换效率。并且在n型电池的制作过程中，本发明可以采用从上向下的镀膜方式，在减少掩膜区域的同时，避免了hjt电池中正背面tco的短接和topcon电池中掺磷多晶硅磷元素的扩散。
附图说明
20.图1为本发明实施例1、2中硅片侧面涂覆氯化钠层的示意图。
21.图例说明：
22.1、叠加的硅片；2、夹具；3、喷枪。
具体实施方式
23.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
24.实施例1
25.一种本发明的n型光伏电池的pvd掩膜方法，在hjt太阳能电池的制备过程中，在制备n/p型掺杂非晶硅层后，先将所得硅片侧面涂覆氯化钠层，然后采用从上向下的pvd磁控溅射工艺在n/p型掺杂非晶硅层上沉积tco薄膜(具体为ito薄膜)，再用水洗去硅片侧面的氯化钠层。
26.本实施例中，如图1所示，在硅片侧面涂覆氯化钠层的过程为：将多片(如100片)制备n/p型掺杂非晶硅层后的硅片进行叠加(上下叠加)，然后通过夹具2夹设于叠加的硅片1上下表面，使硅片仅露出侧面，将装有氯化钠粉末的喷枪3上下运动对硅片侧面进行喷涂，同时使夹具2带着硅片进行水平360
°
旋转，使氯化钠粉末均匀喷涂于硅片侧面。
27.本实施例中，氯化钠层的厚度为100μm。
28.一种本实施例的应用实例，将本实施例的方法用于hjt太阳能电池的制备中，工艺流程如下：
29.(1)先使用rca硅片清洗工艺将n型单晶硅片进行制绒清洗；
30.(2)采用pecvd工艺利用纯硅烷作为前驱物进行5nm本征非晶硅层沉积；
31.(3)采用pecvd工艺制备8nm p型掺杂非晶硅层(背面)和10nm n型掺杂非晶硅层(正面)，得到n/p型掺杂非晶硅层；
32.(4)采用实施例1的喷涂工艺在硅片侧面涂覆氯化钠层；
33.(5)采用从上向下的pvd磁控溅射工艺在n/p型掺杂非晶硅层上沉积ito薄膜；
34.(6)硅片在纯水清洗机进行清洗，硅片侧面的氯化钠溶于水后，侧面上的ito也自然脱落，完成tco的掩膜和制备，硅片的n/p面全覆盖tco，增大了镀膜面积，侧边没有tco，避免了n/p面tco短接。
35.(7)利用丝网印刷技术进行金属化，形成ag电极。
36.常规镀膜载体的掩膜宽度为0.8mm，掩膜宽度每减少0.1mm，最终电池转换效率可以提升0.01％-0.02％。本发明的方法掩膜在硅片的侧边，硅片表面几乎完全没有掩膜，与常规的镀膜掩膜相比，转换效率提升0.1％以上。
37.实施例2
38.一种本发明的n型光伏电池的pvd掩膜方法，在topcon太阳能电池的制备过程中，在制备pn结后，先在所得硅片侧面涂覆氯化钠层，然后在硅片背面依次制备隧穿氧化层和掺磷多晶硅层，掺磷多晶硅层采用从上向下的pvd磁控溅射工艺进行沉积，再用水洗去硅片侧面的氯化钠层。
39.本实施例中，如图1所示，在硅片侧面涂覆氯化钠层的过程为：将多片制备n/p型掺杂非晶硅层后的硅片进行叠加，然后通过夹具2夹设于叠加的硅片1上下表面，使硅片仅露出侧面，将装有氯化钠粉末的喷枪3上下运动对硅片侧面进行喷涂，同时使夹具2带着硅片进行水平360
°
旋转，使氯化钠粉末均匀喷涂于硅片侧面。
40.本实施例中，氯化钠层的厚度为150μm。
41.一种本实施例的应用实例，将本实施例的方法用于topcon太阳能电池的制备中，工艺流程如下：
42.(1)在n型硅片的正面制绒之后，制备pn结；
43.(2)采用本实施例2的喷涂工艺在硅片侧面涂覆氯化钠层；
44.(3)在硅片的背面依次制备隧穿氧化层、掺磷多晶硅层；其中，隧穿氧化层的沉积方式为pecvd，掺磷多晶硅层的沉积方式为从上向下的pvd磁控溅射；
45.(4)硅片在纯水清洗机进行清洗，硅片侧面的氯化钠溶于水后，其上的隧穿氧化层、掺磷多晶硅层也自然脱落。硅片背面增大了镀膜面积，侧边没有掺磷多晶硅，避免了磷扩散到晶体硅；
46.(5)在硅片正面的pn结上形成正面电极；
47.(6)在硅片背面的掺磷多晶硅层上形成背面电极。
48.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种n型光伏电池的pvd掩膜方法，其特征在于，在hjt太阳能电池的制备过程中，在制备n/p型掺杂非晶硅层后，先将所得硅片侧面涂覆氯化钠层，然后采用从上向下的pvd磁控溅射工艺在所述n/p型掺杂非晶硅层上沉积tco薄膜，再用水洗去硅片侧面的氯化钠层。2.根据权利要求1所述的n型光伏电池的pvd掩膜方法，其特征在于，所述在硅片侧面涂覆氯化钠层的过程为：将多片所得硅片进行叠加，然后通过夹具夹设于叠加的硅片上下表面，使硅片仅露出侧面，将装有氯化钠粉末的喷枪对硅片侧面进行喷涂，同时使夹具带着硅片进行水平360
°
旋转，使氯化钠粉末均匀喷涂于硅片侧面。3.根据权利要求1或2所述的n型光伏电池的pvd掩膜方法，其特征在于，所述氯化钠层的厚度为0.2μm～200μm。4.一种n型光伏电池的pvd掩膜方法，其特征在于，在topcon太阳能电池的制备过程中，在制备pn结后，先在所得硅片侧面涂覆氯化钠层，然后在硅片背面依次制备隧穿氧化层和掺磷多晶硅层，所述掺磷多晶硅层采用从上向下的pvd磁控溅射工艺进行沉积，再用水洗去硅片侧面的氯化钠层。5.根据权利要求4所述的n型光伏电池的pvd掩膜方法，其特征在于，所述在硅片侧面涂覆氯化钠层的过程为：将多片所得硅片进行叠加，然后通过夹具夹设于叠加的硅片上下表面，使硅片仅露出侧面，将装有氯化钠粉末的喷枪对硅片侧面进行喷涂，同时使夹具带着硅片进行水平360
°
旋转，使氯化钠粉末均匀喷涂于硅片侧面。6.根据权利要求4或5所述的n型光伏电池的pvd掩膜方法，其特征在于，所述氯化钠层的厚度为0.2μm～200μm。

技术总结
本发明公开了一种N型光伏电池的PVD掩膜方法，该方法在HJT太阳能电池的制备过程中，制备N/P型掺杂非晶硅层后先将硅片侧面涂覆氯化钠层，然后用从上向下的PVD磁控溅射工艺沉积TCO薄膜，再用水洗去氯化钠层；在TOPCON太阳能电池的制备过程中，制备PN结后先在硅片侧面涂覆氯化钠层，然后在硅片背面制备隧穿氧化层和用从上向下的PVD磁控溅射工艺沉积掺磷多晶硅层，再用水洗去氯化钠层。本发明的方法可实现硅片表面少甚至无掩膜，有效增加了硅片表面的受光和可利用的面积，明显提升了转换效率。明显提升了转换效率。明显提升了转换效率。


技术研发人员：周奇瑞 张威 彭宜昌 李斌
受保护的技术使用者：湖南红太阳光电科技有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/8/14