一种微制绒抛光工艺

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体地说是一种微制绒抛光工艺。

背景技术

随着能源更替的迫切需要，刺激了新能源行业高速发展，光伏也迎来了更大的风口。往往机遇与挑战并存，更高的光电转换效率成为该行业焦点中的焦点。电池效率的再次提升，需要更加先进的技术做背书；这些技术体现在光伏电池制造的各个环节，要求每个技术点都做到优中更优。

TOPCon电池是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触 (TunnelOxide Passivated Contact)太阳能电池技术，其电池结构为N型硅衬底电池，在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合，为N-PERT电池转换效率进一步提升提供了更大的空间。TOPCon技术与n-PERT双面电池产线相兼容，可以通过对n-PERT双面电池产线简单的改造实现N型单晶双面TOPCon电池的规模化生产。隧穿氧化层可通过热氧法得到，降低氧气分压后，氧化速率缓慢，可得到厚度和均匀性可控的氧化硅膜层。

现阶段各大电池厂效率角逐激烈，在TOPCon电池中效率竞争尤为明显，为降本增效，一般硼扩工艺会采用双插片单面硼扩，这就会不可避免的发生绕扩现象，以硼扩面为正面，绕扩会使背面边缘有较高的硼掺杂浓度，越到中间掺杂浓度越低，但由于不同掺硼浓度的硅基体在碱抛溶液中的腐蚀速率有差异，高掺硼浓度的硅片边缘抛光速度慢，低掺硼浓度的硅片中间抛光速度快，这样会导致碱抛后衬底边缘位置的塔基方块大小与中心位置的塔基方块大小差异可高达5-10um左右，难以完全匹配LPCVD沉积poly边缘与中间的均一性要求，并且该差异所造成的效率损失不可小觑。

发明内容

本发明提出一种微制绒抛光工艺，为匹配LPCVD沉积poly边缘与中间的均一性要求，以及匹配背膜和金属化电池边缘和中间位置的差异所造成的效率损失，可彻底解决抛光边缘与中间方块大小的差异，从而获得更优异的电池性能。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种微制绒抛光工艺，包括微制绒工艺：微制绒溶液为配比1.5%-1.6%KOH,0.09%-0.10%ADD1，温度80±2℃，时间200-300s。

所述ADD1为时创TS55型制绒添加剂，其成分为：表面活性剂、成核剂、分散剂、催化剂、消泡剂中的一种或多种。

所述微制绒工艺得到尺寸为1.7±0.2μm大小的硅片表面金字塔结构。

一种包含所述微制绒工艺的TOPCon电池加工工艺，还包括预清洗的步骤：配比0.5%KOH,2%-3%H2O2，温度55±5℃，时间60-120s，清洗掉链式去BSG过程中可能产生的有机杂质，增加表面活性。

一种包含所述微制绒工艺的TOPCon电池加工工艺，还包括碱抛光的步骤：配比5%KOH,1.2%-1.3%ADD2，温度68±2℃，时间120s。

一种包含所述微制绒工艺的TOPCon电池加工工艺，还包括后清洗的步骤：配比0.5%KOH,2%-3%H2O2，温度55±5℃，时间60-120s，清洗掉链式去BSG过程中可能产生的有机杂质，增加表面活性。

一种包含所述微制绒工艺的TOPCon电池加工工艺，还包括臭氧清洗的步骤：配比O3 25±5ppm，HCL 0.05%-0.1%，温度常温，时间100-150s，消除颗粒有机污染物。

一种包含所述微制绒工艺的TOPCon电池加工工艺，还包括酸洗的步骤：配比HF3%-4%，HCL 1.6-1.8%,温度常温，时间120-150s，去除金属杂质和臭氧清洗过程中产生的氧化层。

一种包含所述微制绒工艺的TOPCon电池加工工艺，还包括慢提拉的步骤：采用冷水慢提拉，常温20s。

一种包含所述微制绒工艺的TOPCon电池加工工艺，还包括烘干的步骤：温度90℃±10℃，时间720s，可获得边缘与中间方块大小均匀一致的抛光形貌。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

本发明在湿法槽式碱抛中增加一个制绒槽，然后改变背抛工艺，具体表现为在碱抛功能槽之前增加一个微制绒功能槽，在碱抛之前用上述工艺配方进行制绒处理，消除硅片边缘与中间由于单面硼扩造成的掺杂浓度差异带来的材料理化性质的改变，获得边缘与中间塔基大小一致，且分布均匀错落有致的背面形貌，改良背抛后边缘与中间形貌差异造成的效率损失。

本发明的微制绒碱抛工艺可获得更为均匀的背面抛光形貌，有利于背面隧穿氧化层、非晶硅以及背面SiNx膜层的均一性，对开压的增益约2-3mV；背面的边缘平整度的提升有利于短波光的二次吸收，对电流也有可观的增益，整体效率提升0.05%-0.1%。此方案的实行成本低，实现简单，在现阶段很有竞争优势。

附图说明

图1为本发明的实施例的抛光形貌示意图。

图1中，金字塔边缘部分的尺寸为8-10um；金字塔中间部分的尺寸为9-11um。

图2为现有技术的常规碱抛工艺的抛光形貌示意图。

图2中，金字塔边缘部分的尺寸为8-10um；金字塔中间部分的尺寸为18-20um。

图3为硼掺杂浓度与腐蚀速率关系示意图。

具体实施方式

为阐明技术问题、技术方案、实施过程及性能展示，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释。本发明，并不用于限定本发明。以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

实施例1

一种微制绒抛光工艺，包括微制绒工艺：微制绒溶液为配比1.5%-1.6%KOH，0.09%-0.10%ADD1，温度80±2℃，时间200-300s。

所述ADD1为时创TS55型制绒添加剂，其成分为：表面活性剂、成核剂、分散剂、催化剂、消泡剂中的一种或多种。

所述微制绒工艺得到尺寸为1.7±0.2μm大小的硅片表面金字塔结构。

实施例2

本发明在抛光功能槽之前增加一个制绒功能槽即可，其药液配比如表1：

表1.本发明的TOPCon电池各个工艺段功能槽的药液配比表

注：槽号1：预清洗；槽号2：微制绒；号3：碱抛光；槽号4：后清洗；槽号5：臭氧清洗；槽号6：酸洗；槽号7：慢提拉；槽号8：烘干。以上仅为药液槽配比，电池片每过一次药液槽需纯水清洗。

本发明的技术方案如下：

第一步，预清洗，配比0.5%KOH，2%-3%H

第二步，微制绒，配比1.5%-1.6%KOH，0.09%-0.10%ADD1，温度80±2℃，时间200-300s，获得1.7±0.2μm大小的金字塔。

第三步，碱抛光，配比5%KOH，1.2%-1.3%ADD2，ADD2为时创PS33碱抛添加剂，主要成分：表面活性剂、光亮剂、催化剂、脱泡剂；温度68±2℃，时间120s，以182mm×155μm半片硅片为例，控制减重0.10±0.02g，获得平整的背面塔基结构，中心与边缘方块大小一致，反射率40±5%，塔基大小5±2μm。

第四步，后清洗，同预清洗。

第五步，臭氧清洗，配比O

第六步，酸洗，配比HF 3%-4%，HCL 1.6-1.8%,温度常温，时间120-150s，去除金属杂质和臭氧清洗过程中产生的氧化层。

第七步，慢提拉，采用冷水慢提拉，常温20s。

第八步，烘干，温度90℃±10℃，时间720s，至此背抛工序结束，即获得目标抛光结构。

至此抛光工艺结束，即可获得边缘与中间方块大小（5-7μm）均匀一致的抛光形貌，良好的匹配背面后续工艺。

其形貌如图1，正常未改进的抛光形貌如图2，硼掺杂浓度与腐蚀速率关系如图3。

实施例3

表2.以N型高寿命182mm*175um半片TOPCon电池为例的对比例表：

表2中各个物理单位的含义：Eta：转换效率、Isc ：短路电流、Uoc：开路电压、FF：填充因子、Rs ：串联电阻、Rsh：并联电阻、Irev2:反向饱和电流密度。

从表2可知，本发明的微制绒碱抛工艺可获得更为均匀的背面抛光形貌，有利于背面隧穿氧化层、非晶硅以及背面SiNx膜层的均一性，对开压的增益约2-3mV；背面的边缘平整度的提升有利于短波光的二次吸收，对电流也有可观的增益，整体效率提升0.05%-0.1%。此方案的实行成本低，实现简单。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。