太阳电池的制备方法
文献发布时间:2023-06-19 19:30:30
技术领域
本申请涉及光伏技术领域,且特别涉及一种太阳电池的制备方法。
背景技术
太阳电池的制造流程主要包括:制绒、硼扩散、碱抛(或酸抛)、在硅片的背面形成复合膜层(即依次沉积隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层)、退火(使得本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化为磷掺杂多晶硅层)、湿式化学清洗(例如RCA清洗等)、在硅片的正面形成钝化层和减反射层、在硅片的背面形成钝化层、制备电极等。
其中,湿式化学清洗工艺主要是使用碱性刻蚀液去除硅片正面绕镀的多晶硅层;湿式化学清洗工艺一般是将退火后的硅基体浸泡于槽式碱抛机中,这会导致硅片背面的多晶硅层也会被碱抛机中的刻蚀液破坏,致使最终制得的太阳电池的光电转换效率较低(低于20%)。
为了避免湿式化学清洗过程中硅片背面的多晶硅层被刻蚀破坏,现有技术中一般是在湿式化学清洗前,在硅片背面的多晶硅层上形成掩膜层,以保护硅片背面的多晶硅层。目前,形成掩膜层主要具有以下两种方式:(1)先通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或物理气相沉积(PVD)方式形成位于硅片背面的隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层后,再通入SiH
但是,上述形成掩膜层的方式使用了成本较高的SiH
发明内容
本申请的目的在于提供一种太阳电池的制备方法,其不需要使用成本较高的SiH
本申请实施例提供一种太阳电池的制备方法,包括:
在硅片的正面形成硼掺杂硅层。
在硅片的背面依次形成隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层。
在850-950℃下、含有氧化气体的气氛中退火氧化,形成位于磷掺杂非晶硅层上的掩膜层,且本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化为磷掺杂多晶硅层;其中,掩膜层为不含氮元素的氧化硅层,氧化气体包括氧气以及臭氧中的至少一种。
在上述技术方案中,在形成磷掺杂非晶硅层后,在850-950℃下、含有氧气和/或臭氧的气氛中退火氧化,可以在磷掺杂非晶硅层上形成不含氮元素的氧化硅层作为掩膜层,同时使得本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化磷掺杂多晶硅层,即形成不含氮元素的氧化硅掩膜层以及退火形成多晶硅层的步骤同步进行,利于提高生产效率;且形成的不含氮元素的氧化硅掩膜层可有效保护硅片背面的多晶硅层,以避免其在后续湿式化学清洗时被刻蚀破坏,利于保障最终制得的太阳电池的光电转换效率;相比于现有技术中形成SiO
在本申请可选的实施方式中,氧化气体为氧气。
在上述技术方案中,氧气相比于臭氧,不易于分解且成本更低,更利于工业化生产。
在本申请可选的实施方式中,气氛中还包括惰性气体。
在上述技术方案中,气氛中的惰性气体可以作为氧化气体的载气,调节氧化气体在气氛中的浓度,进而可控制形成不含氮元素的氧化硅掩膜层时的反应速度,有利于避免反应速度过快,而导致的沉积形成的掩膜层的厚薄不均匀的情况,有利于更好地保护后续湿式化学清洗时硅片背面的磷掺杂多晶硅层不被刻蚀破坏,利于保障最终制得的太阳电池的光电转换效率。
在本申请可选的实施方式中,惰性气体为氮气,氧化气体为氧气;气氛中,氮气与氧气的体积比为(2-10):(5-20)。
在上述技术方案中,惰性气体为氮气,氮气的成本较低;气氛中氮气与氧气的体积比为(2-10):(5-20)时,可使得形成不含氮元素的氧化硅掩膜层时的反应速度较为合适,有利于提高沉积形成的氧化硅掩膜层的厚薄均匀性,有利于更好地保护硅片背面的磷掺杂多晶硅层;且比现有技术中形成掩膜层的效率高,利于保障生产效率。
可选地,气氛中,氮气与氧气的体积比为1:(1.5-2.5)。
在本申请可选的实施方式中,退火氧化的时间为30-60min。
在上述技术方案中,退火氧化的时间为30-60min,不仅可以使得形成的氧化硅掩膜层的厚度较为合适,有利于更好地保护硅片背面的磷掺杂多晶硅层,进而使得最终制得的太阳电池的光电转换效率较佳;也可以使得本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层充分晶化,以分别转化为较高质量的磷掺杂多晶硅层,有利于提高最终制得的太阳电池的性能。
在本申请可选的实施方式中,掩膜层的厚度为5-40nm。
在上述技术方案中,不含氮元素的氧化硅掩膜层的厚度为5-40nm,可有效保护硅片背面的磷掺杂多晶硅层,以避免其在后续湿式化学清洗时被刻蚀破坏。
在本申请可选的实施方式中,隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层均采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方式形成;或,隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层均采用物理气相沉积(PVD)方式形成。
由于现有技术中采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或物理气相沉积(PVD)依次形成隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层后,需要先形成掩膜层后,再进行退火使得非晶硅层转化成多晶硅层;发明人发现,在现有技术中的采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或物理气相沉积(PVD)依次形成隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层后,仅需要在850-950℃下通入包括氧气和/或臭氧的氧化气体,就可以实现“掩膜层的形成”和“非晶硅层转化为多晶硅层”的步骤同步进行,简化了工艺步骤,可提高生产效率,且工艺简单,无需对目前产业中的设备或工序等进行较大调整,更易快速投入工业化生产。
此外,相比于采用低压化学气相沉积方式(LPCVD)形成隧穿氧化层、本征非晶硅层,本申请采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方式或物理气相沉积(PVD)方式形成隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层,形成隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层时使用的温度更低且耗时更短,更利于工业化生产。
在本申请可选的实施方式中,磷掺杂非晶硅层的厚度为30-150nm。
在上述技术方案中,磷掺杂非晶硅层的厚度为30-150nm,有利于形成厚度较为合适的氧化硅掩膜层,也有利于保障最终制得的太阳电池的性能。
可选地,磷掺杂非晶硅层的厚度为80-120nm。
在本申请可选的实施方式中,本征非晶硅层的厚度为5-30nm。
在上述技术方案中,本征非晶硅层的厚度为5-30nm,有利于保障最终制得的太阳电池的性能。
在本申请可选的实施方式中,太阳电池的制备方法还包括:在退火氧化后,先去除硅片的正面绕镀的氧化层,再去除硅片的正面绕镀的多晶硅层,然后去除硅片的背面的掩膜层。
可选地,去除硅片的正面绕镀的氧化层的步骤包括:采用质量分数为5-20%的氢氟酸溶液对硅片的正面绕镀的氧化层进行第一刻蚀;第一刻蚀的温度为20-30℃,第一刻蚀的时间为0.2-3min。
在上述技术方案中,可快速且充分地去除硅片的正面绕镀的氧化层。
可选地,去除硅片的正面绕镀的多晶硅层的步骤包括:采用混合液对硅片的正面绕镀的多晶硅层进行第二刻蚀;混合液中含有质量比为(2-5):1的氢氧化钠与碱抛添加剂;第二刻蚀的温度为75-85℃,第二刻蚀的时间为1-5min。
在上述技术方案中,可快速且充分地去除硅片的正面绕镀的多晶硅层。
可选地,去除硅片的背面的掩膜层的步骤包括:采用质量分数为10-40%的氢氟酸溶液对硅片的背面的掩膜层进行第三刻蚀;第三刻蚀的温度为20-30℃,第三刻蚀的时间为3-8min。
在上述技术方案中,可快速且充分地去除硅片背面的氧化硅掩膜层。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的太阳电池的剖面示意图。
图2为本申请实施例提供的太阳电池的制备工艺流程图。
图标:110-硅片;120-硼掺杂硅层;130-隧穿氧化层;140-磷掺杂多晶硅层;150-正面钝化层;160-减反射层;170-背面钝化层;180-背面电极;190-正面电极。
具体实施方式
在太阳电池制造过程中,硅片背面的磷掺杂多晶硅层上需要覆盖掩膜层,以保护硅片背面的多晶硅层,避免将背面具有多晶硅层的硅片浸泡于碱性刻蚀液中,以去除硅片正面绕镀的多晶硅层时(即湿式化学清洗时),硅片背面的多晶硅层也被刻蚀液破坏,致使最终制得的太阳电池的光电转换效率较低(低于20%)。
目前,形成掩膜层主要具有以下两种方式:
(1)先通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或物理气相沉积(PVD)方式形成位于硅片背面的隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层后,再通入SiH
(2)先通过低压化学气相沉积(LPCVD)方式形成位于硅片背面的隧穿氧化层以及本征非晶硅层后,通入N
但是,发明人发现,上述第(1)种方式中,沉积形成SiO
因此,本申请提供一种太阳电池的制备方法,其不需要使用成本较高的SiH
本申请提供的太阳电池的制备方法包括:在硅片的正面形成硼掺杂硅层;在硅片的背面依次形成隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层;然后在850-950℃下、含有氧化气体的气氛中退火氧化,形成位于磷掺杂非晶硅层上的掩膜层,且本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化为磷掺杂多晶硅层。其中,掩膜层为不含氮元素的氧化硅层,氧化气体包括氧气以及臭氧中的至少一种。
在上述技术方案中,在形成磷掺杂非晶硅层后,在850-950℃下、含有氧气和/或臭氧的气氛中退火氧化,可以在磷掺杂非晶硅层上形成不含氮元素的氧化硅层作为掩膜层,同时使得本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化(即退火)为磷掺杂多晶硅层,即形成不含氮元素的氧化硅掩膜层以及退火形成多晶硅层的步骤同步进行,利于提高生产效率;且形成的氧化硅掩膜层可有效保护硅片背面的多晶硅层,以避免其在后续湿式化学清洗时被刻蚀破坏,利于保障最终制得的太阳电池的光电转换效率;相比于现有技术中形成SiO
图1为本申请实施例提供的太阳电池的剖面示意图,图2为本申请实施例提供的太阳电池的制备工艺流程图,请参阅图1和图2,本申请提供的太阳电池的制备方法具体包括如下步骤:
S10,在硅片110的正面形成硼掺杂硅层120。
作为示例性地,在本申请中,硅片110采用N型、182mm尺寸的M10硅片,电阻率0.3-2.1Ω·cm,少子寿命>1ms。
需要说明的是,本申请中的硅片110是指经过制绒处理的硅片,制绒处理可以在硅片110的正面形成金字塔的绒面结构,起到减反射的限光作用。
作为示例性地,制绒处理的步骤包括:在槽式设备中,将质量浓度为46%的氢氧化钠水溶液和制绒添加剂溶液(厂家为时创,型号为TS40)水溶液的添加剂以体积比为7:1混合,于80℃下对硅片110的正面进行制绒处理7min,硅片110的减薄量控制在5μm左右。
作为示例性地,在硅片110的正面形成硼掺杂硅层120的步骤包括:将硅片110放置于硼扩散炉中,通入体积比为1:3的三氯化硼气体和氧气的混合气,于830℃进行沉积硼源10-15min,然后于1030℃下推结1h以形成P-N结;硼扩散后的方阻控制在120-140Ω/sq。
需要说明的是,在硅片110的正面形成硼掺杂硅层120的时候,硅片110的正表面和背表面上均形成一层硼硅玻璃(即BSG)层,后续工序中需要去除。
S20,对硅片110的背面进行碱抛处理。
对硅片110的背面进行碱抛处理是:先去除S10步骤(即硼扩散)时绕镀至硅片110的背面的硼硅玻璃(即BSG)层;再对硅片110的背面进行抛光,以去除S10步骤(即硼扩散)时绕镀至硅片110的背面和边缘的P-N结。
作为示例性地,去除硅片110的背面的BSG层采用链式HF(氢氟酸)机,并使用体积分数为50%的氢氟酸溶液。
对硅片110的背面进行抛光的步骤包括:将硅片110浸泡于槽式碱抛机的抛光液中,于80℃抛光处理7min;其中,抛光液由质量浓度为46%的氢氧化钠水溶液和碱抛添加剂溶液(厂家为拓邦,型号为BP31)以体积比3:1混合制得。
S30,在硅片110的背面依次形成隧穿氧化层130、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层。
在本申请中,磷掺杂非晶硅层的厚度为30-150nm,有利于后续形成厚度较为合适的氧化硅掩膜层,也有利于保障最终制得的太阳电池的性能。
进一步地,磷掺杂非晶硅层的厚度为80-120nm,有利于进一步使得后续形成厚度较为合适的氧化硅掩膜层。
在本申请中,本征非晶硅层的厚度为5-30nm,有利于保障最终制得的太阳电池的性能。
在本申请中,隧穿氧化层130、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层均采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方式形成;或,隧穿氧化层130、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层均采用物理气相沉积(PVD)方式形成。
由于现有技术中采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或物理气相沉积(PVD)依次形成隧穿氧化层130、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层后,需要先形成掩膜层后,再进行退火使得非晶硅层转化成多晶硅层;发明人发现,在现有技术中的采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或物理气相沉积(PVD)依次形成隧穿氧化层130、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层后,仅需要在850-950℃下通入包括氧气和/或臭氧的氧化气体,就可以实现“掩膜层的形成”和“非晶硅层转化为多晶硅层”的步骤同步进行,简化了工艺步骤,可提高生产效率,且工艺简单,无需对目前产业中的设备或工序等进行较大调整,更易快速投入工业化生产。
此外,相比于采用低压化学气相沉积(LPCVD)方式形成隧穿氧化层130、本征非晶硅层,本申请采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方式或物理气相沉积(PVD)方式形成隧穿氧化层130、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层,形成隧穿氧化层、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层时使用的温度更低(可降低120-200℃)且耗时更短,更利于工业化生产。
进一步地,在本申请中,隧穿氧化层130、本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层均采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方式形成。
作为示例性地,形成隧穿氧化层130的步骤包括:通入8-15SLM的N
形成本征非晶硅层的步骤包括:通入体积比约为1:2.5的SiH
形成磷掺杂非晶硅层的步骤包括:通入体积比约为1:0.8:2.5的SiH
需要说明的是,在硅片110的背面形成隧穿氧化层130时,硅片110的正面上也会绕镀上氧化层,后续工序中需要去除。在硅片110的正面形成非晶硅层时,硅片110正面上也会绕镀上非晶硅层,后续工序中需要去除。
S40,在磷掺杂非晶硅层上形成不含氮元素的氧化硅掩膜层的退火氧化过程中,使得本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化为磷掺杂多晶硅层140。
需要说明的是,在本申请中,不含氮元素的氧化硅掩膜层是指材质为SiO
在本申请中,在850-950℃下、含有氧化气体的气氛中退火氧化,形成位于磷掺杂非晶硅层上的不含氮元素的氧化硅掩膜层,且本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化为磷掺杂多晶硅层140;其中,氧化气体包括氧气以及臭氧中的至少一种。
作为示例性地,氧化退火的温度可以为850℃、870℃、890℃、900℃或者950℃等等。
在本申请的实施例中,氧化气体为氧气;氧气相比于臭氧,不易于分解且成本更低,更利于工业化生产。
在本申请中,气氛中还包括惰性气体。气氛中的惰性气体可以作为氧化气体的载气,调节氧化气体在气氛中的浓度,进而可控制形成氧化硅掩膜层时的反应速度,有利于避免反应速度过快,而导致的沉积形成的氧化硅掩膜层的厚薄不均匀的情况,有利于更好地保护后续湿式化学清洗时硅片110背面的磷掺杂多晶硅层140不被刻蚀破坏,利于保障最终制得的太阳电池的光电转换效率。
进一步地,惰性气体为氮气,氮气的成本较低,利于工业化生产。
在本申请的实施例中,惰性气体为氮气,氧化气体为氧气;且退火氧化的气氛中,氮气与氧气的体积比为(2-10):(5-20),使得形成氧化硅掩膜层时的反应速度较为合适,有利于提高沉积形成的氧化硅掩膜层的厚薄均匀性,有利于更好地保护硅片110背面的磷掺杂多晶硅层140;且比现有技术中形成掩膜层的效率高,利于保障生产效率。
作为示例性地,氮气与氧气的体积比可以为2:5、2:1、1:1、1.5:1、1:4或者1:2等等。
进一步地,退火氧化的气氛中,氮气与氧气的体积比为1:(1.5-2.5),可进一步沉积形成的氧化硅掩膜层的厚薄均匀性。
在本申请中,退火氧化的时间为30-60min,不仅可以使得形成的氧化硅掩膜层的厚度较为合适,有利于更好地保护硅片110背面的磷掺杂多晶硅层140,进而使得最终制得的太阳电池的光电转换效率较佳;也可以使得本征非晶硅层以及磷掺杂非晶硅层充分晶化,以分别转化为较高质量的磷掺杂多晶硅层140,有利于提高最终制得的太阳电池的性能。
作为示例性地,退火氧化的时间可以为30min、35min、40min、45min、50min或者60min等等。
在本申请中,形成的氧化硅掩膜层的厚度为5-40nm,可有效保护硅片110背面的磷掺杂多晶硅层140,以避免其在后续湿式化学清洗时被刻蚀破坏。
作为示例性地,形成的氧化硅掩膜层的厚度可以为5nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm或者40nm等等。
需要说明的是,由于在硅片110的正面形成非晶硅层时,硅片110正面上也会绕镀上非晶硅层,在退火氧化过程中,硅片110正面绕镀的非晶硅层也会转化为多晶硅层,所以后续工序中需要去除。
S50,进行湿式化学清洗。
湿式化学清洗的步骤包括:先去除硅片110的正面绕镀的氧化层,再去除硅片110的正面绕镀的多晶硅层,然后去除硅片110背面的不含氮元素的氧化硅掩膜层。
去除硅片110的正面绕镀的氧化层的步骤包括:采用质量分数为5-20%的氢氟酸溶液对硅片110的正面绕镀的氧化层进行第一刻蚀;第一刻蚀的温度为20-30℃,第一刻蚀的时间为0.2-3min。上述技术方案中,可快速且充分地去除硅片110的正面绕镀的氧化层。
去除硅片110的正面绕镀的多晶硅层的步骤包括:采用混合液对硅片110的正面绕镀的多晶硅层进行第二刻蚀;混合液中含有质量比为(2-5):1的氢氧化钠与碱抛添加剂;第二刻蚀的温度为75-85℃,第二刻蚀的时间为1-5min。上述技术方案中,可快速且充分地去除硅片110的正面绕镀的多晶硅层。
作为示例性地,碱抛添加剂的厂家为拓邦,型号为BP31;氢氧化钠与碱抛添加剂的质量比为4:1。
去除硅片110的背面的不含氮元素的氧化硅掩膜层的步骤包括:采用质量分数为10-40%的氢氟酸溶液对硅片110的背面的氧化硅掩膜层进行第三刻蚀;第三刻蚀的温度为20-30℃,第三刻蚀的时间为3-8min。上述技术方案中,可快速且充分地去除硅片110背面的氧化硅掩膜层。
需要说明的是,由于在硅片110的正面形成硼掺杂硅层120的时候,硅片110的正表面和背表面上均形成一层硼硅玻璃(即BSG)层,在本申请中,去除硅片110的背面的氧化硅掩膜层的过程中同时也去除硅片110正面的BSG层。
S60,在硼掺杂硅层120上依次形成正面钝化层150和减反射层160。
在本申请中,正面钝化层150的材质为氧化铝(AlO
作为示例性地,正面钝化层150采用原子层沉积(ALD)方式形成;减反射层160采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方式形成。
S70,在磷掺杂多晶硅层140上形成背面钝化层170。
在本申请中,背面钝化层170的材质为氮化硅(SiN
作为示例性地,背面钝化层170采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方式形成。
S80,分别形成背面电极180和正面电极190。
作为示例性地,采用丝网印刷的方式在硅片110的背面印刷银浆料,在硅片110的正面印刷银铝浆料,于840℃下烧结,形成背面电极180和正面电极190。
S90,进行光注入处理、测试太阳电池的光电转换效率以及分选。
作为示例性地,光注入处理的温度为700℃。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例
本实施例提供一种太阳电池的制备方法,包括如下步骤:
(1)制绒:
采用N型、182mm尺寸的M10硅片;在槽式设备中,将质量浓度为46%的氢氧化钠水溶液和制绒添加剂溶液(厂家为时创,型号为TS40)水溶液的添加剂以体积比为7:1混合,于80℃下对硅片的正面进行制绒处理7min。
(2)硼扩散:
将步骤(1)制绒完成的硅片放置于硼扩散炉中,通入体积比为1:3的三氯化硼气体和氧气的混合气,于830℃进行沉积硼源15min,然后于1030℃下推结1h。
(3)碱抛:
采用链式HF机,并使用体积分数为50%的氢氟酸溶液去除硅片的背面的BSG层。
然后将硅片浸泡于槽式碱抛机的抛光液中,于80℃抛光处理7min。其中,抛光液由质量浓度为46%的氢氧化钠水溶液和碱抛添加剂溶液(厂家为拓邦,型号为BP31)以体积比3:1混合制得。
(4)形成隧穿氧化层以及本征非晶硅层:
采用管式PECVD设备,在3000mTorr压力下,通入12SLM的N
采用管式PECVD设备,在3000mTorr压力下,通入体积比为1:2.5的SiH
(5)形成磷掺杂非晶硅层:
采用管式PECVD设备,在3000mTorr压力下,通入体积比为1:0.8:2.5的SiH
(6)形成不含氮元素的氧化硅掩膜层:
采用管式退火炉,于900℃下,通入5SLM的氮气以及10SLM的氧气进行退火氧化,退火氧化的时间为2700s,形成位于磷掺杂非晶硅层上的不含氮元素的氧化硅掩膜层(厚度为20nm),且本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化为磷掺杂多晶硅层。
(7)RCA清洗:
采用链式HF机,于25℃下,采用质量分数为10%的氢氟酸溶液对硅片的正面绕镀的氧化层进行刻蚀,时间为0.5min。
然后将硅片浸泡于槽式碱抛机的混合液中,于80℃下,采用混合液对硅片的正面绕镀的多晶硅层进行刻蚀,时间为2min。其中,混合液中含有质量比为4:1的氢氧化钠与碱抛添加剂溶液(厂家为拓邦,型号为BP31)。
再将硅片浸泡于酸槽中,于25℃下,采用质量分数为20%的氢氟酸溶液对硅片正面的硼硅玻璃层以及硅片背面的氧化硅掩膜层进行刻蚀,时间为5min。
(8)形成正面钝化层以及减反射层:
采用ALD方式形成正面钝化层,厚度为5nm;采用PECVD依次沉积覆盖于正面钝化层上的氮化硅层、氮氧化硅层以及氧化硅层,厚度分为40nm、20nm以及20nm。
(9)采用丝网印刷的方式在硅片的背面印刷银浆料,在硅片的正面印刷银铝浆料,于840℃下烧结,形成背面电极和正面电极。
(10)于700℃下进行光注入处理。
对比例1
本对比例提供一种太阳电池的制备方法,本对比例与实施例的区别在于步骤(6)的不同,本对比例的步骤(6)如下:
采用管式PECVD设备,在3000mTorr压力下,通入体积比为1:4.5的SiH
采用管式退火炉,于900℃下,通入5SLM的氮气进行退火,退火的时间为2700s,使得本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化为磷掺杂多晶硅层。
对比例2
本对比例提供一种太阳电池的制备方法,本对比例与实施例的区别在于步骤(4)-(6)的不同,本对比例的步骤(4)-(6)如下:
在625℃下,通入40SLM的氧气,沉积时间为470s,沉积形成厚度为1nm的隧穿氧化层。
采用LPCVD方式,300mbar的压力下,通入1900sccm的SiH
采用管式扩散炉,于800℃下,通入体积比2.25:1的氧气以及POCl
对比例3
本对比例提供一种太阳电池的制备方法,本对比例与对比例1的区别在于步骤(6)的不同;本对比例不形成掩膜层,直接形成多晶硅层;本对比例的步骤(6)如下:
采用管式退火炉,于900℃下,通入5SLM的氮气进行退火,退火的时间为2700s,使得本征非晶硅层和磷掺杂非晶硅层共同转化为磷掺杂多晶硅层。
对比例4
本对比例提供一种太阳电池的制备方法,本对比例与对比例2的区别在于步骤(4)-(6)的不同;本对比例不形成掩膜层和进行磷掺杂,直接形成多晶硅层;本对比例的步骤(4)-(6)的不同如下:
在625℃下,通入40SLM的氧气,沉积时间为470s,沉积形成厚度为1nm的隧穿氧化层。
采用LPCVD方式,300mbar的压力下,通入1900sccm的SiH
采用管式退火炉,于900℃下,通入5SLM的氮气进行退火,退火的时间为2700s,使得本征非晶硅层转化为本征多晶硅层。
实验例
对实施例以及对比例1-4的太阳电池制备过程中步骤(4)-(6)的耗时统计,并对实施例以及对比例1-4制得的太阳电池进行性能测试,结果如表1所示。
其中,检测方法是:选用halm在线I-V测试系统,在25℃、AM1.5、1个标准太阳的条件下测试太阳电池的开路电压、短路电流、填充因子以及光电转换效率。
表1
表1中,“沉积以及退火总耗时”是指:步骤(4)-(6)中所有的沉积时间以及退火时间之和;“工序总耗时”是指:除去步骤(4)-(6)中所有的沉积时间以及退火时间之和外,还包括步骤(4)-(6)中进气以及升温等的总耗时。
实施例与对比例1-2均形成了掩膜层,从实施例与对比例1-2的对比可以看出,实施例相对于对比例1-2制得的太阳电池的性能稍有提升,表明本申请形成的不含有氮元素氧化硅掩膜层可以更加有效地保护硅片背面的多晶硅层以避免其在后续湿式化学清洗时被刻蚀破坏,进而提高太阳电池的性能;且实施例的耗时较短以及未使用成本较高的SiH
对比例3相比于对比例1以及实施例1,未形成掩膜层;对比例4相比于对比例2,也未形成掩膜层;从对比例1与对比例3的对比以及对比例2与对比例4的对比可以看出,当没有形成掩膜层时,导致形成的太阳电池的性能较差。
综上,本申请提供的太阳电池的制备方法中,形成不含氮元素的氧化硅掩膜层以及退火形成多晶硅层的步骤同步进行,利于提高生产效率,且不含氮元素的氧化硅掩膜层可有效保护硅片背面的多晶硅层,以避免其在后续湿式化学清洗时被刻蚀破坏;相比于现有技术中形成SiO
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
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