太阳电池的制作方法

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种太阳电池的制作方法。

背景技术

为了提升太阳电池的效率，开发了钝化接触的概念，以最大限度地减少接触区域的复合损失。钝化接触技术包括多晶硅基钝化接触，多晶硅基钝化接触由超薄隧穿氧化硅层和掺杂多晶硅层组成，超薄隧穿氧化硅层/掺杂多晶硅钝化接触表现出非常好的耐高温性能，也具有非常高的效率潜力。但实际的制备过程中，通常在太阳电池形成超薄隧穿氧化硅层和掺杂多晶硅层的钝化接触后，需进一步在其表面生长二氧化硅掩膜层，然后退火处理后进行清洗，以去除表面绕度、二氧化硅掩膜层等等，避免引入杂质。

但是，上述工艺存在电池良率比较低，以及制作效率有待于进一步提高，以及退火自动化对硅片受力产生的隐裂不良等在后续清洗时，隐裂不良的硅片直接进入溶液里面，导致成本较高的问题。

发明内容

本申请提供了一种太阳电池的制作方法，该制作方法能够兼顾缓解电池良率低以及成本较高的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种太阳电池的制作方法，其包括以下步骤：

对晶硅基体的背面依次生长掺杂氧化硅层、掺磷非晶硅层、以及掩膜层，掩膜层的材质为氮化硅或氮氧化硅。

湿法去除正面的磷硅玻璃，然后碱洗去除边缘绕度，酸洗去除氧化层，退火使掺磷非晶硅层晶化形成掺磷多晶硅层。

本申请提供的太阳电池的制作方法，利用掩膜层的材质改变，使其可在湿法去除磷硅玻璃、去除绕度以及去除掩膜层和硼硅玻璃后再进行退火，可有效提高电池良率、提升生产效率以及避免浪费，降低成本。

在一些实施例中，掩膜层的厚度小于等于20nm。

在一些实施例中，掩膜层的厚度为5-20nm。

在一些实施例中，掺磷非晶硅层的厚度为100-150nm。

在一些实施例中，碱洗采用的碱液为体积百分比为30-50％的强碱水溶液，碱洗的温度为50-65℃，碱洗的时间为100-400s。

在一些实施例中，酸洗采用的酸液为氢氟酸和盐酸的混合水溶液，氢氟酸的体积百分比为30-50％，酸洗的温度为35-50℃，酸洗的时间为100-500s。

在一些实施例中，退火的温度为890-930℃，退火的时间为30-90min。

在一些实施例中，掩膜层的材质为氮化硅时，生长掩膜层的步骤包括：通入硅烷和氨气采用等离子体增强化学气相沉积法制得。

在一些实施例中，生长掩膜层的步骤中，当掩膜层的材质为氮氧化硅时，通入硅烷、氨气和笑气采用等离子体增强化学气相沉积法制得。

在一些实施例中，制作方法还包括：在退火后，依次对晶硅基体进行双面沉积钝化膜，双面沉积减反膜以及丝网印刷电极。

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为本申请各实施例采用的具体制备流程图；

图2为本申请对比例采用的具体制备流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。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。

现有的太阳电池的工艺路线是：制绒、硼扩散、碱抛、生长隧穿氧化硅层/掺杂多晶硅层/SiO

若SiO

采用上述工艺，存在以下问题：

1、SiO

为了解决上述问题，本申请提供一种太阳电池的制作方法，其包括：对晶硅基体的背面依次生长掺杂氧化硅层、掺磷非晶硅层、以及掩膜层，掩膜层的材质为氮化硅或氮氧化硅；湿法去除正面的磷硅玻璃，然后碱洗去除边缘绕度，酸洗去除氧化层，退火使掺磷非晶硅层晶化形成掺磷多晶硅层。

由于氮化硅和氮氧化硅不用退火也不会被碱液腐蚀掉，因此采用氮化硅或氮氧化硅替换氧化硅作为掩膜层，使其在不经历退火的前提下，可预先进行RCA清洗，也即是先采用酸腐蚀去除正面的磷硅玻璃，然后利用碱洗刻蚀掉边缘的绕度，接着利用酸洗将氧化层(掩膜层、硼硅玻璃、磷硅玻璃)彻底清洗掉，避免杂质的引入，再进行退火使掺杂非晶硅层晶化形成掺杂多晶硅层，稳定激活杂质，推进结深，形成导电pinhole结构。

由于氮化硅和氮氧化硅不会被强碱腐蚀，因此采用上述制作流程，在后续进行碱洗的过程中只会去除绕度，不会腐蚀掺磷非晶硅层，由于退火前已经将掺磷非晶硅层绕镀、硼硅玻璃、磷硅玻璃等等去除，因此退火不会把掺磷非晶硅层绕镀等也推进进去，从而提高产品良率。并且即使在掩膜层/poly-Si沉积后的电池片上携带有杂质、污垢等，也可以在退火前先利用液相处理清洁电池片，有效避免后续退火造成炉管污染和不良片产生。并且实际操作过程中，退火自动化对硅片受力产生的隐裂不良等也不会进入清洗溶液里面，不容易破碎，这些电池片流到丝网至少可以卖B级片，避免浪费。

因此，本申请提供的太阳电池的制作方法利用隧穿氧化层的材质改变，使其制备流程发生变化，可有效提高电池良率、提升生产效率以及避免浪费，降低成本。

本申请提供的太阳电池的制作方法包括以下步骤：

S1、获得晶硅基体。

其中，晶硅基体的制备方法包括：

(1)对N型硅片进行制绒：

将N型硅片，采用1％的碱液进行制绒，再采用双氧水和碱清洗硅片。

(2)对制绒后的N型硅片表面硼扩，形成硼扩散层：

将经过步骤(1)的硅片放入硼扩散炉内，利用BCl

(3)碱抛去除背面和边缘的硼扩散层：

采用链式氢氟酸(HF)设备去除经过步骤(2)的硅片背面硼扩散绕度形成的硼硅玻璃(BSG)，再通过机械手转入槽式碱抛机内，利用碱刻蚀去除背面和边缘的硼扩散层。

S2、对晶硅基体的背面依次生长掺杂隧穿氧化硅层、掺磷非晶硅层、以及掩膜层，掩膜层的材质为氮化硅或氮氧化硅。

以下将步骤S2称之为掩膜层/poly-Si沉积，其中poly-Si是指掺磷非晶硅层。

采用低压化学气相沉积(LPCVD，low pressure chemicalvapor deposition)或者等离子体增强化学气相沉积(PECVD，plasma enhanced chemicalvapor deposition)的制备方式在N型硅片的背面依次生长掺杂氧化硅层和掺磷非晶硅层。

在一些可选地实施例中，掺杂氧化硅层的厚度为1-2nm。

示例性地，掺杂氧化硅层的厚度为1nm、1.2nm、1.5nm、1.7nm、2nm中的任一值或介于任意两个值之间。

可选地，掺杂氧化硅层采用PECVD的方式，在370-390℃温度下通入笑气(N

在一些可选地实施例中，掺磷非晶硅层的厚度为100-150nm。

示例性地，掺磷非晶硅层的厚度为100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm中的任一值或介于任意两个值之间。

可选地，掺磷非晶硅层通入硅烷(SiH4)、磷烷(PH3)和氢气(H2)，通过等离子体反应生成掺磷非晶硅层。

由于掩膜层的材质为氮化硅或氮氧化硅，也即是掩膜层用于保护掺杂非晶硅层在后续碱洗去绕镀时不被破坏。

在一些可选地实施例中，掩膜层的厚度小于等于20nm。

在一些可选地实施例中，掩膜层的厚度为5-20nm。

上述厚度合理，可有效保护掺杂非晶硅层在后续碱洗去绕镀时不被破坏，并且也有利于在后续酸洗去除。

示例性地，掩膜层的厚度为5nm、7nm、10nm、12nm、15nm、17nm、20nm中的任一值或介于任意两个值之间。

在一些可选地实施例中，掩膜层的材质为氮化硅时，生长掩膜层的步骤包括：通入硅烷和氨气采用等离子体增强化学气相沉积法制得。

在一些可选地实施例中，生长掩膜层的步骤中，当掩膜层的材质为氮氧化硅时，通入硅烷、氨气和笑气采用等离子体增强化学气相沉积法制得。

S3、湿法去除正面的磷硅玻璃，然后碱洗去除边缘绕度，酸洗去除氧化层。

步骤S3可先通过链式HF设备，去除正面的磷硅玻璃，然后转入碱槽去除边缘绕度，接着转入酸槽去除氧化层，其中氧化层包括掩膜层以及正背面的PSG以及BSG。

在一些可选地实施例中，碱洗采用的碱液为体积百分比为30-50％的强碱水溶液，碱洗的温度为50-65℃，碱洗的时间为100-400s。

上述范围内可有效去除边缘绕度。

在一些可选地实施例中，酸洗采用的酸液为氢氟酸和盐酸的混合水溶液，氢氟酸的体积百分比为30-50％，酸洗的温度为35-50℃，酸洗的时间为100-500s。

上述范围内可有效去除氧化层，降低处理后的电池片表面的杂质。

S4、退火使掺杂非晶硅层晶化形成掺杂多晶硅层。

在一些可选地实施例中，退火的温度为890-930℃，退火的时间为30-90min。

通过合理的参数选择，不仅使掺杂非晶硅层晶化形成掺杂多晶硅层，还能稳定激活杂质，推进结深；形成导电pinhole结构。

示例性地，退火的温度为890℃、900℃、910℃、920℃、930℃中的任一值或介于任意两个值之间，退火的时间为30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min中的任一值或介于任意两个值之间。

S5、依次对晶硅基体进行双面沉积钝化膜，双面沉积减反膜以及丝网印刷电极。

双面沉积钝化膜的步骤包括：采用原子层沉积(ALD，atomic layer deposition)、等离子体增强化学气相沉积方式(PECVD)或者等离子增强原子层沉积(PEALD，plasmaenhanced atomic layer deposition)的制备方式，在硅片正背面沉积形成正面钝化膜和背面钝化膜，其中钝化膜即为AlOx。

正面钝化膜和背面钝化膜可以采用同一种制备方式一次性制备，也可以采用不同制备方式分两次单独制备，其中正面钝化膜的厚度为3-8nm，背面钝化膜的厚度为1-8nm。

双面沉积减反膜的步骤包括：采用PECVD的制备方式，在的硅片正背面沉积形成正面减反膜和背面减反膜，其中减反膜为SiNx。

正面减反膜和背面减反膜可以一次性制备或者分两次单独制备，正面减反膜和背面减反膜的厚度均为70-100nm。

然后在分别在正面减反膜、背面减反膜上丝网印刷金属浆料，先后制作背面金属电极和正面金属电极。

除此以外，太阳电池的制作方法还包括对S5制得的电池片进行光注入、测试效率和分选。

以下结合实施例对本申请的太阳电池的制作方法作进一步的详细描述。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种太阳电池，其由以下步骤制得：

(1)制绒：采用N型硅片，采用质量百分比为1％的碱液进行正面制绒，再采用双氧水和碱进行清洗硅片。

(2)硼扩：放入硼扩散炉，利用BCl

(3)碱抛：采用链式HF机去除背面硼扩散绕度形成的BSG，再通过机械手转入槽式碱抛机，去除背面和边缘的p-n结，保留硅片正面的p-n结。

(4)掩膜层/poly-Si沉积：采用PECVD的方式，在380℃温度下通入笑气(N

(5)RCA清洗：先经过链式HF设备，去除正面的磷硅玻璃，随后转入碱槽去除掺磷非晶硅层绕镀，最后通过槽式HF酸洗去除正背面的氧化层(包括BSG、PSG和掩膜层)。

其中，碱槽中碱液为体积百分比为40％的氢氧化钠水溶液，碱洗的温度为55℃，碱洗的时间为200s。

酸洗采用的酸液为氢氟酸和盐酸的混合水溶液，氢氟酸的体积百分比为40％，酸洗的温度为40℃，酸洗的时间为200s。

(6)退火：采用管式退火炉，进行退火，退火气体氛围为氮气N

(7)正面和背面的AlOx沉积：采用ALD方式，在250℃下通入三甲基铝(TMA)和水(H

(8)正面和背面的SiNx沉积：依次利用PECVD方式沉积正面SiNx薄膜和背面SiNx薄膜，其中正面SiNx薄膜的厚度为85nm，背面SiNx薄膜的厚度为95nm。

(9)丝网印刷电极：丝网印刷正背面金属浆料，先后制作背面金属电极和正面金属电极，使背面金属电极与掺磷多晶硅层接触，正面金属电极与硼扩散层接触。

(10)光注入、测试效率和分选。

实施例2

其与实施例1的区别仅在于：(4)掩膜层/poly-Si沉积中，氮氧化硅掩膜层的厚度为5nm。

实施例3

其与实施例1的区别仅在于：(4)掩膜层/poly-Si沉积中，氮氧化硅掩膜层的厚度为20nm。

实施例4

其与实施例1的区别仅在于：(4)掩膜层/poly-Si沉积中，氮氧化硅掩膜层的厚度为25nm。并且RCA清洗时，氢氟酸的体积百分比为50％，酸洗的温度为50℃，酸洗的时间为500s。

对比例1

请参阅图2，其与实施例1的区别仅在于：

(4)掩膜层/poly-Si沉积：采用PECVD的方式，在380℃温度下通入笑气(N2O)，通过等离子体反应在背面生成厚度1.5nm的掺杂氧化硅层；随后升温至430℃，通入硅烷(SiH

(5)退火：采用管式退火炉，进行退火，退火气体氛围为氮气N

(6)RCA清洗：先经过链式HF设备，去除正面的磷硅玻璃，随后转入碱槽去除掺磷非晶硅层绕镀，最后通过槽式HF酸洗去除正背面的氧化层(包括BSG、PSG和掩膜层)。

试验例1

对实施例1-4以及对比例1提供的太阳电池的电池良率进行测试。其中测试步骤包括：取各实施例和对比例的太阳电池作为检测样品，各实施例和对比例分别取100件样品，采用IV测试仪检测并统计电池A片的良率。

测试结果见表1。

表1良率测试结果

根据表1可以看出，本申请相比于对比例1，A片良率可高达99％，尤其是实施例1，不仅产品良率低，而且特气成本持平，优化生产成本，提高利润率。实施例2和4虽然A片良率和对比例1持平，但是其获得B片数量高于对比例1，废片数量低于对比例1，整体产品良率得到了一定的提升。

针对实施例1和对比例1，各取1000片硅片进行太阳电池的制备，统计A片、B片和报废片数量，结果如表2。

表2

根据表2可知，本申请能够有效提高A片数量，降低报废数量，有效提高产品良率以及降低成本。

本申请提供的太阳电池的制作方法，能够兼顾缓解电池良率低以及成本较高的问题。

以上仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。