P型IBC电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是涉及一种P型IBC电池及其制备方法。

背景技术

双面接触的太阳能电池，例如PERC、PERT、HJT和TOPCon太阳能电池，有一个共同的损耗机制，即一部分入射光被前面的金属栅反射，从而导致光影损耗。然而，这种损失可以通过将所有的电极放在电池的背面来消除，这是IBC太阳能电池的概念。

IBC(Interdigitated Back Contact)—交叉指式背接触电池，是指将P/N结、基底与发射区的接触电极以交指形状做在电池背面的太阳能电池。IBC电池最大的特点是PN结和金属接触都处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡的影响，因此具有更高的短路电流Jsc，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻Rs从而提高填充因子FF。加上电池前表面场以及良好钝化作用带来的开路电压增益，使得这种正面无遮挡的电池不仅转换效率高，而且看上去更美观，同时，全背电极的组件更易于装配。较之传统太阳能电池，IBC电池的工艺流程要复杂很多。

目前IBC技术路线只是单纯的在电池背面制备出高质量成叉指间隔排列的P区和N区，正面无金属电极遮挡来提升短路电流。同时目前根据原硅片的种类大致可以分成N-IBC和P-IBC电池。P-IBC电池就是以P型原硅片，P-IBC的正极栅线(铝栅线)印刷到激光槽内，而铝作为P+的掺杂，直接与硅接触会导致增加金属复合的问题。

因此，研究开发出一种新型的P型IBC电池，以缓解现有P型IBC电池P+区金属复合较大，严重影响电池效率提升的问题，变得十分必要和迫切。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种P型IBC电池及其制备方法，该方法制得的P型IBC电池能够有效缓解现有P型IBC电池P+区金属复合较大，严重影响电池效率提升的问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

根据本发明的一个方面，一种P型IBC电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

抛光、LP、磷扩、激光开槽、制绒、氧化退化、镀膜、印刷和烧结；

其中：所述制备方法还包括制绒后，在P型硅片背面的激光开槽区域进行硼扩和SE激光掺杂的步骤；所述SE激光掺杂处理后硅片的方阻为65Ω/sq；

所述印刷为丝网印刷，主栅印刷银浆，激光开槽P+区域印刷银铝浆，非激光开槽N+区域印刷银浆。

本发明提供的P型IBC电池的制备方法包括抛光、LP、磷扩、激光开槽、制绒、氧化退化、镀膜、印刷和烧结的步骤；其中：本申请在制绒后还包括在P型硅片背面的激光开槽P+区域进行硼扩和SE激光掺杂的步骤，通过上述硼扩和SE激光掺杂的步骤，能够有效提高硅片的掺杂浓度，提升PN结的深度，进而提升电池效率。此外，本申请采用丝网印刷的方式对激光开槽P+区域印刷银铝浆，从而也避免了现有P+区铝电极中的铝直接与硅接触导致增加金属复合的问题。

需要说明的是，本申请SE激光硼硅浆料掺杂法的原理为：PN型硅片扩散后，在硅片表面还有硼硅浆料，SE激光发射器利用这层富硼的硼硅浆料层作为掺杂源，高频发射激光脉冲熔融硅片表层，使硼硅浆料层中的硼原子推进到硅片表层，掺杂硼原子固化后会快速取代硅原子的位置从而达到掺杂原子扩散推进的目的。

在本发明的一种优选实施方式中，所述制备方法还包括在碱抛后的硅片背面依次沉积超薄氧化硅层和多晶硅层的步骤。

作为一种优选的实施方式，上述碱抛后的硅片背面依次沉积超薄氧化硅层和多晶硅层的步骤为Topcon技术。Topcon就是钝化接触技术，本质上通过物理隔离接触从c-Si体分离载流子产生区域和它们的收集区域。通过在电荷产生区和电荷收集区之间放置超薄(1-2纳米)的介质层(二氧化硅)来实现的。电荷收集区域包括重掺杂的a-si或多si层，在其上形成金属接触。尽管不同的材料可以根据其钝化性能来钝化接触面结构，但在界面处结合薄硅氧化物层和重掺杂多硅层作为接触表面是迄今为止最成功的组合。

综上，本申请制备方法得到的P型IBC电池相对于现有技术具备以下优势：

1、所述P型IBC电池背面的N+区与硅片之间具有界面钝化层，所述界面钝化层为依次沉积的超薄氧化硅层和多晶硅层；该界面钝化层能够有效降低表面复合和金属接触复合。

2、所述P+区的电极为银铝电极，有效缓解了现有P+区铝电极中的铝直接与硅接触导致增加金属复合的问题。

3、所述银铝电极与硅片之间存在硼掺杂，硼掺杂的优势是提高硅片的掺杂浓度，提升PN结的深度，进而提升电池效率。

由上述1～3的改进得到，本申请制得的P型IBC电池能够有效缓解现有P型IBC电池P+区金属复合较大，严重影响电池效率提升的问题。经检测新工艺流程的电池片效率相比于常规工艺的效率可提升0.624％。

在本发明的一种优选实施方式中，所述制备方法包括以下步骤：

(a)抛光：选取P型硅片进行双面碱抛作为基底；

(b)界面钝化：在碱抛后的硅片背面依次沉积超薄氧化硅层和多晶硅层形成钝化接触结构；

(c)磷扩：对界面钝化后的P型硅片进行双面磷扩；

磷扩处理后，P型硅片的方阻在30Ω/sq，ECV的结深在0.8μm；

(d)激光开槽：在磷扩后的P型硅片背面进行激光开槽；

(e)制绒：将激光开槽后的P型硅片进行链式处理，随后在P型硅片的正面进行制绒；

(f)硼扩：将制绒后的P型硅片背面激光开槽区域印刷硼硅浆料，烘干后热扩散，使硼浆内的硼硅扩散至硅片表面；

(g)SE激光掺杂：对硼扩后的P型硅片进行激光SE处理，SE后的方阻65Ω/sq；

(h)清理：使用低功率的激光清除P+区印刷扩散后多余的硼硅浆料；

(i)氧化退火：将激光清理后的片子进行氧化退火；氧化退化后P型硅片的方阻为50Ω/sq；

(j)ALD并镀膜：将氧化后的P型硅片清洗后进行双面ALD工艺，然后在P型硅片的正背面镀氮化硅膜。

(k)丝网印刷：对镀膜后的P型硅片进行丝网印刷电极；

其中：主栅印刷银浆，激光开槽P+区域印刷银铝浆，非激光开槽N+区域印刷银浆；

(l)烧结：将印刷后的P型硅片在778℃条件下烧结，得到P型IBC电池。

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(a)碱抛的温度为65℃，时间为320s。

优选地，碱抛剂由KOH、碱抛添加剂和纯水组成。

更优选地，所述碱抛剂的组成为：25L浓KOH+6L添加剂(碱抛添加剂)+420L纯水，所述碱抛添加剂为拓邦BP21V40。

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(d)激光开槽的激光打标速度为40000mm/秒，激光功率50w，频率1200Hz；

激光开槽后开槽的线宽为250μm，深度1.5μm。

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(f)硼扩的热扩散的温度为920～1050℃。

作为一种优选的实施方式，在上述920～1050℃温度条件下热扩散，可以在硅片正面与正电极接触的区域形成7.3×E18atoms/cm

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(g)SE激光掺杂的功率为60w，速度40000mm/min。

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(l)烧结的温度为772℃，时间为2s。

根据本发明的一个方面，一种根据上述P型IBC电池的制备方法制得的P型IBC电池。

本发明提供的P型IBC电池由上述P型IBC电池的制备方法制备得到，该P型IBC电池能够有效缓解现有P型IBC电池P+区金属复合较大，严重影响电池效率提升的问题。经检测新工艺流程的电池片效率相比于常规工艺的效率可提升0.624％。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的P型IBC电池的制备方法包括抛光、LP、磷扩、激光开槽、制绒、氧化退化、镀膜、印刷和烧结的步骤；其中：本申请在制绒后还包括在P型硅片背面的激光开槽P+区域进行硼扩和SE激光掺杂的步骤，通过上述硼扩和SE激光掺杂的步骤，能够有效提高硅片的掺杂浓度，提升PN结的深度，进而提升电池效率。此外，本申请采用丝网印刷的方式对激光开槽P+区域印刷银铝浆，从而也避免了现有P+区铝电极中的铝直接与硅接触导致增加金属复合的问题。

本发明提供的P型IBC电池，该P型IBC电池能够有效缓解现有P型IBC电池P+区金属复合较大，严重影响电池效率提升的问题。经检测新工艺流程的电池片效率相比于常规工艺的效率可提升0.624％。

附图说明

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，显而易见地，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。

图1为本发明实施例1提供的P型IBC电池结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面将结合实施例和对比例对本发明的技术方案进行进一步地说明。

实施例1

一种P型IBC电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1、抛光：取182*182(mm)的P型硅片，进行碱抛，碱抛的效果是双面都是抛光的，显微镜下测试形貌的方块的大小是8-10μm。

碱抛条件为：在(25L浓KOH+6L添加剂(碱抛添加剂)+420L纯水，320s，65℃)条件下进行；

所述碱抛添加剂为拓邦BP21V40；

2、LP：取碱抛后的片子进行LP工艺(单插)，在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层多晶硅薄层，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。

LP工艺的参数为：温度550℃，时间1200s，硅烷300sccm；

3、磷扩：取LP后的片子进行磷扩。磷扩后的方阻在30Ω/sq，ECV的结深在0.8μm。

磷扩的工艺为：温度890℃，时间1200s，三氯氧磷800sccm.

4、激光开槽：所述激光开槽的激光打标速度40000mm/s，激光功率50w，频率1200Hz，激光后槽的宽度250μm，深度1.5μm。

5、SSE+制绒：取激光后的片子，进行链式后再进行槽式制绒。

链式的条件(2％的盐酸+5％的氢氟酸)；制绒的条件(浓KOH碱液10升，添加剂3L，水400升，温度80℃，650s)正面出绒面，背面的抛光无出绒。

6、印刷硼硅浆并管式扩散：取制绒后的片子，用定制图形的网版(激光开膜区域)进行印刷硼硅浆料，印刷后的片子进行烘干，在进行炉管内进行高温推进，使硼浆内的硼硅扩散至硅片表面，形成高浓度掺杂。

热扩散的温度可以为920～1050℃，即可以在硅片正面与正电极接触的区域形成7.3×E18atoms/cm3的硼掺杂浓度。

7、SE：取硼扩后的片子进行激光SE，SE后的方阻65欧姆。

8、清理：取SE后的片子使用低功率的激光进行清除P+区印刷扩散后多余的硼硅浆料。

9、氧化：取激光清理后的片子，进行氧化退化工艺。氧化退化工艺的方阻50欧姆。

所述氧化退化的具体工艺为：温度1050℃，时间1200s，氧气的流量15000sccm。

进行氧化退化的目的主要是高温推进，让扩散的硼重新分布。

10、ALD+正背膜：取氧化后的片子，先经过3％的HCL后进行双面ALD工艺和正背面的镀膜(正背面氮化硅膜)。

所述双面ALD工艺为沉积氧化铝层，ALD的工艺参数为：温度255℃，TMA的流量15sccm、氧气的流量12sccm、时间210s。

11、印刷：取镀膜后的电池片进行丝网印刷。(主栅印刷银浆，激光开槽P+区域印刷银铝浆，非激光开槽N+区域印刷银浆)

所述银铝浆中银的固含量为75％-82％，铝的固含量为1％-2％。

12、烧结：印刷后的片子在最高温度778℃条件下，进行烧结2s，得到P型IBC电池。

图1为本实施例提供的P型IBC电池结构示意图。

实施例2

一种P型IBC电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1、同实施例1。

2、磷扩：取LP后的片子进行磷扩。磷扩后的方阻在30Ω/sq，ECV的结深在0.8μm。

磷扩的工艺为：温度890℃，时间1200s，三氯氧磷800sccm.

3、激光开槽：所述激光开槽的激光打标速度40000mm/s，激光功率50w，频率1200Hz，激光后槽的宽度250μm，深度1.5μm。

4、SSE+制绒：取激光后的片子，进行链式后在进行槽式制绒。

链式的条件(2％的盐酸+5％的氢氟酸)；制绒的条件(浓KOH碱液10升，添加剂3L，水400升，温度80℃，650s)正面出绒面，背面的抛光无出绒。

5、印刷硼硅浆并管式扩散：取制绒后的片子，用定制图形的网版(激光开膜区域)进行印刷硼硅浆料，印刷后的片子进行烘干，在进行炉管内进行高温推进，使硼浆内的硼硅扩散至硅片表面，形成高浓度掺杂。

热扩散的温度可以为920～1050℃，即可以在硅片正面与正电极接触的区域形成7.3×E18atoms/cm

6、SE：取硼扩后的片子进行激光SE，SE后的方阻65欧姆。

7、清理：取SE后的片子使用低功率的激光进行清除P+区印刷扩散后多余的硼硅浆料。

8、氧化：取激光清理后的片子，进行氧化退化工艺。氧化退化工艺的方阻50欧姆。

所述氧化退化的具体工艺为：温度1050℃，时间1200s，氧气的流量15000sccm。

进行氧化退化的目的主要是高温推进，让扩散的硼重新分布。

9、ALD+正背膜：取氧化后的片子，先经过3％的HCL后进行双面ALD工艺和正背面的镀膜(正背面氮化硅膜)。

所述双面ALD工艺为沉积氧化铝层，ALD的工艺参数为：温度255℃，TMA的流量15sccm、氧气的流量12sccm、时间210s。

10、印刷：取镀膜后的电池片进行丝网印刷。主栅印刷银浆，激光开槽P+区域印刷银铝浆，非激光开槽N+区域印刷银浆。

11、烧结：印刷后的片子在最高温度778℃条件下，进行烧结2s，得到P型IBC电池。

本对比例与实施例1的不同在于：不包括碱抛后的硅片背面依次沉积超薄氧化硅层和多晶硅层的步骤(实施例1中步骤2)。

对比例1

一种P型IBC电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1～5、同实施例1。

6、ALD+正背膜：取氧化后的片子，先经过3％的HCL后进行双面ALD工艺和正背面的镀膜(正背面氮化硅膜)。

所述双面ALD工艺为沉积氧化铝层，ALD的工艺参数为：温度255℃，TMA的流量15sccm、氧气的流量12sccm、时间210s。

7、印刷：取镀膜后的电池片进行丝网印刷。

主栅印刷银浆，P区要先激光开槽，印刷铝浆，N区印刷银浆。

8、烧结：印刷后的片子在最高温度778℃条件下，进行烧结2s，得到P型IBC电池。

本对比例与实施例1的不同在于：不包括硼扩和SE激光掺杂的步骤，且P区印刷铝浆。

对比例2

本对比例除步骤11为：

“11、印刷：取镀膜后的电池片进行丝网印刷。主栅印刷银浆，激光开槽P+区域印刷铝浆，非激光开槽N+区域印刷银浆。”

外，其余同实施例1。

注：本对比例包括实施例1中的硼扩和SE激光掺杂步骤，与实施例1的不同仅在于P区印刷铝浆。

对比例3

一种P型IBC电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1～5、同实施例1。

6、ALD+正背膜：取氧化后的片子，先经过3％的HCL后进行双面ALD工艺和正背面的镀膜(正背面氮化硅膜)。

所述双面ALD工艺为沉积氧化铝层，ALD的工艺参数为：温度255℃，TMA的流量15sccm、氧气的流量12sccm、时间210s。

7、印刷：取镀膜后的电池片进行丝网印刷。

主栅印刷银浆，P区要先激光开槽，印刷银铝浆，N区印刷银浆。

8、烧结：印刷后的片子在最高温度778℃条件下，进行烧结2s，得到P型IBC电池。

本对比例与实施例1的不同在于：不包括硼扩和SE激光掺杂的步骤。在印刷步骤本对比例与实施例1相同，在P区印刷银铝浆。

实验例1

为表明本申请制备方法得到的P型IBC电池具有电池效率高的优势，申请人对实施例1、2以及对比例1～3制得的P型IBC电池进行了检测，具体如下：

注：新工艺流程的电池片(实施例1)的效率比常规工艺(对比例1)的效率提升0.624％。

综上所述，本申请制备方法得到的P型IBC电池相对于现有技术具备以下优势：

1、所述P型IBC电池背面的N+区与硅片之间具有界面钝化层，所述界面钝化层为依次沉积的超薄氧化硅层和多晶硅层；该界面钝化层能够有效降低表面复合和金属接触复合。

2、所述P+区的电极为银铝电极，有效缓解了现有P+区铝电极中的铝直接与硅接触导致增加金属复合的问题。

3、所述银铝电极与硅片之间存在硼掺杂，硼掺杂的优势是提高硅片的掺杂浓度，提升PN结的深度，进而提升电池效率。

由上述1～3的改进得到，本申请制得的P型IBC电池能够有效缓解现有P型IBC电池P+区金属复合较大，严重影响电池效率提升的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。