双氧化层PERC电池的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种双氧化层PERC电池。

背景技术：

光伏电池的转换效率是衡量电池质量的重要标准。提高电池效率、降低生产成本仍是目前以及未来光伏行业的首要任务。PERC电池，即发射极及背面钝化电池(Passivated Emitter and Rear Cell)，利用Al2O3等钝化材料对电池背面进行钝化，可以有效降低背表面复合，提高开路电压(Voc)，增加背表面反射，提高短路电流(Isc)，从而提升电池转换效率。

电池结构特点是：(1)电池的背面需沉积钝化膜；(2)背场的铝浆直接覆盖在背面钝化膜上，与硅基体形成局部接触。该结构使得电池具有以下优点：(1)电池背面具有更低的复合速度，可获得更高的开路电压；(2)具有更优的红外背反射性能，可提高短路电流；(3)串联电阻增加，填充因子(FF)相对较低。

目前单晶PERC电池工艺流程为：(1)碱制绒(2)磷扩散(3)背面酸酸抛光(4)沉积氧化铝(5)正背面镀SiNx(6)背面沉积钝化膜(7)背面激光开槽(8)金属化(9)烧结(10)测试。单晶碱制绒的绒面为“金字塔”结构，尺寸为1-3μm，“金字塔”塔尖和棱边较为尖锐，悬挂键密集，降低少子寿命，且不利于钝化层的均匀分布，影响钝化效果，造成开压降低，影响电池效率。因此，有必要去掉金字塔塔尖和棱角，对金字塔绒面进行圆滑处理。目前圆滑硅片表面金字塔结构主要是利用湿化学腐蚀法，利用酸碱对金字塔绒面进行圆滑。但湿化学腐蚀法反应较为剧烈，不易控制。此外，化学腐蚀后的废水容易对环境造成污染，还需要额外的处理，综合成本较高。

此外，PERC电池主要采用ALD法在背面制备三氧化二铝薄膜的方式，所制氧化铝厚度通常在几纳米，这就要求背面要具有良好的平整性，目前方法主要是对背面进行抛光处理。抛光工艺有酸抛光和碱抛光工艺两种。碱抛光工艺处理的PERC电池背面较常规酸抛平整，有利于背钝化以及背面接触。提高了电池的少子寿命及开路电压，同时背面形成镜面增加了长波的内反射，也提升了短路电流，所制电池较常规酸抛工艺效率提升0.1％以上。此外碱抛光废液容易处理，对环境污染较小，综合成本较低。碱抛光工艺抛光速度较为温和，易于控制，但反应反应时间也较酸抛光长，需要在槽式机中进行。利用槽式机抛光需要将硅片两面完全浸入槽内，容易对正面扩散层造成腐蚀，破坏PN结，大大降低电池效率。为了保护正面不被腐蚀，目前主要采用添加剂和正面镀掩膜两种方式，添加剂效果不太稳定，且其中的有机成分如若去除不干净也易对电池效率造成影响。目前掩膜法主要是是通过等离子体增强化学气相沉积法镀氮化硅掩膜，当氮化硅掩膜致密性较差时，作为碱的腐蚀阻挡层效果并不理想，特别是在绒面尖角处，其氮化硅的覆盖厚度较其他区域要薄，碱液会渗透氮化硅而将其下方的PN结腐蚀掉，从而产生局部漏电，造成电池性能恶化。此外利用氮化硅做掩膜还需增加额外的去掩膜工序，过程繁琐。且镀膜后电池电池洁净度也较差，容易引入杂质缺陷。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种双氧化层PERC电池，不仅正面能够使金字塔绒面尖锐的顶端和棱角平滑，提升电池效率，而且可作为掩膜为背面碱抛光提供保护。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型所采用的技术方案为：一种双氧化层PERC电池，包括单晶硅本体，所述的单晶硅本体的绒面金字塔的表面具有复合氧化层；所述的复合氧化层包括先与绒面金字塔的塔尖以及棱角处反应的湿氧氧化层和后用于碱抛光时起掩膜作用的干氧氧化层；所述的湿氧氧化层设置于干氧氧化层的内侧。

进一步的说，本实用新型所述的干氧氧化层是由干氧制备的致密氧化层；所述的干氧氧化层的厚度为20～30nm。

再进一步的说，本实用新型所述的湿氧氧化层是由湿氧制备的疏松氧化层；所述的湿氧氧化层的厚度为200～300nm。

制备方法，包括以下步骤：

1)将制绒清洗后的硅片放入扩散炉；

2)向炉中分别通入氮气和氧气进行硅片绒面金字塔的干氧氧化；

3)继续通入水蒸气，对硅片绒面金字塔进行湿氧氧化；

4)在绒面金字塔表面形成复合氧化层；下层为湿氧氧化层，上层为干氧氧化层。

进一步的说，本实用新型所述的步骤2)中，通入的氮气包括大氮和小氮；所述的小氮的通入流量为1.2～1.3L/min；所述的大氮的通入流量为2.6～2.7L/min。

再进一步的说，本实用新型所述的步骤3)中，通入的氮气包括大氮和小氮；所述的小氮的通入流量为1.2～1.3L/min；所述的大氮的通入流量为2.6～2.7L/min。

再进一步的说，本实用新型所述的步骤2)中，氧气的通入流量为1.5～2L/min；扩散氧化温度为860～870℃；氧化时间为1小时。

再进一步的说，本实用新型所述的步骤3中，水蒸气的通入流量为3～4L/min；氧气的通入流量为1.5～2L/min；扩散氧化温度为860～870℃；氧化时间为1.5～2小时。

本实用新型的有益效果是：

1、使用本工艺可以制备出没有尖锐的顶角和棱边的单晶硅形貌，降低缺陷态密度，提高少子寿命，从而提升电池转换效率，改善电池漏电。

2、可为碱抛光提供掩膜保护，易去除，不需增加额外工序。

附图说明

图1是发生氧化反应后的金字塔绒面结构侧视图；

图中：1、单晶硅；2、湿氧氧化层；3、干氧氧化层。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

一种具有正面双层氧化层的PERC太阳电池，是将经过制绒后的片子在扩散过程中进行湿氧氧化和干氧氧化，通过调控扩散的温度和时间以及氧气和水蒸气的比例流量，制备湿氧氧化层和干氧氧化层。

如图1所示，单晶硅本体的绒面金字塔的表面具有复合氧化层；复合氧化层包括先与绒面金字塔的塔尖以及棱角处反应的湿氧氧化层和后用于碱抛光时起掩膜作用的干氧氧化层；湿氧氧化层设置于干氧氧化层的内侧。

由于绒面金字塔的塔尖和棱角处悬挂键最为密集，反应活性最高，会优先进行氧化反应。湿氧氧化反应较快，所形成氧化层较厚且疏松，易于去除。

而干氧氧化反应较为缓慢，但所制备的氧化层比较致密，耐腐蚀。通过干氧氧化和湿氧氧化制备的复合氧化层，可在后续碱抛光过程中作为掩膜保护PN不被腐蚀。在后续碱抛光去氧化层过程中，绒面金字塔塔尖和棱角处的氧化层被去掉，可起到平滑金字塔尖锐的顶角和棱角的作用。

所制备的双层氧化层上层为干氧制备的致密氧化层，氧化层厚度为20-30nm，可在碱抛光时作为掩膜；因为氧化层过薄，容易在碱抛光过程中被破坏掉，起不到保护作用；而过厚，工艺时间较长，影响生产产能，且后续去除工艺时间也较长。

下层为湿氧氧化制备的疏松但厚度较大的氧化层，氧化层厚度为200-300nm，在氧化层去除时起到圆滑绒面金字塔塔尖和棱角的作用，氧化层过薄，去除时起不到圆滑绒面金字塔塔尖和棱角的作用；过厚，工艺时间较长，影响生产产能，且不利于控制PN结结深和表面浓度。

使用本工艺不仅可以制备出没有尖锐的顶角和棱边的单晶硅形貌，降低缺陷态密度，提高少子寿命，从而提高电池效率，而且还可为碱抛光过程提供掩膜保护。此外，利用本工艺制备双层氧化层以及的后续去氧化层都与现有的PERC制备工艺兼容，不需要额外的工序，节约成本。

实施例1：

1.将制绒清洗后的硅片放入扩散炉，源温20摄氏度，小氮流量控制在1.2L/min，氧气流量控制在1.5L/min，大氮流量控制在2.6L/min，扩散氧化温度为860摄氏度，干氧氧化1小时。

2.通入水蒸气，进行湿氧氧化，水蒸气流量为3L/min，氧气流量控制在2.0L/min，小氮流量控制在1.2L/min，大氮流量控制在2.6L/min，扩散氧化温度为860摄氏度，氧化时间为1.5小时。

所制的氧化层为上面制备的20nm的致密的干氧氧化层，下层为200nm厚的湿氧氧化层。

实施例2：

1.将制绒清洗后的硅片放入扩散炉，源温20摄氏度，小氮流量控制在1.2L/min，氧气流量控制在2.0L/min，大氮流量控制在2.6L/min，扩散氧化温度为860摄氏度，干氧氧化1小时。

2.通入水蒸气，进行湿氧氧化，水蒸气流量为3L/min，氧气流量控制在2.0L/min，小氮流量控制在1.2L/min，大氮流量控制在2.6L/min，扩散氧化温度为880摄氏度，氧化时间为2小时。

所制的氧化层为上面制备的30nm的致密的干氧氧化层，下层为200nm厚的湿氧氧化层。

实施例3：

1.将制绒清洗后的硅片放入扩散炉，源温20摄氏度，小氮流量控制在1.2L/min，氧气流量控制在2.0L/min，大氮流量控制在2.6L/min，扩散氧化温度为860摄氏度，干氧氧化1小时。

2.通入水蒸气，进行湿氧氧化，水蒸气流量为4L/min，氧气流量控制在2.0L/min，小氮流量控制在1.2L/min，大氮流量控制在2.6L/min，扩散氧化温度为880摄氏度，氧化时间为2小时。

所制的氧化层为上面制备的30nm的致密的干氧氧化层，下层为300nm厚的湿氧氧化层。

以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。