一种MWT太阳能电池的制备方法与流程

本发明涉及一种电池的制备方法，尤其是一种mwt太阳能电池的制备方法，属于mwt太阳能电池组件加工技术领域。

背景技术：

金属穿孔卷绕硅太阳能电池(mwt)因其效率高，遮光面积小以及更好的外观特点以及易于现有传统晶硅工艺整合受到越来越多的关注。mwt硅太阳能电池是通过激光钻孔将正面收集的能量穿过电池转移至电池背面，以减少遮光面积来达到提高转换效率的目的。例如cn201410016190.6提供了一种mwt的低成本制备方法，在传统晶硅电池的制作流程上增加两道工序，即：制绒前激光打孔和扩散后掩膜印刷。在目前已有的硅基体高效电池技术中，钝化发射极及背表面电池(perc电池)通过增加背面al2o3层的钝化，将提升电池效率的工艺移至电池背面，因此其与其他的高效电池技术及新的提高电池效率的制造工艺有非常好的兼容性。perc电池可与其他高效技术同时整合在硅太阳电池的生产制造中。如cn201711469159.8，提供了mwt电池与perc工艺叠加的制备方法，实现电池效率的提升。但perc电池镀al2o3钝化工艺对电池背面洁净度要求非常高，故刻蚀清洗工艺至关重要，而mwt电池制备过程中的掩膜工艺需要在刻蚀工序中清洗掉，常规掩膜使用石蜡，实际生产过程中碱和二乙二醇单丁醚对其清洗效果对perc工艺来说并不理想，导致mwt与高效perc工艺的叠加没有达到最优的电池效率结果，这是一个亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的电池效率提升不足的问题，提出一种mwt太阳能电池的制备方法，提高mwt太阳能电池的效率。

本发明通过以下技术方案解决技术问题：包括将硅片经打孔，制绒和扩散步骤后刻蚀再经过氧化退火，背钝化，正面镀膜，激光开槽，丝网印刷和烧结形成欧姆接触的步骤最终得到mwt太阳能电池；所述刻蚀步骤去除硅片背面及四边侧面的磷硅玻璃，再加反应液进行碱抛光，得到反射率为40-50％的背表面。

上述方法的刻蚀步骤中，所述反应液为koh、naoh、有机碱中的一种和抛光剂组合，碱抛光的反应温度在50-70℃，反应时间为100-500s。用体积比为2-5％的hf溶液去除磷硅玻璃。

具体步骤如下：

第一步、打孔，在硅片上按照n×n孔洞点阵图形进行激光打孔；

第二步、制绒，采用常规化学清洗和织构化方法进行清洗和织构化，去除硅片表面的损伤层，降低光生载流子的复合速率；同时在硅片表面形成提高光吸收的均匀绒面；

第三步、扩散，将制绒后的硅片背对背放置进行单面磷扩散；

第四步、刻蚀，在水膜保护下，去除扩散后的硅片背面及四边侧面的磷硅玻璃，再对硅片进行碱抛光，获得反射率为40-50％的背表面；

第五步、氧化退火，将刻蚀后的硅片背对背放置于石英舟中，进行氧化退火；

第六步、背面钝化，先于硅片背面沉积钝化层，再于钝化层上制作氮化硅钝化减反射膜；

第七步、正面镀膜，于硅片正面镀上减反射膜；

第八步、激光开槽，于硅片背面进行激光开槽；

第九步、丝网印刷，于硅片背面进行正电极点、堵孔导电浆料负极点、铝背场和正面副栅线印刷；

第十步、烧结，烧结固化硅片正、背面浆料，形成良好的欧姆接触。

进一步地，所述第一步中，打孔形成直径为0.1-0.3mm的圆形孔洞。

所述第三步中，扩散温度为800-850℃，扩散时间为50-90min，方阻为70-100ω/□。

所述第五步中，氧化退火温度为650-800℃。

所述第六步中，使用pecvd或ald沉积al2o3钝化层，al2o3钝化层的厚度为3-30nm；所述氮化硅钝化减反射膜的厚度为80-150nm。

所述第七步中，减反射膜的膜厚为60-90nm，折射率2.0-2.3。

所述第八步中，开槽宽度为40-100μm，间距1.0-5.0mm。

本发明的刻蚀工序使用链式去磷硅玻璃(psg)和槽式碱抛光工艺，可直接减少掩膜印刷工序，因为去psg使用hf浓度较低且有水膜保护，孔洞内的磷硅玻璃层保存完整，在碱抛光时，磷硅玻璃层和抛光剂的共同作用下可保护空洞内p-n，不会造成电池漏电情况。节省掩膜工序后，没有石蜡等有机物的影响硅片更易清洗，硅片洁净度也大大提高，槽式机台规避了抛光面与滚轮、皮带的接触，减少对硅片的污染。

本发明中链式去psg和槽式碱抛光工艺代替酸刻蚀工艺，杜绝氮排放，完全不使用硝酸、二乙二醇单丁醚且hf用量减少，减少废水处理成本，解决环保问题。

本发明中槽式碱抛光工艺的硅片背面抛光效果比酸刻蚀工艺更优越，较低的减重，降低碎片风险；更高的背面反射率，提高长波段的内部反射效果，有利于钝化膜al2o3的均匀沉积，提高对硅片的钝化效果，与现有技术相比，电池效率增益至少0.15％。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为mwt+perc电池结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

本实施例按照图1中的流程制备mwt太阳能电池，具体步骤是：

1、硅片：采用太阳能级p型单晶硅片作为衬底。

2、激光打孔：按照6×6孔洞点阵图形，使用激光器在硅片上打孔，形成直径为0.15mm的圆形孔洞。

3、制绒：将打孔后硅片采用碱制绒形成均匀的金字塔绒面，反射率11.2％。

4、扩散：将制绒后硅片背对背放置进行单面磷扩散，扩散温度为850℃，扩散时间为90min，方阻为90ω/□。

5、刻蚀：1)扩散后硅片使用链式机台在水膜保护下，用体积比为2-5％的hf溶液和滚轮带液的方式去除硅片背面及四边侧面磷硅玻璃(psg)，磷硅玻璃是磷扩散的副产物，可用hf溶液去除。2)去除psg后使用槽式机台对硅片进行碱抛光，反应液为碱(koh或naoh或有机碱)和抛光剂在50-70℃反应100-500s，获得反射率为40-50％的背表面。

6、氧化退火：将刻蚀后硅片背对背放置于石英舟在退火炉中650-800℃进行氧化退火。

7、背钝化：使用pecvd或ald沉积al2o3钝化层，厚度为3-30nm；在al2o3层上面使用pecvd制作80-150nm厚的氮化硅钝化减反射膜。

8、正面镀膜：硅片正面使用pecvd镀sinx减反射膜，膜厚为60-90nm，折射率2.0-2.3。

9、激光开槽：硅片背面进行激光开槽，开槽宽度40-100μm，间距1.0-5.0mm。

10、丝网印刷：1)背面正电极点印刷2)堵孔导电浆料负极点印刷3)铝背场印刷4)正面副栅线印刷

11、烧结：通过烧结炉高温烧结固化正背面浆料，形成良好的欧姆接触。

12、测试分选。

mwt+perc电池结构如图2所示，1为正银栅线，2为正银电极点，3为正面氮化硅减反膜，4为n型发射极，5为p型si基体，6为局部bsf区，7为al2o3钝化膜，8为背面氮化硅膜，9为铝背场，10为正电极点，11为堵孔负电极点。

本实施例在刻蚀工序使用链式去psg和槽式碱抛光工艺，扩散后不需要掩膜保护，可解决以下问题：

1、mwt+perc工艺中扩散后需要印刷掩膜以保护激光打孔孔洞中的p-n结，在刻蚀工序中先进行硅片背面和侧面酸刻蚀抛光，再经碱槽清洗掉掩膜，但掩膜的清洗窗口相对较窄，对于单晶perc来说清洁度要求更高，清洗难度更大，进而影响钝化效果且使用酸进行刻蚀抛光平整度较差，对钝化膜的沉积也有一定的影响。

2、酸刻蚀工艺使用高浓度的硝酸、氢氟酸等强酸，酸耗量大，含氮氧化物废水的处理成本非常高，环保压力较大。

3、掩膜清洗过程中使用二乙二醇单丁醚，其耗量和废水处理问题也增加生产成本和环保成本。

对比例

本对比例采用现有方法制备mwt太阳能电池，具体步骤是：

1、硅片：采用太阳能级p型单晶硅片作为衬底。

2、激光打孔：按照6×6孔洞点阵图形，使用激光器在硅片上打孔，形成直径0.15mm的圆形孔洞。

3制绒：采用碱制绒形成均匀的金字塔绒面，反射率11.2％。

4、扩散：背对背放置进行单面磷扩散，扩散温度为830℃，扩散时间为90min，方阻为90ω/□。

5、掩膜：在非扩散面孔洞处印刷掩膜，起到堵孔的效果。所用的掩膜浆料为石蜡或抗酸高分子材料，膜厚为10μm。

6、刻蚀：使用体积比50％的硝酸和18％氢氟酸混合液进行酸刻蚀，减重0.35g，反射率32-35％；并使用碱和二乙二醇单丁醚去除背面及孔洞内的掩膜浆料。

7、氧化退火：将刻蚀后硅片背对背放置于石英舟在退火炉中650℃进行氧化退火。

8、背钝化：使用pecvd或ald沉积al2o3钝化层，厚度为3-30nm；在al2o3层上面使用pecvd制作80-150nm厚的氮化硅钝化减反射膜。

9、正面镀膜：硅片正面使用pecvd镀sinx减反射膜，膜厚为60-90nm，折射率2.0-2.3。

10、激光开槽：硅片背面进行激光开槽，开槽宽度40-100μm，间距1.0-5.0mm。

11、丝网印刷：1)背面正电极点印刷2)堵孔导电浆料负极点印刷3)铝背场印刷4)正面副栅线印刷。

12、烧结：通过烧结炉高温烧结固化正背面浆料，形成良好的欧姆接触。

13、测试分选。

对上述实施例和对比例进行光电性能及良率统计，测试结果：本发明方法制备的电池最终电性能提升了0.15％，良率提升5％。可见本发明的制备方法可以提高mwt太阳能电池的效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。