一种高效IBC电池的制备方法与流程

本发明属于太阳能电池
技术领域：
，涉及一种高效ibc电池的制备方法。
背景技术：
：随着化石能源的快速消耗，太阳能作为可再生能源，是人类未来主要依靠的能源之一。太阳能电池作为清洁能源的典型代表，越来越多的受到世界各国的重视，全球安装量也在逐年上升。近几年，随着太阳能电池技术的快速发展，电池的成本在快速下降，度电成本已经逐渐接近火电发电成本。光伏行业的目标仍然是不断的提高电池效率，降低度电成本，达到可以直接与火电竞争的水平。n型硅太阳能电池是未来电池的趋势，而在众多n型太阳能电池结构中，ibc电池因其效率高、美观，被行业认为是未来电池最优前景的技术方向之一。目前ibc电池生产流程繁琐，有超过20步的生产流程，并且需要用光刻掩膜技术来形成分立的pn结，这就导致生产成本显著提高，又因为工艺流程多，产品的a级品率无法保证，在和其他高效电池的竞争中劣势明显。因此只有缩短工艺流程，减少半导体设备及技术的使用，多采用目前常用的光伏常规廉价设备，才能让ibc这项技术得到广泛推广和使用。本发明旨在减少ibc电池工艺流程，取消半导体用的掩膜技术，降低ibc电池生产难度，使该技术在众多高效电池中表现出竞争力。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、低成本的高效ibc电池的制备方法，该方法制备的ibc电池效率高、电学性能优异，显著的减少ibc电池的制备步骤，降低ibc电池的生产成本，提高产品的市场竞争力。本发明的技术方案如下：一种高效ibc电池的制备方法，包括以下步骤：a.n型硅片制绒后用碱液进行单面抛光；b.抛光后的硅片进行双面的硼扩散，抛光面上生长氮化硅薄膜；c.激光去除抛光面的硼硅玻璃和氮化硅薄膜；d.激光去除氮化硅薄膜后，将硅片置于碱液和助剂中腐蚀；e.腐蚀后的硅片经过清洗，在臭氧水溶液中进行湿法氧化；f.将氧化后的硅片进行抛光面的离子注入，注入后的硅片进行退火；g.用氢氟酸清洗掉硅片上表面的硼硅玻璃，刻蚀面的硼硅玻璃和氮化硅膜，将去除掉硼硅玻璃和氮化硅膜的硅片进行硝酸湿法氧化；h.湿法氧化后的硅片，双面生长氧化铝和氮化硅薄膜，对硅片背面进行丝网印刷，p型区域采用银浆，n型区域采用具有烧蚀性的铝浆，烧结后即得ibc电池。进一步的，所述碱液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的一种。进一步的，所述助剂包括以下组分：磺基丁二酸二乙酯钠盐0.1-0.2wt%、聚乙二醇0.05-0.2wt%、聚乙烯吡咯烷酮0.02-0.05wt%、烷基酚聚氧乙烯醚0.01-0.05%wt以及余量的水。进一步的，所述步骤a中，硅片制绒后表面形成1-3μm的金字塔，碱液浓度为5-35wt%，抛光温度为60-80℃。进一步的，所述步骤b中，硼扩散后硅片表面的方阻为80-130ω/sq，硼的表面浓度为1e19cm-3，pn结的结深为500nm-1.5μm；氮化硅薄膜的厚度为60-140nm，折射率为1.8-3.1。进一步的，所述步骤d中，助剂和碱液的体积比为1-2%，碱液浓度为3-10wt%，腐蚀时间为2-5分钟，腐蚀温度为60-80℃。进一步的，所述步骤e中，氧化时间为5-10min。进一步的，所述步骤f中，注入的剂量为1.5e15-3.0e15cm-3，注入能量为10kv；退火后硅片n型区的方阻为80-120ω/sq，pn结的深度为200-500nm。进一步的，所述步骤g中，氢氟酸浓度为20-30v/v%，硝酸浓度为61-68wt%，氧化时间为10-15分钟，氧化温度为50-100℃。进一步的，所述步骤h中，氧化铝的厚度为3-5nm，氮化硅薄膜厚度为75-80nm。本发明具有如下有益效果：本发明ibc电池以氮化硅作为掩膜，采用碱液高温腐蚀硅片形成p区和n区的gap，通过在碱液高温腐蚀的过程中添加助剂，使硅片获得更好的腐蚀效果，腐蚀后的凹坑表面平整度极佳，促进形成更平整的腐蚀表面，解决了硅片在碱腐蚀过程中，易在蚀坑中形成金字塔，导致表面不平整的问题，保证了后期丝网印刷的质量，提高了烧结后浆料与硅片接触的紧密性。本发明的制备方法可采用行业现有设备完成，制备成本与现有高效电池接近，制备得到的ibc电池效率高于现有高效电池。附图说明图1为本发明实施例1中硅片经步骤d腐蚀前的镜检图；图2为本发明实施例1中硅片经步骤d腐蚀后的镜检图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。实施例1一种高效ibc电池的制备方法，包括以下步骤：a.n型硅片制绒后表面形成2μm的金字塔，用碱液进行单面抛光，碱液浓度为25wt%，抛光温度为70℃；b.抛光后的硅片进行双面的硼扩散，硼扩散后硅片表面的方阻为110ω/sq，硼的表面浓度为1e19cm-3，pn结的结深为1.5μm，抛光面上生长氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为120nm，折射率为2.7；c.激光去除抛光面的硼硅玻璃和氮化硅薄膜，线宽为150μm；d.激光去除氮化硅薄膜后，将硅片置于碱液和助剂中腐蚀，助剂和碱液的体积比为2%，碱液浓度为5wt%，腐蚀时间为3分钟，腐蚀温度为70℃；e.腐蚀后的硅片经过清洗，在臭氧水溶液中进行湿法氧化，氧化时间为8min；f.将氧化后的硅片进行抛光面的离子注入，注入的剂量为3.0e15cm-3，注入能量为10kv，注入后的硅片进行退火，退火后硅片n型区的方阻为100ω/sq，pn结的深度为350nm；g.用浓度为25v/v%的氢氟酸清洗掉硅片上表面的硼硅玻璃，刻蚀面的硼硅玻璃和氮化硅膜，将去除掉硼硅玻璃和氮化硅膜的硅片进行硝酸湿法氧化，硝酸浓度为65wt%，氧化时间为12分钟，氧化温度为80℃；h.湿法氧化后的硅片，双面生长氧化铝和氮化硅薄膜，氧化铝的厚度为4nm，氮化硅薄膜厚度为78nm，对硅片背面进行丝网印刷，p型区域采用银浆，n型区域采用具有烧蚀性的铝浆，烧结后即得ibc电池。其中，所述碱液中的碱为四甲基氢氧化铵。所述助剂包括以下组分：磺基丁二酸二乙酯钠盐0.15wt%、聚乙二醇0.1wt%、聚乙烯吡咯烷酮0.03wt%、烷基酚聚氧乙烯醚0.03%wt以及余量的水。实施例2一种高效ibc电池的制备方法，包括以下步骤：a.n型硅片制绒后表面形成1μm的金字塔，用碱液进行单面抛光，碱液浓度为5wt%，抛光温度为60℃；b.抛光后的硅片进行双面的硼扩散，硼扩散后硅片表面的方阻为80ω/sq，硼的表面浓度为1e19cm-3，pn结的结深为500nm，抛光面上生长氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为60nm，折射率为1.8；c.激光去除抛光面的硼硅玻璃和氮化硅薄膜，线宽为100μm；d.激光去除氮化硅薄膜后，将硅片置于碱液和助剂中腐蚀，助剂和碱液的体积比为1%，碱液浓度为3wt%，腐蚀时间为2分钟，腐蚀温度为60℃；e.腐蚀后的硅片经过清洗，在臭氧水溶液中进行湿法氧化，氧化时间为5min；f.将氧化后的硅片进行抛光面的离子注入，注入的剂量为1.5e15cm-3，注入能量为10kv，注入后的硅片进行退火，退火后硅片n型区的方阻为80ω/sq，pn结的深度为200nm；g.用浓度为20v/v%的氢氟酸清洗掉硅片上表面的硼硅玻璃，刻蚀面的硼硅玻璃和氮化硅膜，将去除掉硼硅玻璃和氮化硅膜的硅片进行硝酸湿法氧化，硝酸浓度为61wt%，氧化时间为10分钟，氧化温度为50℃；h.湿法氧化后的硅片，双面生长氧化铝和氮化硅薄膜，氧化铝的厚度为3nm，氮化硅薄膜厚度为75nm，对硅片背面进行丝网印刷，p型区域采用银浆，n型区域采用具有烧蚀性的铝浆，烧结后即得ibc电池。其中，所述碱液中的碱为氢氧化钠。所述助剂包括以下组分：磺基丁二酸二乙酯钠盐0.1wt%、聚乙二醇0.05wt%、聚乙烯吡咯烷酮0.02wt%、烷基酚聚氧乙烯醚0.01%wt以及余量的水。实施例3一种高效ibc电池的制备方法，包括以下步骤：a.n型硅片制绒后表面形成3μm的金字塔，用碱液进行单面抛光，碱液浓度为35wt%，抛光温度为80℃；b.抛光后的硅片进行双面的硼扩散，硼扩散后硅片表面的方阻为130ω/sq，硼的表面浓度为1e19cm-3，pn结的结深为1.5μm，抛光面上生长氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为140nm，折射率为3.1；c.激光去除抛光面的硼硅玻璃和氮化硅薄膜，线宽为250μm；d.激光去除氮化硅薄膜后，将硅片置于碱液和助剂中腐蚀，助剂和碱液的体积比为2%，碱液浓度为10wt%，腐蚀时间为5分钟，腐蚀温度为80℃；e.腐蚀后的硅片经过清洗，在臭氧水溶液中进行湿法氧化，氧化时间为10min；f.将氧化后的硅片进行抛光面的离子注入，注入的剂量为3.0e15cm-3，注入能量为10kv，注入后的硅片进行退火，退火后硅片n型区的方阻为120ω/sq，pn结的深度为500nm；g.用浓度为30v/v%的氢氟酸清洗掉硅片上表面的硼硅玻璃，刻蚀面的硼硅玻璃和氮化硅膜，将去除掉硼硅玻璃和氮化硅膜的硅片进行硝酸湿法氧化，硝酸浓度为68wt%，氧化时间为15分钟，氧化温度为100℃；h.湿法氧化后的硅片，双面生长氧化铝和氮化硅薄膜，氧化铝的厚度为5nm，氮化硅薄膜厚度为80nm，对硅片背面进行丝网印刷，p型区域采用银浆，n型区域采用具有烧蚀性的铝浆，烧结后即得ibc电池。其中，所述碱液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的一种。所述助剂包括以下组分：磺基丁二酸二乙酯钠盐0.2wt%、聚乙二醇0.2wt%、聚乙烯吡咯烷酮0.05wt%、烷基酚聚氧乙烯醚0.05%wt以及余量的水。对本发明高效ibc的制备方法制备的实施例1-3和对比例1（普通市售高效ibc电池）进行电学性能检测，检测结果见下表。样品硅片规格uoc(v)jsc(ma/cm2)ff(%)ncell(%)实施例1n型m20.69141.6580.223.05%实施例2n型m20.68741.5779.822.96%实施例3n型m20.69641.8280.723.21%对比例3n型m20.67441.2378.322.18%可见，本发明制备的ibc电池效率高、电学性能优异。用显微镜观察本发明实施例1中硅片经步骤d腐蚀前后的表面形貌，如图1-2所示，腐蚀后的硅片表面平整，助剂的加入显著改善了腐蚀的效果。本发明高效ibc电池的制备方法，该方法制备的ibc电池效率高、电学性能优异，显著的减少ibc电池的制备步骤，降低ibc电池的生产成本，提高产品的市场竞争力。当前第1页12