一种钝化接触电池的边缘隔离方法及制备方法与流程

文档序号:22801543发布日期:2020-11-04 04:00阅读:75来源:国知局

本发明涉及一种钝化接触电池,具体涉及一种钝化接触电池的边缘隔离方法及制备方法。



背景技术:

隧穿氧化钝化接触(topcon)电池由于具有优秀的钝化接触性能,逐渐成为典型的新型高效太阳电池。topcon电池制备方法中,在硅片背面隧穿氧化层上方制作掺磷多晶硅层来形成钝化接触层,通常先使用低压化学气相沉积(lpcvd)或等离子体增强化学气相沉积(pecvd)的方法在隧穿氧化层上方生长一层本征非晶硅,再通过磷扩散的方法对本征非晶硅进行掺杂并使本征非晶硅晶化成为多晶硅,接着还需去除硅片正面和侧面的绕镀多晶硅层。

由于磷扩散过程中磷元素不仅会进入非晶硅层和绕镀非晶硅层,还会或多或少的进入硅片背面和侧面隧穿氧化层下方的硅衬底中形成磷掺杂层,而现有topcon电池通常采用去除绕镀多晶硅来达到边缘绝缘,但是,现有去除绕镀多晶硅的方法只能将绕镀多晶硅去除,却无法去除硅片侧面隧穿氧化层下方的磷掺杂层。因此,硅片侧面的磷掺杂层与硅片正面的硼掺杂层和/或背面的钝化接触层相连会导致电池侧面出现严重的漏电,大大降低了电池性能。



技术实现要素:

发明目的:本发明的目的是提出一种钝化接触电池的边缘隔离方法,能够完全实现电池边缘的隔离,能够降低电池漏电。

本发明的另一目的是提出一种包括上述边缘隔离方法的钝化接触电池的制备方法。

技术方案:本发明所采用的技术方案是一种钝化接触电池的边缘隔离方法,在去除绕镀多晶硅后增加两步工序:

去除硅片侧面的隧穿氧化层;

去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层。

优选的,所述去除硅片侧面的隧穿氧化层,采用槽式酸溶液浸泡硅片或链式单面酸洗硅片的方式。

进一步优选的,所述槽式酸溶液浸泡硅片或链式单面酸洗硅片,使用质量百分比浓度为0.02~2%的氢氟酸溶液,时间5~1800s。

优选的,所述去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层,采用槽式碱溶液浸泡硅片或链式单面碱洗硅片的方式。

进一步优选的,所述槽式碱溶液浸泡硅片或链式单面碱洗硅片,使用质量百分比浓度为0.5~10%的碱溶液,温度25~70℃,时间5~1200s。

进一步优选的,所述碱溶液含有0.5~10%比例的碱抛添加剂。

优选的,所述的钝化接触电池的边缘隔离方法,具体包括如下步骤:

(1)对n型硅片依次进行制绒和正面硼扩散;

(2)制备正面掩膜层;

(3)去除硅片背面和侧面绕扩的正面掩膜层和硼发射极;

(4)硅片背面依次制备隧穿氧化层和本征非晶硅层;

(5)磷扩散退火将本征非晶硅层晶化成多晶硅,并在多晶硅表面形成psg;

(6)去除硅片正面和侧面的psg,保留正面掩膜层;

(7)去除硅片正面和侧面的绕镀多晶硅;

(8)去除硅片侧面的隧穿氧化层;

(9)去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层;

(10)去除硅片正面掩膜层及背面psg。

进一步优选的,步骤(2)中,所述正面掩膜层为硼硅玻璃、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种叠加。

一种包括上述边缘隔离方法的钝化接触电池的制备方法,在边缘隔离后还包括正面和背面镀钝化膜、丝网印刷电极和烧结。

由于topcon电池制备过程中磷扩散退火在硅片背面形成掺磷多晶硅,在硅片正面和侧面形成绕镀多晶硅,扩散时磷元素会穿透绕镀多晶硅下方的隧穿氧化层进入硅衬底中形成磷掺杂层,该侧面的磷掺杂层既与硅片正面的硼发射极相连,也与硅片背面的磷掺杂层和钝化接触层相连,导致电池产生严重的漏电,降低了电池的综合电性能。现有topcon电池常采用去除绕镀多晶硅的方式进行边缘隔离,但无法去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层。本发明通过在现有去除topcon电池绕镀多晶硅工序之后,增加两步工序:(1)去除硅片侧面的隧穿氧化层;(2)去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层;不仅能够去除硅片正面和侧面的绕镀多晶硅,还能去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层,从而实现将硅片正面的硼发射极和背面的磷掺杂层及钝化接触层完全隔离,降低电池的边缘漏电。

有益效果:同现有技术相比,本发明具有如下优点:

(1)电池边缘隔离效果彻底干净;

(2)提高了电池的综合电性能;

(3)方法简单,不需要昂贵的设备便可实现,适于产业化推广。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

一种topcon电池的制备方法,包括如下步骤:

(1)对n型硅片依次进行制绒和正面硼扩散;

具体地,硅片正面硼扩散后正面形成硼发射极以及覆盖在硼发射极上方的bsg,此时硅片侧面和背面因绕扩现象也会形成硼发射极和bsg。

(2)制备正面掩膜层;

具体地,硅片正面沉积300nm的sio2作为正面掩膜层,此时硅片侧面和背面也沉积有掩膜层。

作为本实施例的替换,正面掩膜层也可以是氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)、氮氧化硅(sioxny)中的一种或多种叠加,或者直接以正面bsg作为掩膜层。

(3)去除硅片背面和侧面绕扩的正面掩膜层和硼发射极;

具体地,采用氢氟酸水上漂及碱溶液抛光去除,也就是硅片背面朝下同溶液接触,正面覆盖水膜的方式,硅片背面形成半抛光面。

作为本实施例的替换,去除硅片背面和侧面绕扩的正面掩膜层和硼发射极也可以选择酸刻蚀、氢氟酸水上漂及碱溶液抛光、氢氟酸水上漂及碱溶液制绒中的任一种方法。

(4)硅片背面依次制备隧穿氧化层和本征非晶硅层;

具体地,在硅片背面制作厚度3nm隧穿氧化层,在隧穿氧化层上单面沉积厚度300nm本征非晶硅层,由于绕镀现象硅片侧面和正面也会沉积有绕镀非晶硅;

本实施例对隧穿氧化层的制备方式不做限定;

作为本实施例的替换,制备本征非晶硅层可选择单面非晶硅沉积或双面非晶硅沉积。

(5)磷扩散退火将本征非晶硅层晶化成多晶硅,并在多晶硅表面形成psg;

具体地,选用管式磷扩散退火将本征非晶硅晶化成为多晶硅,同时硅片侧面和正面的绕镀非晶硅晶化成为绕镀多晶硅;并在多晶硅表面形成厚度20nm的psg;磷扩散退火后,磷元素不仅会在多晶硅中形成掺杂,也会或多或少的穿透多晶硅下方的隧穿氧化层,在硅片的背面和侧面形成磷掺杂层。

(6)去除硅片正面和侧面的psg,保留正面掩膜层;

具体地,采用氢氟酸水上漂的方法去除硅片正面和侧面的psg,也就是硅片正面朝下同hf溶液接触,背面朝上覆盖有水膜;经过该步骤正面掩膜层剩余厚度为270nm。

(7)去除硅片正面和侧面的绕镀多晶硅;

具体地,采用碱溶液以及碱抛添加剂的混合溶液浸泡去除硅片正面和侧面的多晶硅,保留硅片正面掩膜层、硅片侧面隧穿氧化层、硅片背面psg。

(8)去除硅片侧面的隧穿氧化层;

具体地,将硅片投入质量百分比浓度0.2%的hf溶液槽中,室温下浸泡180s,去除硅片侧面的隧穿氧化层,保留正面掩膜层和背面psg;经过该步骤正面掩膜层剩余厚度为265nm,背面psg剩余厚度为15nm。

(9)去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层;

具体地,采用质量百分比浓度10%的naoh溶液以及碱抛添加剂的混合溶液,70℃浸泡硅片20s,其中添加剂的比例为10%,经过该步骤正面掩膜层和背面psg得以保留。

(10)去除硅片正面掩膜层及背面psg;

具体地,采用hf酸浸泡清洗去除。

(11)硅片正面和背面分别镀钝化膜;

(12)丝网印刷电极和烧结。

实施例2

一种topcon电池的制备方法,包括如下步骤:

(1)对n型硅片依次进行制绒和正面硼扩散;

具体地,硅片正面硼扩散后正面形成硼发射极以及覆盖在硼发射极上方的bsg,此时硅片侧面和背面因绕扩现象也会形成硼发射极和bsg。

(2)制备正面掩膜层;

具体地,硅片正面沉积30nm的si3n4作为正面掩膜层,此时硅片侧面和背面也沉积有掩膜层。

作为本实施例的替换,正面掩膜层也可以是氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)、氮氧化硅(sioxny)中的一种或多种叠加,或者直接以正面bsg作为掩膜层。

(3)去除硅片背面和侧面绕扩的正面掩膜层和硼发射极;

具体地,采用常规酸刻蚀去除,也就是硅片背面朝下同溶液接触,正面覆盖水膜的方式,硅片背面形成抛光面

作为本实施例的替换,去除硅片背面和侧面绕扩的正面掩膜层和硼发射极也可以选择酸刻蚀、氢氟酸水上漂及碱溶液抛光、氢氟酸水上漂及碱溶液制绒中的任一种方法。

(4)硅片背面依次制备隧穿氧化层和本征非晶硅层;

具体地,在硅片背面制作厚度1nm隧穿氧化层,在隧穿氧化层上双面沉积厚度100nm本征非晶硅层,由于绕镀现象硅片侧面和正面也会沉积有绕镀非晶硅;

本实施例对隧穿氧化层的制备方式不做限定;

作为本实施例的替换,制备本征非晶硅层可选择单面非晶硅沉积或双面非晶硅沉积。

(5)磷扩散退火将本征非晶硅层晶化成多晶硅,并在多晶硅表面形成psg;

具体地,选用管式磷扩散退火将本征非晶硅晶化成为多晶硅,同时硅片侧面和正面的绕镀非晶硅晶化成为绕镀多晶硅,并在多晶硅表面形成厚度20nm的psg;磷扩散退火后,磷元素不仅会在多晶硅中形成掺杂,也会或多或少的穿透多晶硅下方的隧穿氧化层,在硅片的背面和侧面形成磷掺杂层。

(6)去除硅片正面和侧面的psg,保留正面掩膜层;

具体地,采用氢氟酸水上漂的方法去除硅片正面和侧面的psg,也就是硅片正面朝下同hf溶液接触,背面朝上覆盖有水膜;经过该步骤正面掩膜层剩余厚度为20nm。

(7)去除硅片正面和侧面的绕镀多晶硅;

具体地,采用碱溶液以及碱抛添加剂的混合溶液浸泡去除硅片正面和侧面的多晶硅,保留硅片正面掩膜层、硅片侧面隧穿氧化层、硅片背面psg。

(8)去除硅片侧面的隧穿氧化层;

具体地,将硅片投入质量百分比浓度0.02%的hf溶液槽中,室温下浸泡1800s,去除硅片侧面的隧穿氧化层,保留正面掩膜层和背面psg;经过该步骤正面掩膜层剩余厚度为10nm,背面psg剩余厚度为10nm。

(9)去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层;

具体地,采用质量百分比浓度3%的koh溶液及碱抛添加剂的混合溶液,50℃浸泡硅片600s,其中添加剂的比例为2%,经过该步骤正面掩膜层和背面psg得以保留。

(10)去除硅片正面掩膜层及背面psg;

具体地,采用hf酸浸泡清洗去除。

(11)硅片正面和背面分别镀钝化膜;

(12)丝网印刷电极和烧结。

实施例3

一种topcon电池的制备方法,包括如下步骤:

(1)对n型硅片依次进行制绒和正面硼扩散;

具体地,硅片正面硼扩散后正面形成硼发射极以及覆盖在硼发射极上方的bsg,此时硅片侧面和背面因绕扩现象也会形成硼发射极和bsg。

(2)制备正面掩膜层;

具体地,以步骤(1)的正面bsg作为正面掩膜层,厚度为100nm,此时硅片侧面和背面也沉积有bsg。

作为本实施例的替换,正面掩膜层也可以是氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)、氮氧化硅(sioxny)中的一种或多种叠加,或者直接以正面bsg作为掩膜层。

(3)去除硅片背面和侧面绕扩的bsg和硼发射极;

具体地,采用氢氟酸水上漂及碱溶液抛光去除,也就是硅片背面朝下同溶液接触,正面覆盖水膜的方式;

作为本实施例的替换,去除硅片背面和侧面绕扩的正面掩膜层和硼发射极也可以选择酸刻蚀、氢氟酸水上漂及碱溶液抛光、氢氟酸水上漂及碱溶液制绒中的任一种方法,相对应的硅片背面形成半抛光面、抛光面、制绒面。

(4)硅片背面依次制备隧穿氧化层和本征非晶硅层;

具体地,在硅片背面制作厚度1nm隧穿氧化层,在隧穿氧化层上单面沉积厚度30nm本征非晶硅层,由于绕镀现象硅片侧面和正面也会沉积有绕镀非晶硅;

本实施例对隧穿氧化层的制备方式不做限定;

作为本实施例的替换,制备本征非晶硅层可选择单面非晶硅沉积或双面非晶硅沉积。

(5)磷扩散退火将本征非晶硅层晶化成多晶硅,并在多晶硅表面形成psg;

具体地,选用管式磷扩散退火将本征非晶硅晶化成为多晶硅,同时硅片侧面和正面的绕镀非晶硅晶化成为绕镀多晶硅;并在多晶硅表面形成厚度10nm的psg;磷扩散退火后,磷元素不仅会在多晶硅中形成掺杂,也会或多或少的穿透多晶硅下方的隧穿氧化层,在硅片的背面和侧面形成磷掺杂层。

(6)去除硅片正面和侧面的psg,保留正面掩膜层;

具体地,采用氢氟酸水上漂的方法去除硅片正面和侧面的psg,也就是硅片正面朝下同hf溶液接触,背面朝上覆盖有水膜;经过该步骤正面bsg剩余厚度为80nm。

(7)去除硅片正面和侧面的绕镀多晶硅;

具体地,采用碱溶液浸泡去除硅片正面和侧面的多晶硅,保留硅片正面掩膜层、硅片侧面隧穿氧化层、硅片背面psg。

(8)去除硅片侧面的隧穿氧化层;

具体地,采用链式刻蚀机单面酸洗,硅片正面朝下同质量百分比浓度0.05%的hf酸溶液接触,清洗600s,去除硅片侧面的隧穿氧化层,保留正面掩膜层和背面psg;经过该步骤正面bsg剩余厚度为74nm,背面psg剩余厚度为10nm。

(9)去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层;

具体地,采用链式刻蚀机单面碱洗,硅片正面朝下同质量百分比浓度0.5%的碱溶液及添加剂的混合溶液接触,25℃清洗1200s,其中添加剂的比例为0.5%,经过该步骤正面掩膜层和背面psg得以保留。

(10)去除硅片正面掩膜层及背面psg;

具体地,采用hf酸浸泡清洗去除。

(11)硅片正面和背面分别镀钝化膜;

(12)丝网印刷电极和烧结。

实施例4

一种topcon电池的制备方法,包括如下步骤:

(1)对n型硅片依次进行制绒和正面硼扩散;

具体地,硅片正面硼扩散后正面形成硼发射极以及覆盖在硼发射极上方的bsg,此时硅片侧面和背面因绕扩现象也会形成硼发射极和bsg。

(2)制备正面掩膜层;

具体地,硅片正面沉积200nm的sioxny作为正面掩膜层,此时硅片侧面和背面也沉积有掩膜层。

作为本实施例的替换,正面掩膜层也可以是氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)、氮氧化硅(sioxny)中的一种或多种叠加,或者直接以正面bsg作为掩膜层。

(3)去除硅片背面和侧面绕扩的bsg和硼发射极;

具体地,采用氢氟酸水上漂及碱溶液制绒去除,也就是硅片背面朝下同溶液接触,正面覆盖水膜的方式;

作为本实施例的替换,去除硅片背面和侧面绕扩的正面掩膜层和硼发射极也可以选择酸刻蚀、氢氟酸水上漂及碱溶液抛光、氢氟酸水上漂及碱溶液制绒中的任一种方法,相对应的硅片背面形成半抛光面、抛光面、制绒面。

(4)硅片背面依次制备隧穿氧化层和本征非晶硅层;

具体地,在硅片背面制作厚度2nm隧穿氧化层,在隧穿氧化层上单面沉积厚度200nm本征非晶硅层,由于绕镀现象硅片侧面和正面也会沉积有绕镀非晶硅;

本实施例对隧穿氧化层的制备方式不做限定;

作为本实施例的替换,制备本征非晶硅层可选择单面非晶硅沉积或双面非晶硅沉积。

(5)磷扩散退火将本征非晶硅层晶化成多晶硅,并在多晶硅表面形成psg;

具体地,选用管式磷扩散退火将本征非晶硅晶化成为多晶硅,同时硅片侧面和正面的绕镀非晶硅晶化成为绕镀多晶硅;并在多晶硅表面形成厚度15nm的psg;磷扩散退火后,磷元素不仅会在多晶硅中形成掺杂,也会或多或少的穿透多晶硅下方的隧穿氧化层,在硅片的背面和侧面形成磷掺杂层。

(6)去除硅片正面和侧面的psg,保留正面掩膜层;

具体地,采用氢氟酸水上漂的方法去除硅片正面和侧面的psg,也就是硅片正面朝下同hf溶液接触,背面朝上覆盖有水膜;经过该步骤正面掩膜层剩余厚度为180nm。

(7)去除硅片正面和侧面的绕镀多晶硅;

具体地,采用碱溶液浸泡去除硅片正面和侧面的多晶硅,保留硅片正面掩膜层、硅片侧面隧穿氧化层、硅片背面psg。

(8)去除硅片侧面的隧穿氧化层;

具体地,将硅片投入质量百分比浓度2%的hf溶液槽中,室温下浸泡5s,去除硅片侧面的隧穿氧化层,保留正面掩膜层和背面psg;经过该步骤正面掩膜层剩余厚度为173nm,背面psg剩余厚度为8nm。

(9)去除硅片侧面位于隧穿氧化层下方的磷掺杂层;

具体地,采用质量百分比浓度1%的碱溶液及碱抛添加剂的混合溶液,70℃浸泡硅片60s,其中添加剂的比例为0.5%,经过该步骤正面掩膜层和背面psg得以保留。

(10)去除硅片正面掩膜层及背面psg;

具体地,采用hf酸浸泡清洗去除。

(11)硅片正面和背面分别镀钝化膜;

(12)丝网印刷电极和烧结。

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