一种高效N型TOPCon太阳能电池的制备方法及装置与流程

本发明涉及电池片制备设备，尤其涉及n型topcon单晶太阳能电池片的制造方法和制备装置。

背景技术：

1、topcon(tunnel oxide passivated contact)电池这一概念由fraunhofer研究所在2013年提出，其核心是在电池背面采用了隧穿钝化的结构。首先在电池背面用制备一层超萍氧化硅，然后再沉积一层掺杂多晶硅薄层，由二者共同形成了钝化接触结构。这两层材料为硅片的背面提供了良好的表面钝化，并且由于氧化层很薄，多晶硅薄层带有掺杂，因而多子可以穿透氧化硅钝化层，而少子则被阻挡。在钝化结构中，由于超薄氧化硅层属于绝缘层，载流子只能通过量子隧穿的机制穿过该氧化层，所以氧化硅层也称为隧穿氧化层。

2、在制备掺杂多晶硅的工艺中，通常采取原位掺杂或非原位掺杂两种模式，两种制备方法均为整面掺杂的模式，即目标浓度整面一致，无法在金属接触区域实现更高浓度掺杂，导致了电池背面栅线与掺杂多晶硅的接触电阻偏高，限制了电池背面的电极接触效果。

3、n型太阳能电池是一种基于半导体材料的光伏器件，其中n型半导体作为电荷载流子主要传输通道。在n型太阳能电池中，n型半导体通过掺杂添加杂质元素，在晶格中形成额外的自由电子，从而增加了材料的导电性。与硼掺杂形成的p型硅片不同，n型硅片是在纯净的硅晶体中掺杂有v族元素，使其取代晶格中硅原子的位置形成n型硅晶，所以n型太阳能电池片不能采用p型太阳能电池片的铝背场的结构，而是采用磷扩散的方式生成背场。常见的n型太阳能电池片的制备，清洗制绒是硅片的最初步骤，也是制备最重要的步骤，清洗制绒使得硅片表面物杂质无异物才能确保后期洗制绒的装置使用性能有待提高；鉴于此，急需要提出一种高效n型太阳能电池的制备中使用的具有充分清洗硅片表面，且方便对清洗后硅片取出的清洗制绒装置。

技术实现思路

1、本发明目的是可以大大提升背面金属接触区域的掺杂浓度，降低背面栅线与掺杂多晶硅的接触电阻，提升topcon电池的光电转换效率，且能实现充分的杂质清洗的n型太阳能电池的制备装置和方法。

2、本发明的技术方案：一种高效n型topcon太阳能电池的制备方法，包括以下实现步骤：

3、步骤1)制备装置对n型硅片进行预处理及双面制绒；

4、步骤2)对经过步骤1)的硅片进行单面硼扩散；硼扩散后方块电阻为120-210ω/sqr；

5、步骤3)对经过步骤2)的硅片进行单面清洗及单面抛光；

6、步骤4)对经过步骤3)的硅片背面进行氧化硅、非晶硅沉积；在硅片背面进行氧化硅薄膜(1-2nm)、多晶硅薄膜(50-180nm)沉积，形成隧穿钝化结构；

7、步骤5)对经过步骤4)的硅片进行晶化处理，退火温度为800-1000℃；

8、步骤6)对经过步骤5)的硅片进行去玻璃及清洗；

9、步骤7)对经过步骤6)的硅片进行磷源制备：依次通过清洗、烘干两个步骤；

10、步骤8)对经过步骤7)的硅片进行双面氧化铝沉积；双面沉积氧化铝薄膜厚度为3-15nm；

11、步骤9)对经过步骤8)的硅片进行激光掺杂；

12、步骤10)对经过步骤9)的硅片进行双面减反膜沉积；

13、步骤11)对经过步骤10)的硅片进行激光掺杂金属化电极制备。

14、进一步，所述步骤7)中，清洗所采用的溶液是十八烷基膦酸及四氢呋喃溶液；清洗温度为20-60℃，十八烷基膦酸四氢呋喃溶液的浓度为0.2-2wt％。

15、进一步，所述步骤8)中，进行双面氧化铝沉积包括采用原子层沉积(ald)法，等离子体增强原子层沉积(peald)法，等离子体增强化学气相沉积(pecvd)法，常压化学气相沉积(apcvd)法。

16、进一步，所述步骤9)中，激光波长为351nm、532nm、1064nm。

17、进一步，所述步骤10)中，减反膜可以是氮化硅、氮氧化硅、氧化硅中的一层或多层相叠。

18、本发明的一种高效n型topcon太阳能电池的制备装置，包括浸泡箱(1)以及安装在浸泡箱(1)顶部的水箱(2)，所述浸泡箱(1)内开设有浸泡腔(12)，所述浸泡腔(12)的内壁安装有缓冲板(14)，所述缓冲板(14)相对的一侧设置有安装在浸泡腔(12)内壁的气缸(16)，所述气缸(16)的输出端连接有放置架(15)，所述放置架(15)上活动放置有清洗制绒组件(3)，所述清洗制绒组件(3)包括框体(31)，所述框体(31)的内部设置有立柱架(32)，所述立柱架(32)的顶部连接有缆绳(34)，所述缆绳(34)的另一端贯穿水箱(2)且连接有收卷轮(35)，所述收卷轮(35)的一侧连接有驱动电机(36)，所述框体(31)内活动设置有多组隔板(33)。

19、进一步，所述浸泡腔(12)的内壁还连接有滑板(17)，所述放置架(15)的底壁开设有板滑孔，所述滑板(17)的一端贯穿板滑孔且与板滑孔的内壁滑动设置；

20、所述放置架(15)上开设有多个通孔，所述放置架(15)与气缸(16)输出端连接的一端和缓冲板(14)均为圆弧板；所述缓冲板(14)的一侧连接有多个弹簧(13)，所述弹簧(13)的另一端与浸泡腔(12)的内壁固定连接；

21、进一步，所述浸泡箱(1)的顶部连接有支架(11)，所述水箱(2)安装在支架(11)内，所述水箱(2)的底部安装有多组喷头(21)；所述水箱(2)的中部开设有升降孔，所述缆绳(34)贯穿升降孔，所述水箱(2)的顶部连接有进液管，所述浸泡箱(1)的一侧连接有排液管。

22、进一步，所述驱动电机(36)的底部与水箱(2)的顶部通过螺栓连接。

23、进一步，所述立柱架(32)与缆绳(34)之间通过圆形环连接，所述立柱架(32)上沿其周向开设有多个组装槽(321)，每组所述组装槽(321)的一侧均开设有位于立柱架(32)顶部的限位槽(322)；所述隔板(33)的顶部一侧连接有限位杆(331)，所述限位杆(331)为倒“7”字形结构，所述限位杆(331)与限位槽(322)适配卡紧安装，且限位杆(331)与限位槽(322)的截面均为四边形结构。

24、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

25、1、本发明可以有效改善了电池背面金属栅线与多晶硅的接触性能，降低了串联电阻rs，进而改善了电池的填充因子，提升了电池效率。

26、2、本发明通过清洗制绒组件升降设置可以将框体沉入浸泡腔中浸泡，使得框体中放置的硅片得到浸泡清洗制绒，清洗制绒后通过缆绳收卷将框体提升，沥干液体后方便取出硅片，通过气缸和放置架的设置对框体在浸泡腔中往复推动，从而增加液体与硅片表面的水流冲击，实现充分的杂质清洗，完成清洗制绒的制备步骤；本发明通过隔板的设置可以将框体分割为不同的放置区域，从而实现对硅片的分离，间隙大，方便硅片清洗制绒更为充分，且可以区分放置不同尺寸的硅片，使用更为灵活。

27、综上，本发明结构新颖紧凑，功能多样，方便对电池片使用的硅片充分的清洗制绒，硅片清洗制绒便捷、全面、充分，从而满足后期的加工制备需求，提高电池片制备的合格率。