一种N型电池选择性发射极制备工艺的制作方法

本发明属于光伏，具体为一种n型电池选择性发射极制备工艺。

背景技术：

1、选择性发射极技术(selective emitter,se)是提高太阳能电池转换效率的关键，该技术已经在p型perc电池的规模化生产中进行了实质性应用。p型单晶perc电池规模化制备过程包括以下工艺步骤：制绒——扩散(轻掺杂)——激光se——刻蚀——退火——镀膜——激光开槽——印刷烧结。随着技术的进步，n型topcon电池技术已经依靠其高转换效率将逐步替代目前的主流perc技术，产业界和研究机构都在专注如何进一步提升n型topcon 电池的转换效率。

2、传统的激光se技术并不适用于n型topcon电池，这是因为(1)n型电池发射极中硼原子非常稳定，需要高能量激光局部推进才能实现选择性掺杂，但是这会在硅片表面形成物理损伤，局部缺陷会影响电池性能，控制难度大；(2)由于激光器光斑尺寸基本固定且存在边缘效应，无法调节重掺杂区域的宽度，工艺窗口窄；激光的热效应会产生边缘效应，不能精确控制重掺杂区域的尺度。采用激光实现选择性发射极技术对于n型topcon电池还有一定的局限性。因此，提供一种适合非激光的制作n型topcon电池选择性发射极(se)的方法，对于太阳能电池领域具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种n型电池选择性发射极制备工艺；本发明先在图形区域内喷涂sio2纳米球硼酸浆料，然后在链式设备进行硼掺杂预处理，使得图形区域内形成一定的掺杂浓度和深度，图形区域外无硼掺杂，最后在管式扩散中制备出发射级的选择性结构；所述方法中无需激光设备，不会对发射极造成损伤，且通过遮挡板的方式能够实现对重掺杂区域的浓度和深度的有效控制；所述方法与目前的量产工艺设备能够很好的兼容，转换效率可以提升0.2~0.3％左右，有望实现产业化。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、在第一方面，本发明提供一种n型电池选择性发射极制备工艺，包括如下步骤：

4、s1、浆料涂覆：在经过处理的n型硅片的图形区域内涂覆sio2纳米球硼酸浆料；

5、s2、预掺杂：在预掺杂设备中对涂覆了sio2纳米球硼酸浆料的n型硅片进行预掺杂；

6、s3、去残：预掺杂后对n型硅片上的残留浆料进行去除；

7、s4、硼扩：将去除了残留浆料的n型硅片送入硼扩设备进行硼扩散处理，得到n型电池选择性发射极。

8、优选地，步骤s1中的浆料涂覆方式包括但不限于辊涂、喷涂和印刷中的任一种。更优选，在喷涂前，将与电极图形一致的遮挡板与n型硅片重合，然后对图形区域内的n型硅片进行喷涂sio2纳米球硼酸浆料。

9、在优选的方案中，步骤s1中，单片硅片涂覆浆料增重为1.2~2.5mg/dm2。

10、优选地，步骤s2中，预掺杂在链式设备中进行。

11、优选地，步骤s2中，预掺杂条件为800~900℃下硼扩预掺杂10min-20min。

12、优选地，步骤s3中，去残的过程包括rca常规清洗流程和氢氟酸清洗流程。进一步，所述氢氟酸清洗流程的条件为在温度为60±5℃、浓度为1~3wt%的氢氟酸中清洗50~100s。

13、优选地，步骤s4中，硼扩散处理在管式硼扩设备中进行。

14、进一步，管式硼扩设备中扩散的条件为：工艺时间为60~250min；工艺温度为800~1100℃，扩散时硼源的流量为10000~30000sccm，扩散时的气体氛围为氧气和/或氮气，氧气和氮气的流量均为0~30000sccm，且氧气和氮气的流量不同时为0。

15、在第二方面，本发明提供一种n型电池，所述n型电池包含通过如上所述的工艺制备的n型电池选择性发射极。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、（1）本发明所述方法先将制绒后的n型硅片图形区域内喷涂sio2纳米球硼酸浆料，然后在链式设备进行硼掺杂预处理，使得n型硅片的图形区域内形成一定的掺杂浓度和深度，而图形区域外无硼掺杂。所述方法中对硼掺杂预处理后得到的预掺杂的n型硅片进行管式扩散，得到所述n型电池选择性发射极。所述方法无需激光设备，不会对发射极造成损伤，且通过遮挡板的方式，能够实现对重掺杂区域的浓度和深度的有效控制。

18、（2）现有技术中，n型topcon单晶电池常用工艺流程是：制绒-硼扩散-单面刻蚀+抛光-氧化层+多晶硅沉积-刻蚀清洗-正面氧化铝+氮化硅沉积-背面氮化硅沉积-印刷烧结形成单晶电池。目前的成熟工艺并不包含se工艺，转换效率在24％左右。与现有技术不同，本发明的工艺流程是：制绒-图形区域内喷涂sio2纳米球硼酸浆料-链式设备掺杂预处理-残留浆料去除-管式设备硼扩散+单面刻蚀抛光-氧化层+多晶硅沉积-磷扩-刻蚀清洗-正面氧化铝+氮化硅沉积-背面氮化硅沉积-丝印烧结形成单晶电池。

19、和目前量产的topcon电池工艺流程相比，本发明所述方法增加了喷涂浆料和链式设备掺杂预处理和浆料去除三个工序，喷涂工序和链式设备掺杂预处理可以集成在一起，与目前的量产工艺设备能够很好的兼容，转换效率可以提升0.2-0.3％左右，有望实现产业化。

技术特征：

1.一种n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，步骤s1中的浆料涂覆方式包括但不限于辊涂、喷涂和印刷。

3.如权利要求2所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，在喷涂前，将与电极图形一致的遮挡板与n型硅片重合，然后对图形区域内的n型硅片进行喷涂sio2纳米球硼酸浆料。

4.如权利要求1所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，步骤s1中，单片硅片涂覆浆料增重为1.2~2.5mg/dm2。

5.如权利要求1所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，步骤s2中，预掺杂在链式设备中进行。

6.如权利要求1所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，步骤s2中，预掺杂条件为800~900℃下硼扩预掺杂10min-20min。

7.如权利要求1所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，步骤s3中，去残的过程包括rca常规清洗流程和氢氟酸清洗流程。

8.如权利要求7所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，所述氢氟酸清洗流程的条件为在温度为60±5℃、浓度为1~3wt%的氢氟酸中清洗50~100s。

9.如权利要求1所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，步骤s4中，硼扩散处理在管式硼扩设备中进行。

10.如权利要求9所述的n型电池选择性发射极制备工艺，其特征在于，管式硼扩设备中扩散的条件为：工艺时间为60~250min；工艺温度为800~1100℃，扩散时硼源的流量为10000~30000sccm，扩散时的气体氛围为氧气和/或氮气，氧气和氮气的流量均为0~30000sccm，且氧气和氮气的流量不同时为0。

11.一种n型电池，其特征在于，所述n型电池包含通过如权利要求1至10中任一项所述的工艺制备的n型电池选择性发射极。

技术总结
本发明提供了一种N型电池选择性发射极制备工艺，属于光伏技术领域。本发明工艺先在图形区域内涂覆SiO<subgt;2</subgt;纳米球硼酸浆料，然后进行预掺杂，使得图形区域内形成一定的掺杂浓度和深度，图形区域外无硼掺杂，去残后进行硼扩，制备出选择性发射极结构。所述工艺中无需激光设备，不会对发射极造成损伤；且能够实现对重掺杂区域的浓度和深度的有效控制。所述工艺与目前的量产工艺设备能够很好的兼容，转换效率可以提升0.2~0.3％左右，有望实现产业化。

技术研发人员：张婷,任常瑞,符黎明
受保护的技术使用者：常州时创能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13