一种新型TOPCON电池背表面形貌优化方法与流程

本发明涉及光伏电池制造，具体涉及一种新型topcon电池背表面形貌优化方法。

背景技术：

1、随着近年来人们对能源问题的重视，太阳能电池作为能够将太阳能转换为光能的半导体器件得到了迅猛的发展。为了能够提高太阳能电池的转换效率，科学家们对太阳能电池的结构、制备工艺进行了很多的改进，从传统的太阳能电池到perc电池、叠层太阳能电池、薄膜太阳能电池、topcon电池，这些工艺的改进使得太阳能电池的转换效率屡破新高。

2、topcon电池较高的效率优势主要来源电池背面的钝化接触结构,该钝化接触结构由超薄的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层组成,不仅具有优异的钝化性能和良好的接触性能,且显著降低金属接触区域的复合,可以提升太阳能电池的转换效率。

3、隧穿氧化层和多晶硅层的钝化是大规模产业化topcon电池设计中的关键因素，在高效n-topcon太阳能电池中，隧穿氧化层siox加掺杂非晶硅层poly可显著降低晶体硅后表面和金属接触界面的复合损耗；在硅基底为绒面上，如金字塔尖锐的塔峰、塔边、塔谷做钝化层便于形成良好的接触，但证明想要在硅衬底是金字塔表面上有效形成钝化接触结构仍存在较大困难。目前整个行业采用碱液清洗的方式，会将背表面金字塔形貌进行抛光处理，削去了金字塔峰、边、谷的存在，金字塔顶点被选择性蚀刻，正方形塔底座被保留下来做成粗糙化的平面以便于钝化，但通过测试接触电阻发现经类似抛光处理后的接触电阻率会有增加，从而严重影响了电性能。

4、通过在测试扫描电镜sem后，发现碱抛溶液清洗的背表面下，金字塔底的不平整度较差，这可能是导致钝化差异的主要原因。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型topcon电池背表面形貌优化方法，优化了硅衬底的表面形貌，且提升了电池背面钝化效果从而增强电池转换效率。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种新型topcon电池背表面形貌优化方法，包括如下步骤：

4、s1，准备电池材料，选用n型硅片；

5、s2，采用碱性溶液对电池表面进行损伤层刻蚀工艺，去除硅片端造成的机械损伤层；

6、s3，采用碱抛溶液对电池硅片进行双面制绒，使其形成金字塔表面；

7、s4，进行硼原子扩散，采用hf水溶液去除电池背面及两侧氧化层区域，制备背面微观结构；

8、s5，保留电池硅片正面的bsg作为保护层，然后将其放入碱性溶液中，在温度68-72℃条件下反应280-320s，得到背面为碱抛面样品；

9、s6，将碱抛面样品再放入有臭氧与hf溶液中，反应190-210s进行圆化处理；

10、s7，随后放入低压化学气相沉积炉中在原硅片背表面沉积超薄隧穿氧化层和重掺杂的非晶硅层；再经过高温退火晶化，形成重掺杂多晶硅钝化接触结构；

11、s8，将加工后的电池硅片放入装有hf溶液的链式机中去除氧化层；

12、s9，采用原子层沉积和管式等离子体增强气相沉积设备，在电池硅片前表面沉积氧化铝减反膜和氮化硅减反膜；

13、s10，通过丝网印刷和烧结退火来实现金属接触，并进行数据测试。

14、优选地一种方案，在步骤s1中，电池材料的n型硅片其厚度为140-160um，电阻率为0.7-0.9ohm·cm,尺寸为155mm*155mm-160mm*160mm。

15、优选地一种方案，在步骤s3中，碱抛溶液采用体积比为：

16、碱：3.8-4.2；

17、添加剂：0.9-1.1；

18、去离子水：270-290。

19、优选地一种方案，在步骤s3中，碱抛溶液采用体积比为：

20、碱：4；

21、添加剂：1；

22、去离子水：280。

23、优选地一种方案，在步骤s5中，碱性溶液采用体积比为：

24、碱：3.4-3.8；

25、有机添加剂：0.8-0.9；

26、去离子水：290-310。

27、优选地一种方案，在步骤s5中，碱性溶液采用体积比为：

28、碱：3.6；

29、有机添加剂：0.85；

30、去离子水：300。

31、优选地一种方案，在步骤s7中，高温退火晶化的温度控制在940-980℃，时间控制在12-18min。

32、优选地一种方案，在步骤s9中，氧化铝减反膜的厚度控制在4-6nm；氮化硅减反膜的厚度控制在75-85nm。

33、由于上述技术方案的运用，本申请与现有技术相比的有益效果在于：

34、本申请提供的一种新型topcon电池背表面形貌优化方法，采用臭氧和酸混合溶液技术做圆化工艺，对电池硅片抛光界面金字塔谷及塔间凹处进行圆化处理，不仅改善了背面微观形貌，有效提升钝化效果及太阳能电池电性能，且显著降低了接触电阻，在电池电性能端得到较高的填充因子从而提高转换效率。

技术特征：

1.一种新型topcon电池背表面形貌优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的新型topcon电池背表面形貌优化方法，其特征在于，在步骤s1中，电池材料的n型硅片其厚度为140-160um，电阻率为0.7-0.9ohm·cm,尺寸为155mm*155mm-160mm*160mm。

3.如权利要求1所述的新型topcon电池背表面形貌优化方法，其特征在于，在步骤s3中，碱抛溶液采用体积比为：

4.如权利要求3所述的新型topcon电池背表面形貌优化方法，其特征在于，在步骤s3中，碱抛溶液采用体积比为：

5.如权利要求1所述的新型topcon电池背表面形貌优化方法，其特征在于，在步骤s5中，碱性溶液采用体积比为：

6.如权利要求5所述的新型topcon电池背表面形貌优化方法，其特征在于，在步骤s5中，碱性溶液采用体积比为：

7.如权利要求1所述的新型topcon电池背表面形貌优化方法，其特征在于，在步骤s7中，高温退火晶化的温度控制在940-980℃，时间控制在12-18min。

8.如权利要求1所述的新型topcon电池背表面形貌优化方法，其特征在于，在步骤s9中，氧化铝减反膜的厚度控制在4-6nm；氮化硅减反膜的厚度控制在75-85nm。

技术总结
本申请公开了一种新型TOPCON电池背表面形貌优化方法，包括如下步骤：S 1，准备电池材料；S2，进行损伤层刻蚀工艺，去除机械损伤层；S3，进行双面制绒；S4，制备背面微观结构；S5，得到背面为碱抛面样品；S6，进行圆化处理；S7，形成重掺杂多晶硅钝化接触结构；S8，去除氧化层；S9，沉积氧化铝减反膜和氮化硅减反膜；S 10，金属接触，并进行数据测试；本申请采用臭氧和酸混合溶液技术做圆化工艺，对电池硅片抛光界面金字塔谷及塔间凹处进行圆化处理，不仅改善了背面微观形貌，有效提升钝化效果及太阳能电池电性能，且显著降低了接触电阻，在电池电性能端得到较高的填充因子从而提高转换效率。

技术研发人员：翁航,张佳超,章伟,罗荣夏,高弋元,施梓琪
受保护的技术使用者：芜湖协鑫集成新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16