一种全背电极接触晶硅光伏电池的图案化方法及制备方法

本发明属于晶硅光伏电池新能源领域，尤其涉及一种全背电极接触晶硅光伏电池的图案化方法及制备方法。

背景技术：

1、全背电极接触晶硅光伏电池(bc电池)是将pn结和金属接触都设于太阳电池背面。bc电池最大特点是正面无栅线，无光反射损失，产品外表美观。由于bc电池正面受光，背面收集光生电子，所以对硅片体寿命要求更高。n型硅片具有更高的体寿命，能够保证非平衡载流子在复合前到达背面pn结区域，因此大部分bc电池以n型硅片为衬底。目前，bc类结构分化出三大路线：1)经典ibc电池工艺，背表面采用扩散方式形成叉指状排列的p+发射极和n++背场bsf；2)hbc工艺，采用非晶硅钝化技术与ibc相结合；在ibc电池基础上，正面采用氢化非晶硅(a-si:h)作为前表面钝化层，背面依次沉积氢化非晶硅(a-si:h)背钝化层，以及钝化层上呈叉指状分布的p-a-si:h层和n-a-si:h层，分别作为发射极和背场bsf，同时两者间隙隔离。另外，hbc将透明导电膜沉积在发射极以及bsf上，作为电池的金属接触电极。3)tbc工艺，将钝化接触topcon技术与ibc相结合。在经典ibc电池结构的基础上叠加钝化结构，在保留ibc正面高电流优点的同时可以进一步提高电池开路电压，从而提升电池转换效率。

2、在bc电池的正面结构中，一般是先通过掺磷形成n+fsf(正表面场)，之后再在正面形成sio2/sinx叠层钝化，一是起到减反作用，提高光的吸收率，二是抑制电池表面少子复合。与topcon、hjt、perc等技术不同的地方在于，bc主要通过背面图形化工艺将p+发射极、n+背场区以及电接触放置于电池背面。bc电池工艺难度较高，核心难点在于电池背面呈叉指状排列的p、n区制备，以及在p、n区上方分别形成金属化接触。首先，背面图形化需要用到掩膜，使得bc电池材料成本增加；其次，bc电池背面p区和n区交替分布，易产生漏电现象，因此对n、p之间的基区精度要求很高；最后，背面电极需要开孔并且对准扩散区，也对工艺难度和精度提出了较高的要求。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种全背电极接触晶硅光伏电池的图案化方法，采用硼源与磷扩共同扩散的方式，实现单次非晶硅沉积+单次激光的背接触图形化方案，解决bc电池生产工艺中的核心难点。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种全背电极接触晶硅光伏电池的图案化方法，包括如下操作步骤：

4、s1：在抛光样品背面完成非晶硅层或多晶硅层的沉积；

5、s2：采用喷涂、印刷、旋涂等方式在非晶硅层或多晶硅层上沉积一层液态硼源，并使用激光加热烘干局部区域的硼源，激光烘干区域为背面图形设计中的p+poly区域，呈栅线结构分布，线宽100～300μm，用以满足金属化栅线对位；

6、s3：对样品进行清洗以去除未固化区域的硼源，剩下的区域作为背接触的p+区；

7、s4：通过印刷的方式对p+区及其外周印刷扩散隔离材料形成膜覆盖，该材料在有氧高温条件下会生成氮化硅膜隔离扩散；

8、s5：采用高温磷扩实现n+区的掺杂和p+区的硼元素激活，由此完成pin结构；

9、s6：清洗以去除扩散隔离材料膜及绕镀获得洁净高效的表面。

10、作为优选的，步骤s1中，样品的抛光包括：在koh和h2o2混合溶液中去除硅片表面的损伤层，然后在koh溶液中进行碱抛，使得背表面的反射率＞40％，平整表面制备隧穿层更为连续完整，有利于polo结构钝化效果，能够减少复合现象。

11、作为优选的，步骤s2中，所述硼源为硼酸溶液(h3bo3)、硼氢化钠溶液(nabh4)、三甲基硼溶液b(ch3)3中的任意一种。本发明利用激光实现液态硼源的局部烘干，同时打出用于定位的mark点。控制激光为蓝光、绿光或者紫光，脉冲宽度为纳秒、皮秒或者飞秒。如此，提供多种激光和多种脉冲宽度，可以根据实际情况进行选择，有利于保证扩散效果。

12、作为优选的，步骤s3中，采用有机溶剂对样品进行清洗，有机溶剂为水、乙醇、丙酮中的任意一种，清洗液与原硼源溶液的溶剂相同，在未固化条件下可根据相似相溶可以实现膜层的清洗。

13、作为优选的，步骤s4中，对位s3中的mark点，采用印刷的方式印刷扩散隔离材料膜，扩散隔离材料膜的范围较p+区的宽度更宽，覆盖背接触图形设计中的p+区和gap区，此处的隔离材料选择在磷扩高温中受热产生氮化硅的材料，为了满足印刷需求将其制备成有一定粘度度的溶胶或胶体。所述扩散隔离材料为溶胶硅源、二氧化硅纳米颗粒溶胶、硅酸酯类化合物中的一种或多种。本发明中将反应生成氮化硅的原料制备为可印刷的浆料，通过印刷方案实现局部的覆盖，与已有传统方案相比采用氮化硅作为目标产物可以更好的在后续磷扩中保护p+区不被磷扩散，避免了p，n共掺的可能性，采用印刷的方式实现图形化简单易操作，相比于pecvd镀膜+激光开膜方案明显提升了工艺效率，缩短了工艺流程。此外本发明中采用的材料均为中性材料，且常温下无法反应避免了腐蚀网版和堵网漏印等问题。

14、作为优选的，步骤s5中，所述高温磷扩的温度为850～950℃。

15、作为优选的，步骤s6中，利用hf溶液洗去双面氧化层，在koh和h2o2混合溶液和hf溶液中完成有机物清洗；使得清洗效果较高。

16、本发明的第二个目的是提供一种全背电极接触晶硅光伏电池的制备方法，采用上述全背电极接触晶硅光伏电池的图案化方法。

17、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

18、一种全背电极接触晶硅光伏电池的制备方法，包括以下步骤：

19、在硅片的正面制成绒面；

20、如上述的方法，制成叉指背面结构；

21、分别在硅片的正面和背面沉积钝化膜；

22、在硅片的背面制备电极。

23、作为优选的，所述分别在硅片的正面和背面沉积钝化膜包括：

24、在清洗后硅片双面使用ald沉积3～10nm厚度三氧化二铝，并使用pecvd制备75～80nm厚度的氮化硅；在硅片背面沉积70～100nm厚度的氮化硅。

25、作为优选的，所述在硅片的背面制备电极包括：

26、表面钝化完成后在硅片背面进行p区与n区的金属化，用丝网印刷的方式依次在硅片背面印刷银浆电极和银铝浆电极，然后烧结完成电池制备。

27、本发明的有益效果为：

28、(1)本发明采用硼源+印扩散隔离材料+磷扩的方式将p+区、n+区和gap区制备在一个平面上，降低了电池金属化时印刷浆料的难度，降低硅片的碎片率；

29、(2)本发明仅用一次非晶硅或多晶硅沉积、一次激光加热及一次高温扩散操作，极大的缩减了制备流程，减少了一半的设备需求，降低生产成本改善良率控制，对于提升电池市场竞争力有很大的帮助；

30、(3)本发明中对于背接触图形设计采用pin结构，弥补了目前传统方案中gap区钝化的缺失，且有效的降低了电池漏电问题提高串阻；

31、(4)整个制备过程中不存在反刻流程，仅需进行清洗去除未曾烘干的硼源，采用的无腐蚀性的水或有机溶剂进行清洗，不会对底层poly si层或反应生成的sio2产生刻蚀，完全不用考虑该步对于其他结构的影响。