一种提高TOPCon电池片栅极接触的合金化处理方法及TOPCon电池片与流程

本发明属于电池制造，涉及一种合金化处理方法，尤其涉及一种提高topcon电池片栅极接触的合金化处理方法及topcon电池片。

背景技术：

1、随着topcon技术的成熟与普及，降低产品的生产成本与提升效率是维持该技术路线优势的两大研究方向。

2、在降本方面，使用更加便宜的铜替代现有的银是方向所驱，常见的铜替代银方案包括使用电镀镍或化学镀镍作为种子层(厚度为0.1-1.0μm)，然后在镍层上进行电镀铜(厚度为4.0-8.0μm)，最后在最外层通过化学镀或电镀的方式沉积锡或银(厚度为0.5-2.0μm)。镍作为种子层不仅可以与底层的硅形成镍硅合金以降低接触电阻，同时还可以作为阻挡层来阻止铜离子向硅基材迁移而不至于破坏pn结。

3、当镍沉积在硅表面时，其接触电阻较大，往往需要采用高温热处理的方法来形成镍硅合金。然而，形成镍硅合金的温度通常要超过300℃，且退火处理还需要在惰性气体的氛围中进行，同时还需要考虑受热的均匀性，因此对设备、运营来说都增加了不小的难度。

4、在实际应用过程中，需要形成镍硅合金的区域只有栅极部位，其占电池片的面积不足5％。因此，对整个电池片进行热处理，无疑是一种能源浪费。

5、由此可见，如何仅针对topcon电池片的栅极部位进行局部热处理，使镍种子层能与底层硅形成镍硅合金，从而避免能源浪费，提高topcon电池片栅极接触，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种提高topcon电池片栅极接触的合金化处理方法及topcon电池片，所述合金化处理方法无需传统的退火处理，仅针对topcon电池片的栅极部位进行局部热处理，使镍种子层与底层硅形成镍硅合金，工艺更为简单，避免了能源浪费，提高了topcon电池片栅极接触，有利于大规模推广应用。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种提高topcon电池片栅极接触的合金化处理方法，所述合金化处理方法包括采用激光扫描和/或等离子体攻击对topcon电池片的栅极部位进行局部热处理，使镍种子层与底层硅形成镍硅合金。

4、相较于传统的退火处理，本发明提供的合金化处理方法采用激光扫描和/或等离子体攻击对topcon电池片的栅极部位进行局部热处理，工艺更为简单，避免了能源浪费，且受热的镍种子层与底层硅快速形成镍硅合金，形成欧姆接触，降低了接触电阻，同时镍层更为均匀，进一步降低了电池片中的铜向基材的迁移速率，提升了电池性能，有利于大规模推广应用。

5、优选地，所述激光扫描包括：采用激光对准镍种子层进行局部扫描，激光能量传递至镍种子层，使镍种子层受热后与底层硅形成镍硅合金。

6、优选地，所述激光的波长≥800nm，例如可以是808nm、980nm、1064nm、1310nm、1550nm或10.6μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为808nm(半导体激光器)、1064nm(yag基波激光器)或10.6μm(二氧化碳激光器)。

7、本发明选用波长在800nm以上的激光可减少照射过程中硅的吸收所造成的损伤，从而进一步改善了电池片的质量。

8、优选地，所述等离子体攻击包括：采用等离子体对镍种子层进行局部攻击释放出结合能，使镍种子层受热后与底层硅形成镍硅合金。

9、优选地，所述等离子体的气源包括氢气、氩气或氮气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氢气与氩气的组合，氩气与氮气的组合，氢气与氮气的组合，或氢气、氩气与氮气的组合。

10、优选地，所述等离子体的攻击温度为400-500℃，例如可以是400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

11、优选地，所述镍种子层的厚度为0.4-0.6μm，例如可以是0.4μm、0.42μm、0.44μm、0.46μm、0.48μm、0.5μm、0.52μm、0.54μm、0.56μm、0.58μm或0.6μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

12、作为本发明第一方面优选的技术方案，所述合金化处理方法包括采用激光扫描和/或等离子体攻击对topcon电池片的栅极部位进行局部热处理，使0.4-0.6μm的镍种子层与底层硅形成镍硅合金。

13、所述激光扫描包括：采用波长≥800nm的激光对准镍种子层进行局部扫描，激光能量传递至镍种子层，使镍种子层受热后与底层硅形成镍硅合金。

14、所述等离子体攻击包括：采用等离子体对镍种子层进行局部攻击释放出结合能，且等离子体的气源包括氢气、氩气或氮气中的任意一种或至少两种的组合，攻击温度为400-500℃，使镍种子层受热后与底层硅形成镍硅合金。

15、第二方面，本发明提供一种topcon电池片，所述topcon电池片的制备方法包括如第一方面所述的合金化处理方法。

16、优选地，所述topcon电池片的制备方法包括依次进行的选取基底材料、激光图形化、镀镍层、合金化处理、电镀铜层、镀保护层。

17、优选地，所述镀镍层和镀保护层的方式分别独立地包括电镀或化学镀。

18、优选地，所述保护层包括锡层或银层。

19、本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、相较于传统的退火处理，本发明提供的合金化处理方法采用激光扫描和/或等离子体攻击对topcon电池片的栅极部位进行局部热处理，工艺更为简单，避免了能源浪费，且受热的镍种子层与底层硅快速形成镍硅合金，形成欧姆接触，降低了接触电阻，同时镍层更为均匀，进一步降低了电池片中的铜向基材的迁移速率，提升了电池性能，有利于大规模推广应用。

技术特征：

1.一种提高topcon电池片栅极接触的合金化处理方法，其特征在于，所述合金化处理方法包括采用激光扫描和/或等离子体攻击对topcon电池片的栅极部位进行局部热处理，使镍种子层与底层硅形成镍硅合金。

2.根据权利要求1所述的合金化处理方法，其特征在于，所述激光扫描包括：采用激光对准镍种子层进行局部扫描，激光能量传递至镍种子层，使镍种子层受热后与底层硅形成镍硅合金。

3.根据权利要求2所述的合金化处理方法，其特征在于，所述激光的波长≥800nm，进一步优选为808nm、1064nm或10.6μm。

4.根据权利要求1所述的合金化处理方法，其特征在于，所述等离子体攻击包括：采用等离子体对镍种子层进行局部攻击释放出结合能，使镍种子层受热后与底层硅形成镍硅合金。

5.根据权利要求4所述的合金化处理方法，其特征在于，所述等离子体的气源包括氢气、氩气或氮气中的任意一种或至少两种的组合；

6.根据权利要求1-5任一项所述的合金化处理方法，其特征在于，所述镍种子层的厚度为0.4-0.6μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的合金化处理方法，其特征在于，所述合金化处理方法包括采用激光扫描和/或等离子体攻击对topcon电池片的栅极部位进行局部热处理，使0.4-0.6μm的镍种子层与底层硅形成镍硅合金；

8.一种topcon电池片，其特征在于，所述topcon电池片的制备方法包括如权利要求1-7任一项所述的合金化处理方法。

9.根据权利要求8所述的topcon电池片，其特征在于，所述topcon电池片的制备方法包括依次进行的选取基底材料、激光图形化、镀镍层、合金化处理、电镀铜层、镀保护层。

10.根据权利要求9述的topcon电池片，其特征在于，所述镀镍层和镀保护层的方式分别独立地包括电镀或化学镀；

技术总结
本发明提供了一种提高TOPCon电池片栅极接触的合金化处理方法及TOPCon电池片，所述合金化处理方法包括采用激光扫描和/或等离子体攻击对TOPCon电池片的栅极部位进行局部热处理，使镍种子层与底层硅形成镍硅合金。本发明提供的合金化处理方法无需传统的退火处理，仅针对TOPCon电池片的栅极部位进行局部热处理，使镍种子层与底层硅形成镍硅合金，工艺更为简单，避免了能源浪费，提高了TOPCon电池片栅极接触，有利于大规模推广应用。

技术研发人员：胡磊,施利君,蒋新
受保护的技术使用者：苏州晶洲装备科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25