TOPCon电池一体化RCA去胶刻蚀微制绒工艺的制作方法

本发明涉及topcon电池，尤其涉及一种topcon电池一体化rca去胶刻蚀微制绒工艺。

背景技术：

1、topcon选择性钝化（poly-finger）双面电池是当前n型高效光伏电池的主流技术路线，其核心架构为：背面仅在金属栅线接触区域保留超薄隧穿氧化层与掺杂多晶硅（poly-si）结构，其余区域裸露硅基底，并搭配原子层沉积（ald）氧化铝薄膜实现全背面钝化。

2、现有量产topcon选择性钝化电池的标准工艺流程为：n型硅片硼扩散→隧穿氧化层+本征poly-si沉积→原位磷扩散形成正面psg层→背面丝网印刷光刻胶图形化（仅栅线对应区域覆盖光刻胶保护层）→紫外光固化光刻胶→psg链式机处理(刻蚀去除背面无光刻胶覆盖区域氧化层、同步清除正面绕镀多余poly-si)→传统槽式rca工序→水洗、酸洗、慢提拉烘干→ald沉积氧化铝钝化层→pecvd氮化硅镀膜、金属丝网印刷、高温烧结。

3、其中槽式rca是实现背面图形化的核心湿法工序，行业传统rca仅设置碱双氧水去胶、水洗、poly-si正刻、水洗、酸洗中和、多级水洗烘干流程，全程无硅表面形貌调控功能，工艺目标仅为去除光刻胶残渣、选择性刻蚀背面非栅区poly-si薄膜。经正刻均匀薄刻后，背面裸露硅基底形成高光滑抛光镜面，无任何微织构形貌。

4、ald氧化铝薄膜均匀平铺在抛光硅表面，硅与钝化膜接触面积等于硅片几何面积；双面电池背面依靠环境漫反射光实现二次发电，抛光镜面高反射特性大幅削减背面有效光吸收；同时氧化铝钝化效果与硅膜接触比表面积正相关，平整界面少子复合中心数量多，电池钝化性能受限。

5、目前行业不存在成熟解决方案：

6、无原生配套制绒工序：现有量产产线rca与ald之间无独立制绒工段，直接镀膜，背面始终为抛光面，钝化、双面率短板无法通过现有流程改善；

7、新增外置制绒方案缺陷显著：若在rca后新增独立碱制绒槽，需额外购置整套温控、药液循环、转运设备，产线占地、设备投资增加；硅片多一次上下料转运，碎片率上升；强碱制绒液会侧向侵蚀栅线区超薄poly-si隧穿层，破坏选择性钝化接触，电学性能恶化；

8、加厚氧化铝薄膜仅小幅优化钝化电荷密度，无法增大硅膜接触界面，钝化增益有限，过厚氧化铝会提升背面光学反射，双面率进一步下降；

9、全局前置硅片制绒会完全腐蚀背面完整poly-si薄膜，无法实现局部选择性钝化，不适用于光刻图形化poly-finger架构。

10、现有技术无法在原有rca连续湿法工序内同步完成清洗刻蚀与背面选择性微制绒，存在钝化不足、双面率偏低、改良改造成本高、兼容性差等多重短板。

11、传统无制绒rca工艺核心缺点

12、工序功能单一：传统rca仅实现去胶、背面poly-si图形化刻蚀，无硅表面微形貌调控能力，rca出料后背面非栅接触区为抛光镜面；

13、钝化性能短板：抛光硅/氧化铝界面接触面积小，硅表面少子复合严重，电池开路电压提升空间受限，湿热老化后钝化衰减幅度大；

14、双面发电性能差：抛光背面可见光镜面反射率超32%，背面反射光捕获效率低，量产电池双面率普遍低于72%；

15、改良方案兼容性差、成本高：若制备背面微绒面必须在rca与ald之间新增独立制绒工段，设备投入、化学品消耗、硅片转运碎片率同步上升；且强碱制绒液易腐蚀栅线区隧穿poly-si，破坏选择性钝化接触结构；

16、工艺流程繁琐洁净度下降：新增外置制绒会增加多道水洗、缓存转运工位，硅片表面易吸附颗粒、金属杂质，诱发ald氧化铝薄膜针孔缺陷，电池良率降低。

17、因此，需要研发出一种topcon电池一体化rca去胶刻蚀微制绒工艺来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种topcon电池一体化rca去胶刻蚀微制绒工艺。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、topcon电池一体化rca去胶刻蚀微制绒工艺，包括：

4、s1、去胶处理步骤：在碱双氧水去胶槽内采用无氨无机碱-双氧水药液浸泡硅片，去除硅片表面光刻胶残渣与有机杂质；

5、s2、一级水洗步骤：将硅片送入一级水洗槽，采用常温超纯水溢流清洗，冲除硅片表面残留碱性去胶药液；

6、s3、多晶硅图形化刻蚀步骤：将硅片送入背面多晶硅正刻槽，采用稀硝酸-氢氟酸缓冲酸性刻蚀液浸泡硅片，刻除背面无光刻胶保护区域多晶硅，仅保留栅线对应位置隧穿多晶硅层；硅片正面依靠psg氧化层隔绝刻蚀液，正面硅基底无过刻损伤；

7、s4、二级水洗步骤：将硅片送入二级水洗槽，常温超纯水溢流清洗，彻底清除硅片表面酸性刻蚀残液；

8、s5、选择性微制绒步骤：将硅片送入选择性微制绒槽，采用含氢氧化钾、异丙醇、硅晶面定向缓冲剂的碱性制绒药液浸泡硅片；依靠背面栅线区域光刻胶+隧穿多晶硅双层阻隔作用，制绒药液仅与背面多晶硅被完全刻除的裸露硅基底接触，定向腐蚀在背面非栅区硅基底生成金字塔微绒；硅片正面依靠psg氧化层隔绝碱性药液，正面形貌不粗化；

9、s6、中和酸洗步骤：将硅片送入酸洗中和槽，采用稀hf水溶液常温浸泡，中和硅片表面残留强碱、终止硅基底刻蚀反应，剥离表层自然氧化层并去除微量金属杂质；

10、s7、多级漂洗步骤：将硅片送入多级溢流水洗槽，多级串联超纯水溢流清洗，逐级去除硅片表面酸碱离子残留；

11、s8、烘干步骤：将硅片送入慢提拉烘干槽，梯度热风慢提拉烘干。

12、作为一种优选，步骤s1中，无氨无机碱-双氧水药液的质量分数配比为：0.08%-0.15%的氢氧化钾、1.8%-2.5%的30%双氧水、0.05%-0.1%的非离子表面活性剂，余量为超纯水；去胶处理步骤中，温度为60-70℃，浸泡3-5min，保持底部氮气平缓鼓泡搅拌。

13、作为另一种优选，步骤s1中，将无氨无机碱-双氧水药液替换为naoh体系药液，naoh体系药液的质量分数配比为：0.05%-0.12%的氢氧化钠、1.8%-2.5%的30%双氧水、0.05%-0.1%非离子表面活性剂，余量为超纯水。

14、优选地，步骤s3中，处理时温度为25-30℃，浸泡90-150s。

15、优选地，步骤s2中，一级水洗槽溢流清洗时长为2min；s4中，二级水洗槽溢流清洗时长为1.5-2.5min。

16、优选地，步骤s5中，碱性制绒药液的质量分数配比为：2%-4%氢氧化钾、0.8%-1.5%异丙醇、0.02%-0.04%硅晶面定向缓冲剂，余量为超纯水；选择性微制绒步骤中：独立控温78-85℃，浸泡90-180s，低流量氮气鼓泡，腐蚀生成2-5μm金字塔微绒。

17、优选地，步骤s6中，稀hf水溶液的质量分数为0.5%-1%，并常温浸泡1.5-2.5min。

18、优选地，步骤s7中，多级漂洗步骤内为三级串联清洗，总水洗时长3-4min。

19、优选地，步骤s8中，慢提拉烘干槽内烘干温度为80-90℃，硅片提拉速率为0.8-1.2cm/s。

20、优选地，碱双氧水去胶槽、背面多晶硅正刻槽、选择性微制绒槽分别配置50nm循环过滤器用于过滤硅微颗粒。

21、本发明的有益效果在于：

22、针对量产topcon选择性钝化光刻图形化电池现有rca无制绒、rca后直接ald的工艺现状，在槽式rca内部、背面poly-si图形化正刻及二级水洗完成后内嵌一体化选择性微制绒工段，整套rca连续湿法工序同步完成光刻胶去除、正面绕镀poly-si刻除、背面多余poly-si图形化、背面裸露硅基底微绒面制备，烘干后直接送入ald，无需增设外置独立制绒设备；

23、整套rca湿法工序全程摒弃氨水清洗配方，采用低浓度koh/naoh无机碱-双氧水体系实现光刻胶去除，消除氨气挥发污染、铵盐残留诱发的ald薄膜缺陷，且去胶碱源可与后端微制绒koh体系同源，废液处理简化；

24、采用背面栅线区域光刻胶+底层poly-si双层选择性阻隔保护机制，微制绒碱性药液仅腐蚀无保护层的背面裸露硅基底生成微米微绒，不腐蚀栅线接触区隧穿poly-si薄膜，完整保留topcon局部选择性钝化接触核心结构；

25、限定rca内嵌微制绒专用碱性药液体系（2%-4%koh、0.8%-1.5%ipa、0.02%-0.04%硅晶面定向缓冲剂）与配套78-85℃、90-180s刻蚀工艺窗口，精准调控微绒尺寸2-5μm，同步实现钝化增益与背面光吸收提升；

26、构建完整串联式一体化rca工序时序：碱双氧水去胶槽→一级水洗→poly-si正刻槽→二级水洗→内嵌微制绒槽→酸洗中和槽→多级水洗烘干，各工段药液、温度、浸泡时长协同匹配，避免药液交叉污染、刻蚀与制绒形貌失控；

27、微绒结构增大硅基底与ald氧化铝钝化膜接触比表面积，耦合实现背面钝化性能提升、背面反射光捕获增强，同步改善电池开路电压、双面率与光电转换效率。