去绕镀方法、隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及去绕镀方法、隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法。


背景技术：

2.隧穿氧化层钝化接触(topcon)太阳能电池的制备方法包括在硅片的一面生长隧穿氧化层和掺杂多晶硅层，从而形成钝化接触，钝化接触不仅为隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的背面提供了良好的界面钝化，还提高了隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的效率。然而，在生长隧穿氧化层和掺杂多晶硅层的过程中，会出现绕镀现象，硅片的另一表面也沉积有氧化硅和掺杂多晶硅。
3.为了去绕镀，传统技术的做法是依次利用酸性溶液、碱性溶液清洗镀膜硅片，此时，镀膜硅片背面的掺杂多晶硅层直接接触酸性溶液和碱性溶液，因此难以保证钝化接触的结构完整，进而导致隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的效率受到影响。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种去绕镀方法、隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法，该去绕镀方法契合隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的生产线。
5.本发明提供了一种去绕镀方法，包括以下步骤：
6.提供镀膜硅片，所述镀膜硅片包括硅片、层叠设置于所述硅片背面的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层、以及层叠设置于所述硅片正面的硼扩散层；所述镀膜硅片的表面带有因绕镀产生的绕镀层；
7.将所述镀膜硅片依次进行激活处理和链式氧化反应，所述镀膜硅片的正面覆盖有第一氧化层，背面覆盖有第二氧化层；
8.在所述镀膜硅片的背面形成水膜；
9.利用第一酸性溶液去除所述第一氧化层；以及
10.依次利用第一碱性溶液、含有添加剂的第二碱性溶液、含有氧化剂的第三碱性溶液以及第二酸性溶液清洗所述镀膜硅片，去除所述绕镀层以及所述第二氧化层。
11.在一实施方式中，所述激活处理的步骤中，温度为800℃-860℃。
12.在一实施方式中，所述链式氧化反应的步骤中，温度为500℃-600℃。
13.在一实施方式中，所述链式氧化反应的步骤中，温度先从510℃-530℃递增至590℃-600℃，再递减至565℃-585℃；
14.或者，温度从510℃-530℃递增至590℃-600℃；
15.或者，温度从590℃-600℃递减至510℃-530℃。
16.在一实施方式中，所述链式氧化反应的步骤包括将激活处理后的镀膜硅片经过链氧机台，其中，所述链氧机台分为四个温区，第一温区的温度为510℃-530℃，第二温区的温度为580℃-595℃，第三温区的温度为590℃-595℃，第四温区的温度为565℃-585℃。
17.在一实施方式中，所述链式氧化反应的步骤包括将激活处理后的镀膜硅片经过链氧机台，其中，所述链氧机台分为四个温区，第一温区的温度为510℃-530℃，第二温区的温度为530℃-565℃，第三温区的温度为565℃-595℃，第四温区的温度为595℃-600℃。
18.在一实施方式中，所述链式氧化反应的步骤包括将激活处理后的镀膜硅片经过链氧机台，其中，所述链氧机台分为四个温区，第一温区的温度为595℃-600℃，第二温区的温度为565℃-595℃，第三温区的温度为530℃-565℃，第四温区的温度为510℃-530℃。
19.在一实施方式中，所述第一酸性溶液为hf溶液，所述hf溶液的质量分数为7％-9％。
20.在一实施方式中，所述第一碱性溶液为naoh溶液或koh溶液中的至少一种，所述第一碱性溶液的质量分数为17％-19％；
21.及/或，所述第二碱性溶液为naoh溶液或koh溶液中的至少一种，所述第二碱性溶液的质量分数为7％-8％，所述添加剂包括有清洁剂、氧化剂、扩散剂、表面活性剂、缓冲剂、脱泡剂、葡萄糖或促进剂中的至少一种，所述添加剂在所述第二碱性溶液中的质量分数为1％-3％；
22.及/或，所述第三碱性溶液选自naoh溶液或koh溶液中的至少一种，所述第三碱性溶液的质量分数为15％-17％，所述氧化剂包括h2o2，所述氧化剂在所述第三碱性溶液的质量分数为2％-3％；
23.及/或，所述第二酸性溶液选自hf溶液、hcl溶液以及水的混合溶液，所述hf溶液的质量分数为36％-38％，所述hcl溶液的质量分数为48％-50％，所述hf溶液、所述hcl溶液与所述水的体积比为15:1:33-16:1:35。
24.在一实施方式中，所述去绕镀方法适于隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的去绕镀。
25.一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括如上述的去绕镀方法。
26.本发明提供的去绕镀方法中，由于第二氧化层具有亲水性，能够提高水膜在第二氧化层表面的附着力，利用水膜保护第二氧化层不被第一酸性溶液腐蚀，因此，在利用第二碱性溶液清洗镀膜硅片时，镀膜硅片正面的绕镀层和背面的第二氧化层直接接触第二碱性溶液，从而能够在去除绕镀层和第二氧化层的同时有效保护隧穿氧化层以及掺杂多晶硅层的结构完整性，进而使去绕镀后的镀膜硅片的表面整洁光亮，外观和性能优异，使包括该去绕镀方法的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法制备得到的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池具有优异的光电转化效率。
27.另外，本发明的去绕镀方法契合隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的生产线，所需的酸、碱性溶液与生产线中使用的酸、碱性溶液相同，因此易于获得，由此，本发明去绕镀方法成本低，适合工业化生产。
附图说明
28.图1为本发明提供的去绕镀方法的示意图。
29.图中，10、硼扩散层；20、硅片；30、隧穿氧化层；40、掺杂多晶硅层；50、绕镀层；60、第一氧化层；70、第二氧化层；80、水膜。
具体实施方式
30.以下将对本发明提供的去绕镀方法、隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法作进一步说明。
31.如图1所示，为本发明提供的去绕镀方法的示意图，具体包括以下步骤：
32.s1，提供镀膜硅片20，镀膜硅片20包括硅片20、层叠设置于硅片20背面的隧穿氧化层30和掺杂多晶硅层40、以及层叠设置于硅片20正面的硼扩散层10；镀膜硅片20的表面带有因绕镀产生的绕镀层50；
33.s2，将镀膜硅片20依次进行激活处理和链式氧化反应，镀膜硅片20的正面覆盖有第一氧化层60，背面覆盖有第二氧化层70；
34.s3，在镀膜硅片20的背面形成水膜80；
35.s4，利用第一酸性溶液去除所述第一氧化层60；以及
36.s5，依次利用第一碱性溶液、含有添加剂的第二碱性溶液、含有氧化剂的第三碱性溶液以及第二酸性溶液清洗镀膜硅片20，去除绕镀层50以及第二氧化层70。
37.在一实施方式中，步骤s1中的硅片20选自n型硅片20，硼扩散层10选自硼硅玻璃层，隧穿氧化层30选自氧化硅层，掺杂多晶硅层40选自掺p多晶硅层。
38.在一实施方式中，隧穿氧化层30的厚度小于或等于2nm，掺杂多晶硅层40的厚度为100nm-200nm。
39.由图1可知，绕镀层50沉积在镀膜硅片的正面，在一实施方式中，绕镀层50为掺杂多晶硅结构和/或多晶硅结构。
40.步骤s2中，激活处理能够为链式氧化反应得到第一氧化层60和第二氧化层70奠定基础，在一实施方式中，激活处理的步骤中，温度为800℃-860℃。
41.第一氧化层60覆盖镀膜硅片的正面，可见，第一氧化层60是以掺杂多晶硅结构或多晶硅结构、以及硼扩散层10的材料作为氧化底物经过链式氧化反应而形成的，第二氧化层70覆盖镀膜硅片的背面，可见，第二氧化层70是以掺杂多晶硅层40的材料为氧化底物经过链式氧化反应而形成。为了更好的控制第一氧化层60和第二氧化层70的厚度，在一实施方式中，链式氧化反应的步骤中，温度为500℃-600℃。
42.应予说明的是，链式氧化反应可以在同一温度下进行，也可以在不同温度下分段进行，当链式氧化反应在不同温度下分段进行时，能够使第一氧化层60和第二氧化层70的厚度更加均匀。
43.在一实施方式中，链式氧化反应的步骤包括将激活处理后的镀膜硅片经过链氧机台，其中，链氧机台分为四个温区，第一温区的温度至第四温区的温度可以递增，可以递减，也可以先递增后递减。
44.当第一温区的温度至第四温区的温度先递增后递减时，优选的，温度先从510℃-530℃递增至590℃-600℃，再递减至565℃-585℃，进一步优选的，第一温区的温度为510℃-530℃，第二温区的温度为580℃-595℃，第三温区的温度为590℃-595℃，第四温区的温度为565℃-585℃。
45.当第一温区的温度至第四温区的温度递增时，优选的，温度从510℃-530℃递增至590℃-600℃；进一步优选的，第一温区的温度为510℃-530℃，第二温区的温度为580℃-595℃，第三温区的温度为590℃-595℃，第四温区的温度为565℃-585℃。
46.当第一温区的温度至第四温区的温度递减时，优选的，温度从590℃-600℃递减至510℃-530℃，进一步优选的，第一温区的温度为595℃-600℃，第二温区的温度为565℃-595℃，第三温区的温度为530℃-565℃，第四温区的温度为510℃-530℃。
47.相比于第一温区的温度至第四温区的温度递增或递减，第一温区的温度至第四温区的温度先递增，后递减，具有提升效率、良率等优势，优选的，第一温区的温度至第四温区的温度先递增，后递减。
48.在一实施方式中，第一氧化层60的厚度为3nm-5nm，第二氧化层70的厚度为2nm-3nm。
49.步骤s3和步骤s4的作用是在保留第二氧化层70的同时去除第一氧化层60，从而在步骤s5中，镀膜硅片正面的绕镀层50和背面的第二氧化层70直接接触第二碱性溶液，避免镀膜硅片背面的掺杂多晶硅层40以及隧穿氧化层30直接接触第二碱性溶液。
50.步骤s3中，可以通过喷淋方式在第二氧化层70的表面形成水膜80，由于第二氧化层70具有亲水性，水膜80中的h2o可以通过氢键附着于镀膜硅片的背面。
51.步骤s4中，为了更有效的去除第一氧化层60，同时，更好的保留第二氧化层70，在一实施方式中，第一酸性溶液选自hf溶液，hf溶液的质量分数为7％-9％。
52.应予说明的是，在步骤s4中，当第一酸性溶液的浓度高于15％时，部分绕镀层50可能在第一酸性溶液被去除。
53.在一实施方式中，为了更好的保留第二氧化层70，去除第一氧化层60，利用第一酸性溶液去除第一氧化层60的步骤包括：提供第一酸性溶液，控制镀膜硅片浮于第一酸性溶液中，使镀膜硅片正面与第一酸性溶液接触，镀膜硅片背面不与第一酸性溶液接触，从而去除第一氧化层60。
54.在一实施方式中，步骤s3和步骤s4在链式去硼硅玻璃机台或槽式去硼硅玻璃设备中进行。
55.步骤s5中，第一碱性溶液能够去除镀膜硅片表面残留的第一酸性溶液，同时，镀膜硅片背面的水膜80也同时被去除。
56.在一实施方式中，第一碱性溶液选自naoh溶液或koh溶液中的至少一种，第一碱性溶液的质量分数为17％-19％。
57.在一实施方式中，利用第一碱性溶液清洗镀膜硅片的步骤中，温度为50℃-70℃。
58.由于第二碱性溶液中包括有添加剂，因此，第二碱性溶液能够去除镀膜硅片正面的绕镀层50以及镀膜硅片背面的第二氧化层70。
59.在一实施方式中，第二碱性溶液选自naoh溶液或koh溶液中的至少一种，第二碱性溶液的质量分数为7％-8％。
60.在一实施方式中，添加剂包括有清洁剂、氧化剂、扩散剂、表面活性剂、缓冲剂、脱泡剂、葡萄糖或促进剂中的至少一种，添加剂在第二碱性溶液中的质量分数为1％-3％。
61.在一实施方式中，利用第二碱性溶液清洗镀膜硅片的步骤中，温度为50℃-70℃。
62.应予说明的是，镀膜硅片的侧面也可能存在有绕镀层50，侧面的绕镀层50能够被第二碱性溶液去除。
63.由于第三碱性溶液中包括氧化剂，因此，第三碱性溶液能够去除镀膜硅片表面残留的第二碱性溶液。
64.在一实施方式中，第三碱性溶液选自naoh溶液或koh溶液中的至少一种，第三碱性溶液的质量分数为15％-17％。
65.在一实施方式中，氧化剂包括h2o2，氧化剂在第三碱性溶液的质量分数为2％-3％。
66.在一实施方式中，利用第四碱性溶液清洗镀膜硅片的步骤中，温度为20℃-40℃。
67.在一实施方式中，第二酸性溶液选自hf溶液、hcl溶液以及水的混合溶液，hf溶液的质量分数为36％-38％，hcl溶液的质量分数为48％-50％，hf溶液、hcl溶液与水的体积比为15:1:33-16:1:35。
68.在一实施方式中，利用第二酸性溶液清洗镀膜硅片的步骤之后，将镀膜硅片从第二酸性溶液中取出，用水洗去表面残留的第二酸性溶液，然后进行脱水处理，得到去绕镀后的镀膜硅片。
69.在一实施方式中，步骤s5在槽式碱抛机台中进行。
70.由此，本发明提供的去绕镀方法中，在依次利用第一碱性溶液、含有添加剂的第二碱性溶液、含有氧化剂的第三碱性溶液以及第二酸性溶液清洗镀膜硅片之后，镀膜硅片正面的绕镀层50以及镀膜硅片背面的第二氧化层70均被去除，而镀膜硅片背面的隧穿氧化层30以及掺杂多晶硅层40由于第二氧化层70的保护而保留完整，从而实现在去除绕镀层50的同时有效的保护镀膜硅片的结构完整，进而使去绕镀后的镀膜硅片的表面整洁光亮，外观和性能优异。
71.另外，本发明的去绕镀方法契合隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的生产线，所需的酸、碱性溶液与生产线中使用的酸、碱性溶液相同，因此易于获得，由此，本发明提供的去绕镀方法适于隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的去绕镀，且去绕镀方法成本低，适合工业化生产。
72.在一实施方式中，参照隧穿氧化层钝化接触太阳能电池背面测试标准，去绕镀后的镀膜硅片的反射率达到5.0％-6.0％之间。
73.本发明还提供了一种包括上述去绕镀方法的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法。
74.在一实施方式中，隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
75.提供硅片20，将硅片20依次进行清洗、制绒、硼扩制、背面刻蚀、形成隧穿氧化层30及多晶硅层、磷扩散形成掺杂多晶硅层40、去绕镀、绕镀减反射层、印制以及烧结。
76.由于去绕镀方法得到的镀膜硅片表面整洁光亮，外观和性能优异，因此，本发明提供的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法制备得到的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池具有优异的光电转化效率。
77.以下，将通过以下具体实施例对去绕镀方法、隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法做进一步的说明。
78.实施例1-8以及对比例1-6提供的去绕镀方法中，镀膜硅片包括硅片20，层叠设置于硅片20背面的隧穿氧化层30和掺杂多晶硅层40，以及层叠设置于硅片20正面的硼扩散层10，其中，硅片20为n型硅片20，硼扩散层10为硼硅玻璃层，隧穿氧化层30为氧化硅层，掺杂多晶硅层40选自掺p多晶硅层。
79.镀膜硅片的表面带有因绕镀产生的绕镀层50，绕镀层50为掺杂多晶硅结构以及多晶硅结构。
80.实施例1
81.提供镀膜硅片。
82.将镀膜硅片置于830℃下进行激活处理，然后经过链氧机台，形成第一氧化层60和第二氧化层70，机台带速为2.1m/min，氧气流速为120标准升/分钟，链氧机台分为四个温区，其中，第一温区的温度为520℃，第二温区的温度为595℃，第三温区的温度为595℃，第四温区的温度为575℃，第一氧化层60覆盖镀膜硅片正面，厚度为3nm，第二氧化层70覆盖镀膜硅片背面，厚度为3nm。
83.将镀膜硅片置于链式去bsg机台上，通过喷淋方式在镀膜硅片背面形成水膜80；将镀膜硅片正面朝下浮于7.65％的hf溶液中，镀膜硅片正面与第一酸性溶液接触，镀膜硅片背面不与第一酸性溶液接触，从而去除第一氧化层60。
84.将镀膜硅片置于槽式碱抛机台中，槽式碱抛机台具有多个功能槽，其中，第一功能槽中具有质量分数为18.85％的koh溶液，温度为65℃，第二功能槽为水槽，第三功能槽中具有质量分数为7.92％的koh溶液，koh溶液中还包括有去绕镀添加剂，添加剂在koh溶液中的质量分数为1％-3％，温度为64℃，第四、第五功能槽均为水槽，第六功能槽中具有质量分数为15.55％的koh溶液，koh溶液中还包括有h2o2，h2o2在koh溶液中的质量分数为2.64％，温度为25℃，第七功能槽为水槽，第八功能槽中具有质量分数为37％的hf溶液和质量分数为49％的hcl溶液、水的混合溶液，hf溶液、hcl溶液与水的体积比为15:1:34，第九功能槽为水槽，第十功能槽用于预脱水；将镀膜硅片依次经过第一功能槽至第十功能槽，其中，镀膜硅片在第一功能槽中停留3min，在第三功能槽中停留520s，在第六功能槽中停留130s，在第八功能槽中停留300s，最后烘干得到去绕镀后的镀膜硅片。
85.参照隧穿氧化层钝化接触太阳能电池背面测试标准，实施例1获得的去绕镀后的镀膜硅片的反射率为5.9％之间。
86.实施例2
87.将实施例1提供的去绕镀后的镀膜硅片依次进行绕镀减反射层、印制以及烧结，得到隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，光电转化效率为24.0％。
88.实施例3
89.实施例3参照实施例1进行，不同之处在于，不进行链氧反应，而是将830℃激活后的镀膜硅片直接置于550℃中进行氧化反应，氧化反应时间为2min。
90.参照隧穿氧化层钝化接触太阳能电池背面测试标准，实施例3获得的去绕镀后的镀膜硅片的反射率为4.2％。
91.实施例4
92.将实施例3提供的去绕镀后的镀膜硅片依次进行绕镀减反射层、印制以及烧结，得到隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，光电转化效率为22.8％。
93.实施例5
94.实施例5参照实施例1进行，不同之处在于，第一温区的温度为521℃，第二温区的温度为590℃，第三温区的温度为590℃，第四温区的温度为570℃。
95.参照隧穿氧化层钝化接触太阳能电池背面测试标准，实施例5获得的去绕镀后的镀膜硅片的反射率为5.5％。
96.实施例6
97.将实施例5提供的去绕镀后的镀膜硅片依次进行绕镀减反射层、印制以及烧结，得到隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，光电转化效率为23.9％。
98.实施例7
99.实施例7参照实施例1进行，不同之处在于，第一温区的温度为530℃，第二温区的温度为580℃，第三温区的温度为590℃，第四温区的温度为565℃，第一氧化层60的厚度为3nm，第二氧化层70的厚度为3nm。
100.参照隧穿氧化层钝化接触太阳能电池背面测试标准，实施例7获得的去绕镀后的镀膜硅片的反射率为5.6％。
101.实施例8
102.将实施例7提供的去绕镀后的镀膜硅片依次进行绕镀减反射层、印制以及烧结，得到隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，光电转化效率为23.8％。
103.对比例1
104.对比例1参照实施例1进行，不同之处在于，镀膜硅片不进行激活处理和链式氧化反应，在镀膜硅片背面形成水膜80后直接置于槽式碱抛机台中。
105.参照隧穿氧化层钝化接触太阳能电池背面测试标准，对比例1获得的去绕镀后的镀膜硅片的反射率为4.0％。
106.对比例2
107.将对比例1提供的去绕镀后的镀膜硅片依次进行绕镀减反射层、印制以及烧结，得到隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，光电转化效率为22.8％。
108.对比例3
109.对比例3参照实施例1进行，不同之处在于，不去除第一氧化层60，将镀膜硅片直接置于槽式碱抛机台中。
110.参照隧穿氧化层钝化接触太阳能电池背面测试标准，对比例3获得的去绕镀后的镀膜硅片的反射率为5.3％。
111.对比例4
112.将对比例3提供的去绕镀后的镀膜硅片依次进行绕镀减反射层、印制以及烧结，得到隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，光电转化效率为22.9％。
113.对比例5
114.对比例5参照实施例1进行，不同之处在于，不在镀膜硅片背面形成水膜80。
115.参照隧穿氧化层钝化接触太阳能电池背面测试标准，对比例5获得的去绕镀后的镀膜硅片的反射率为4.1％。
116.对比例6
117.将对比例5提供的去绕镀后的镀膜硅片依次进行绕镀减反射层、印制以及烧结，得到隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，光电转化效率为22.9％。
118.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
119.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在
不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。