一种tbc电池的制备方法
技术领域
1.本发明涉及光伏领域，具体涉及一种tbc电池的制备方法。
背景技术：
2.ibc（interdigitated back contact）电池出现于20世纪70年代，其在电池背面分别进行局部磷和硼扩散，形成有指状交叉排列的p区、n区；ibc电池的正负极均在电池背面，正面无金属遮光，极大的提高了电池的光学吸收。topcon（tunnel oxide passivated contact）电池是2013年由德国弗兰霍夫研究所提出的一种新型硅太阳电池，其采用1～2nm的隧穿氧化层叠加掺杂的多晶硅层形成了钝化接触结构，有效降低了硅片表面和金属接触复合速率；随着topcon电池技术的发展，目前已经具备了产线化的条件，量产效率达到24.5%。
3.叠加topcon和ibc技术的新型tbc电池成为热点，并有望使电池效率大于25%。现有tbc电池的工艺流程为：碱抛光
→
隧穿氧化层 polysi沉积
→
掺杂和晶化
→
背面激光局部去除psg（p区）
→
单面去除正面psg
→
碱制绒 清洗
→
表面钝化
→
丝网印刷
→
烧结金属化。
4.tbc电池的现有工艺有如下缺陷：1）现有工艺制备的tbc电池，背面p区和n区，有一个区（p区）是绒面，绒面导致表面钝化效果差。
5.2）现有工艺中碱制绒的温度较高（70～80℃），这一步需要psg保护n区不被腐蚀，同时p区和正面正常腐蚀出绒面，所以对工艺的要求提高。
6.3）现有工艺中碱制绒是在碱抛光后的面上进行腐蚀，相比初始硅片进行碱制绒，反射率会提升，影响电池的电流。
7.4）现有工艺中电池正面没有形成前场（ffe，front floating emitter），而前场更有利于电流的传输。
技术实现要素：
8.本发明的目的在于提供一种tbc电池的制备方法，包括依次进行的如下步骤：制绒，在硅片表面形成绒面；硅片正面沉积功能膜，该功能膜含有ⅲ族元素，且不与碱反应；硅片背面碱抛光，且功能膜保护硅片正面在碱抛光过程中不被碱腐蚀；硅片背面沉积隧穿氧化层和polysi层；高温掺杂，在硅片背面形成n型掺杂，且在高温掺杂过程中，功能膜中的ⅲ族元素对硅片正面掺杂形成前场；去除硅片背面局部psg层；通过单面酸洗去除硅片正面psg，然后对硅片进行碱抛光；碱抛光过程中：硅片背面去除psg层的区域被碱腐蚀抛光，形成p区；硅片背面没有去除psg层的区域不被碱腐蚀，形成n区；硅片正面绕镀的polysi被碱腐蚀去除，且功能膜保护正面绒面不被碱腐蚀；
酸洗去除硅片正面的功能膜和背面n区的psg；硅片表面钝化，在硅片表面形成钝化膜；硅片背面丝网印刷；烧结，形成金属化电极。
9.优选的，在高温掺杂过程中，硅片中的金属杂质扩散富集在功能膜中，实现对硅片的吸杂。
10.优选的，所述功能膜选自为含ⅲ族元素的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种。
11.优选的，所述ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种。
12.优选的，采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式沉积功能膜。
13.优选的，所述碱抛光的温度为50～60℃。
14.优选的，采用lpcvd在硅片背面沉积隧穿氧化层和polysi层。
15.优选的，在管式炉或链式炉中进行高温掺杂。
16.优选的，所述高温掺杂的温度为800～900℃。
17.优选的，采用激光去除硅片背面局部psg层。
18.优选的，在链式设备中采用hf溶液去除硅片正面psg。
19.优选的，采用hf清洗去除硅片正面的功能膜和背面n区的psg。
20.优选的，硅片背面丝网印刷时，先采用激光将硅片背面p区的钝化膜打开，然后在硅片背面p区、n区印刷导电浆料。
21.优选的，在硅片背面p区印刷铝浆，在硅片背面n区印刷银浆。
22.本发明的优点和有益效果在于：提供一种tbc电池的制备方法，制绒后在硅片正面沉积一层功能膜，该功能膜在后续高温过程中，具有吸杂和掺杂的功能，可以提高硅片的质量，还能在正面形成前场，有利于tbc电池载流子的传输，且在后续碱抛过程中，该功能膜具有保护功能，能防止正面在碱抛溶液中被腐蚀。
23.本发明硅片正面沉积的功能膜，具有以下作用：1）保护硅片正面，在后续碱抛光过程中使硅片正面不被腐蚀，可以实现硅片背面单面抛光；2）隔离硅片正面的polysi绕镀，在后续lpcvd背面沉积隧穿氧化层和polysi层时，硅片正面的功能膜可隔离polysi绕镀，故可降低lpcvd沉积polysi的绕镀处理要求，甚至可以硅片双面lpcvd沉积polysi；3）提供对硅片正面掺杂的n型掺杂剂，在后续的高温过程中进行n型掺杂，在硅片正面形成前场（ffe，front floating emitter）；4）还具有吸杂功能，在后续的高温过程中硅片中的金属杂质扩散富集在功能膜中，实现对硅片的吸杂。
24.本发明具有如下特点：1）本发明tbc电池的背面p区和n区都是抛光面，表面钝化效果好。而现有tbc电池的背面p区为绒面，表面钝化差。
25.2）本发明tbc电池的正面金字塔绒面的形成是在初始硅片上进行碱制绒，有硅片表面缺陷的存在，形成的绒面更均匀，反射率更低。而现有tbc电池的正面金字塔绒面的形
成是在碱抛光表面进行，绒面均匀性差，反射率高。
26.3）本发明在制绒后正面沉积一层功能膜,在后续的高温过程中，功能膜具有吸杂和掺杂的功能，可以提高硅片的质量，而且功能膜使正面形成front floating emitter（ffe），有利于ibc电池载流子的传输。而现有tbc电池的制备工艺没有此两项功能。
27.4）本发明tbc电池的工艺流程为先制绒后碱抛，碱抛的温度较低（50～60℃），碱抛过程中正面有功能膜的保护，n区有psg的保护，实现背面单区域抛光，工艺控制较简单。而现有tbc电池的工艺流程为先碱抛后制绒，碱制绒的温度较高（70～80℃），碱制绒过程中正面和p区同时被腐蚀出绒面，n区psg保护不被腐蚀，工艺控制比较难。
具体实施方式
28.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
29.本发明提供一种tbc电池的制备方法，包括依次进行的如下步骤：制绒，在硅片表面形成绒面；采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片正面沉积功能膜，该功能膜含有ⅲ族元素，且不与碱反应；ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种；硅片背面碱抛光，碱抛光的温度为50～60℃，且功能膜保护硅片正面在碱抛光过程中不被碱腐蚀；采用lpcvd在硅片背面沉积隧穿氧化层和polysi层；在管式炉或链式炉中进行高温掺杂（如磷掺杂），使硅片背面形成n型掺杂，高温掺杂的温度为800～900℃，且在高温掺杂过程中，功能膜中的ⅲ族元素（硼、镓、铟中的一种或几种）对硅片正面掺杂形成前场，硅片中的金属杂质扩散富集在功能膜中实现对硅片的吸杂；采用激光去除硅片背面局部psg层；通过单面酸洗去除硅片正面psg（如在链式设备中采用hf溶液去除硅片正面psg），然后对硅片进行碱抛光；碱抛光的温度为50～60℃，碱抛光过程中：硅片背面去除psg层的区域被碱腐蚀抛光，形成p区；硅片背面没有去除psg层的区域不被碱腐蚀，形成n区；硅片正面绕镀的polysi被碱腐蚀去除，且功能膜保护正面绒面不被碱腐蚀；酸洗（如采用hf清洗）去除硅片正面的功能膜和背面n区的psg；硅片表面钝化，在硅片表面形成钝化膜；硅片背面丝网印刷，先采用激光将硅片背面p区的钝化膜打开，然后在硅片背面p区印刷铝浆，在硅片背面n区印刷银浆；烧结，形成金属化电极。
30.具体的：所述功能膜选自为含ⅲ族元素（硼、镓、铟中的一种或几种）的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种。
31.本发明的具体实施例如下：1）选用电阻率范围0.5～2.5ωcm、厚度170
µ
m、210
×
210mm尺寸的p型硅片，在naoh和添加剂的溶液中进行腐蚀，去除硅片表面损伤并在形成金字塔绒面；
2）在硅片正面沉积一层功能膜（如含ⅲ族元素的氧化硅膜，ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种），具体为涂覆的方式实现此功能膜的沉积；该功能膜不与碱反应，可以保护正面不被碱腐蚀；该功能膜含有p型掺杂剂，具体为ⅲ族元素（硼、镓、铟中的一种或几种），在后续高温过程中可对硅片正面进行少量掺杂，形成前场ffe（front floating emitter）；在后续高温过程中，硅片中的金属杂质会扩散富集在该功能膜中；3）采用naoh和添加剂的溶液，于60℃腐蚀硅片10分钟，硅片背面形成抛光面，硅片正面有功能膜的保护，绒面不会被腐蚀；4）使用lpcvd设备，先通入氧气，在硅片背面生长一层1～2nm的遂穿氧化层；然后通入sih4，在背面沉积polysi层，绕镀到正面的polysi层在功能膜的上面；5）在管式炉内进行高温磷掺杂，管式炉工艺结束后硅片正面和背面同时有生长一层psg；且在此步高温过程中（800～900℃），正面功能膜的p型掺杂剂对正面进行掺杂，形成前场ffe（front floating emitter）；同时硅片中的金属杂质扩散富集在该功能膜中；6）使用激光设备，按照设计的图形局部去除硅片背面psg，此为tbc电池的p区；硅片背面没有打激光的区域为tbc电池的n区；7）在链式设备中采用hf溶液去除硅片正面单面psg；然后采用naoh和添加剂溶液，于60℃腐蚀硅片10分钟，p区域被抛光，n区有psg保护不被碱腐蚀，正面绕镀的polysi被碱腐蚀，同时有功能膜可以保护正面绒面不被碱腐蚀；然后进行hf清洗，去除正面的功能膜和背面n区的psg；8）使用ald设备，在硅片正背面沉积氧化铝；使用pecvd设备，在硅片的正面和背面沉积氮化硅膜，完成表面钝化，在硅片表面形成钝化膜；9）使用激光把硅片背面p区的钝化膜打开，然后p区印刷铝浆，n区印刷银浆；10）烧结形成金属化电极，完成tbc电池的制备。
32.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术领域
1.本发明涉及光伏领域，具体涉及一种tbc电池的制备方法。
背景技术：
2.ibc（interdigitated back contact）电池出现于20世纪70年代，其在电池背面分别进行局部磷和硼扩散，形成有指状交叉排列的p区、n区；ibc电池的正负极均在电池背面，正面无金属遮光，极大的提高了电池的光学吸收。topcon（tunnel oxide passivated contact）电池是2013年由德国弗兰霍夫研究所提出的一种新型硅太阳电池，其采用1～2nm的隧穿氧化层叠加掺杂的多晶硅层形成了钝化接触结构，有效降低了硅片表面和金属接触复合速率；随着topcon电池技术的发展，目前已经具备了产线化的条件，量产效率达到24.5%。
3.叠加topcon和ibc技术的新型tbc电池成为热点，并有望使电池效率大于25%。现有tbc电池的工艺流程为：碱抛光
→
隧穿氧化层 polysi沉积
→
掺杂和晶化
→
背面激光局部去除psg（p区）
→
单面去除正面psg
→
碱制绒 清洗
→
表面钝化
→
丝网印刷
→
烧结金属化。
4.tbc电池的现有工艺有如下缺陷：1）现有工艺制备的tbc电池，背面p区和n区，有一个区（p区）是绒面，绒面导致表面钝化效果差。
5.2）现有工艺中碱制绒的温度较高（70～80℃），这一步需要psg保护n区不被腐蚀，同时p区和正面正常腐蚀出绒面，所以对工艺的要求提高。
6.3）现有工艺中碱制绒是在碱抛光后的面上进行腐蚀，相比初始硅片进行碱制绒，反射率会提升，影响电池的电流。
7.4）现有工艺中电池正面没有形成前场（ffe，front floating emitter），而前场更有利于电流的传输。
技术实现要素：
8.本发明的目的在于提供一种tbc电池的制备方法，包括依次进行的如下步骤：制绒，在硅片表面形成绒面；硅片正面沉积功能膜，该功能膜含有ⅲ族元素，且不与碱反应；硅片背面碱抛光，且功能膜保护硅片正面在碱抛光过程中不被碱腐蚀；硅片背面沉积隧穿氧化层和polysi层；高温掺杂，在硅片背面形成n型掺杂，且在高温掺杂过程中，功能膜中的ⅲ族元素对硅片正面掺杂形成前场；去除硅片背面局部psg层；通过单面酸洗去除硅片正面psg，然后对硅片进行碱抛光；碱抛光过程中：硅片背面去除psg层的区域被碱腐蚀抛光，形成p区；硅片背面没有去除psg层的区域不被碱腐蚀，形成n区；硅片正面绕镀的polysi被碱腐蚀去除，且功能膜保护正面绒面不被碱腐蚀；
酸洗去除硅片正面的功能膜和背面n区的psg；硅片表面钝化，在硅片表面形成钝化膜；硅片背面丝网印刷；烧结，形成金属化电极。
9.优选的，在高温掺杂过程中，硅片中的金属杂质扩散富集在功能膜中，实现对硅片的吸杂。
10.优选的，所述功能膜选自为含ⅲ族元素的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种。
11.优选的，所述ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种。
12.优选的，采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式沉积功能膜。
13.优选的，所述碱抛光的温度为50～60℃。
14.优选的，采用lpcvd在硅片背面沉积隧穿氧化层和polysi层。
15.优选的，在管式炉或链式炉中进行高温掺杂。
16.优选的，所述高温掺杂的温度为800～900℃。
17.优选的，采用激光去除硅片背面局部psg层。
18.优选的，在链式设备中采用hf溶液去除硅片正面psg。
19.优选的，采用hf清洗去除硅片正面的功能膜和背面n区的psg。
20.优选的，硅片背面丝网印刷时，先采用激光将硅片背面p区的钝化膜打开，然后在硅片背面p区、n区印刷导电浆料。
21.优选的，在硅片背面p区印刷铝浆，在硅片背面n区印刷银浆。
22.本发明的优点和有益效果在于：提供一种tbc电池的制备方法，制绒后在硅片正面沉积一层功能膜，该功能膜在后续高温过程中，具有吸杂和掺杂的功能，可以提高硅片的质量，还能在正面形成前场，有利于tbc电池载流子的传输，且在后续碱抛过程中，该功能膜具有保护功能，能防止正面在碱抛溶液中被腐蚀。
23.本发明硅片正面沉积的功能膜，具有以下作用：1）保护硅片正面，在后续碱抛光过程中使硅片正面不被腐蚀，可以实现硅片背面单面抛光；2）隔离硅片正面的polysi绕镀，在后续lpcvd背面沉积隧穿氧化层和polysi层时，硅片正面的功能膜可隔离polysi绕镀，故可降低lpcvd沉积polysi的绕镀处理要求，甚至可以硅片双面lpcvd沉积polysi；3）提供对硅片正面掺杂的n型掺杂剂，在后续的高温过程中进行n型掺杂，在硅片正面形成前场（ffe，front floating emitter）；4）还具有吸杂功能，在后续的高温过程中硅片中的金属杂质扩散富集在功能膜中，实现对硅片的吸杂。
24.本发明具有如下特点：1）本发明tbc电池的背面p区和n区都是抛光面，表面钝化效果好。而现有tbc电池的背面p区为绒面，表面钝化差。
25.2）本发明tbc电池的正面金字塔绒面的形成是在初始硅片上进行碱制绒，有硅片表面缺陷的存在，形成的绒面更均匀，反射率更低。而现有tbc电池的正面金字塔绒面的形
成是在碱抛光表面进行，绒面均匀性差，反射率高。
26.3）本发明在制绒后正面沉积一层功能膜,在后续的高温过程中，功能膜具有吸杂和掺杂的功能，可以提高硅片的质量，而且功能膜使正面形成front floating emitter（ffe），有利于ibc电池载流子的传输。而现有tbc电池的制备工艺没有此两项功能。
27.4）本发明tbc电池的工艺流程为先制绒后碱抛，碱抛的温度较低（50～60℃），碱抛过程中正面有功能膜的保护，n区有psg的保护，实现背面单区域抛光，工艺控制较简单。而现有tbc电池的工艺流程为先碱抛后制绒，碱制绒的温度较高（70～80℃），碱制绒过程中正面和p区同时被腐蚀出绒面，n区psg保护不被腐蚀，工艺控制比较难。
具体实施方式
28.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
29.本发明提供一种tbc电池的制备方法，包括依次进行的如下步骤：制绒，在硅片表面形成绒面；采用喷涂、涂布、印刷或转印等方式在硅片正面沉积功能膜，该功能膜含有ⅲ族元素，且不与碱反应；ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种；硅片背面碱抛光，碱抛光的温度为50～60℃，且功能膜保护硅片正面在碱抛光过程中不被碱腐蚀；采用lpcvd在硅片背面沉积隧穿氧化层和polysi层；在管式炉或链式炉中进行高温掺杂（如磷掺杂），使硅片背面形成n型掺杂，高温掺杂的温度为800～900℃，且在高温掺杂过程中，功能膜中的ⅲ族元素（硼、镓、铟中的一种或几种）对硅片正面掺杂形成前场，硅片中的金属杂质扩散富集在功能膜中实现对硅片的吸杂；采用激光去除硅片背面局部psg层；通过单面酸洗去除硅片正面psg（如在链式设备中采用hf溶液去除硅片正面psg），然后对硅片进行碱抛光；碱抛光的温度为50～60℃，碱抛光过程中：硅片背面去除psg层的区域被碱腐蚀抛光，形成p区；硅片背面没有去除psg层的区域不被碱腐蚀，形成n区；硅片正面绕镀的polysi被碱腐蚀去除，且功能膜保护正面绒面不被碱腐蚀；酸洗（如采用hf清洗）去除硅片正面的功能膜和背面n区的psg；硅片表面钝化，在硅片表面形成钝化膜；硅片背面丝网印刷，先采用激光将硅片背面p区的钝化膜打开，然后在硅片背面p区印刷铝浆，在硅片背面n区印刷银浆；烧结，形成金属化电极。
30.具体的：所述功能膜选自为含ⅲ族元素（硼、镓、铟中的一种或几种）的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种。
31.本发明的具体实施例如下：1）选用电阻率范围0.5～2.5ωcm、厚度170
µ
m、210
×
210mm尺寸的p型硅片，在naoh和添加剂的溶液中进行腐蚀，去除硅片表面损伤并在形成金字塔绒面；
2）在硅片正面沉积一层功能膜（如含ⅲ族元素的氧化硅膜，ⅲ族元素选自硼、镓、铟中的一种或几种），具体为涂覆的方式实现此功能膜的沉积；该功能膜不与碱反应，可以保护正面不被碱腐蚀；该功能膜含有p型掺杂剂，具体为ⅲ族元素（硼、镓、铟中的一种或几种），在后续高温过程中可对硅片正面进行少量掺杂，形成前场ffe（front floating emitter）；在后续高温过程中，硅片中的金属杂质会扩散富集在该功能膜中；3）采用naoh和添加剂的溶液，于60℃腐蚀硅片10分钟，硅片背面形成抛光面，硅片正面有功能膜的保护，绒面不会被腐蚀；4）使用lpcvd设备，先通入氧气，在硅片背面生长一层1～2nm的遂穿氧化层；然后通入sih4，在背面沉积polysi层，绕镀到正面的polysi层在功能膜的上面；5）在管式炉内进行高温磷掺杂，管式炉工艺结束后硅片正面和背面同时有生长一层psg；且在此步高温过程中（800～900℃），正面功能膜的p型掺杂剂对正面进行掺杂，形成前场ffe（front floating emitter）；同时硅片中的金属杂质扩散富集在该功能膜中；6）使用激光设备，按照设计的图形局部去除硅片背面psg，此为tbc电池的p区；硅片背面没有打激光的区域为tbc电池的n区；7）在链式设备中采用hf溶液去除硅片正面单面psg；然后采用naoh和添加剂溶液，于60℃腐蚀硅片10分钟，p区域被抛光，n区有psg保护不被碱腐蚀，正面绕镀的polysi被碱腐蚀，同时有功能膜可以保护正面绒面不被碱腐蚀；然后进行hf清洗，去除正面的功能膜和背面n区的psg；8）使用ald设备，在硅片正背面沉积氧化铝；使用pecvd设备，在硅片的正面和背面沉积氮化硅膜，完成表面钝化，在硅片表面形成钝化膜；9）使用激光把硅片背面p区的钝化膜打开，然后p区印刷铝浆，n区印刷银浆；10）烧结形成金属化电极，完成tbc电池的制备。
32.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
再多了解一些
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