[发明专利]基于单晶PERC正面发射结隧穿氧化钝化电池制备方法

说明书

本发明涉及基于单晶PERC正面发射结隧穿氧化钝化电池制备方法，包括单晶硅片去损伤层，表面抛光、单面制绒，硅片制绒面制备超薄隧穿氧化层SiO₂及掺P多晶硅层形成N⁺发射结，经过湿法选择性刻蚀去掉背面绕度掺磷的多晶硅层，高温退火工艺对正面磷掺杂多晶硅层进行激活，电池背面沉积Al₂O₃层，电池正面/背面沉积氢化非晶氮化硅钝化减反射层，采用ns激光对背面钝化层进行选择性图形化开膜，最后通过丝网印刷背面铝浆/背电极，正面金属电极栅线，形成正背面电极金属化欧姆接触。本发明通过其选择性隧穿能力，降低发射结表面金属‑半导体表面复合，且工艺技术路线兼容现有高效单晶PERC电池制备流程，有利于降低设备投资成本。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，尤其是涉及一种基于单晶PERC正面发射结隧穿氧化钝化电池制备方法。

背景技术

随着太阳能光伏市场的发展，人们对高效的晶体硅电池的需求越来越急迫。N型晶体硅电池相对P型晶体硅电池而言，由于N型晶体硅对金属杂质不敏感，或者说具有很好的忍耐性能，因此N型晶体硅中少数载流子具有较大的扩散长度。此外，由于N型晶体硅采用磷掺杂，因此不存在因光照而导致的B-O络合体的形成，因而不存在P型晶体硅电池中的光致衰退现象。N型晶体硅电池逐渐成为众多研究机构和光伏企业关注的对象。

现有的较成熟的晶体硅太阳能电池制备技术，普遍采用均匀性发射结掺杂，丝网印刷电极工艺。为了减小银、硅接触电阻，必须提高太阳能电池发射结表面掺杂浓度；而与此同时为了降低太阳能表面发射结的复合，提升太阳能电池的短波响应，必须降低太阳能电池的发射结掺杂浓度。选择性发射结太阳能电池有效地解决了这对矛盾，但现有设备成本较高，或重复性较差，电池制备方法均不是十分理想。

目前常规单晶PERC电池正面表面钝化采用的是SiO2/SiNx叠层钝化，结合后续烧穿型浆料，未能从根本上提升金属化接触区域，及非接触区域的表面复合；采隧穿氧化钝化技术，是界面化学钝化及表面场效应钝化的综合效应，且电极金属化过程中，金属电极不破坏隧穿钝化层，从理论上能够实现更高的电池效率。但是如何在微米级的绒面上，克服尖端效应，制备均匀性非常高的nm级隧穿氧化层，及均匀性良好的掺杂多晶硅层，是批量生产中必须克服的。另外金属化浆料必须进行相应调整，在金属化过程中不破坏隧穿钝化层。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改善现有单晶PERC电池的发射结表面复合，大幅提升电池Voc，兼容现有PERC量产路径的基于单晶PERC正面发射结隧穿氧化钝化电池制备方法，是下一代高效单晶PERC电池的重点开发方向。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于单晶PERC正面发射结隧穿氧化钝化电池制备方法，采用以下步骤：

(1)硅片在碱制绒槽中去除损伤层并进行表面抛光、单面制绒，形成1μm-6μm高的金字塔绒面；

(2)在硅片制绒面制备超薄隧穿氧化层SiO₂及掺P多晶硅层形成N⁺发射结；

(3)湿法工艺选择性刻蚀去除背面绕度掺磷的多晶硅层；

(4)高温退火工艺对正面磷掺杂多晶硅层进行激活，在湿法制备过程中对电池正面沉积的掺磷层进行保护；

(5)电池背面经过ALD/PECVD方式沉积5-20nm厚的Al₂O₃层；

(6)电池正面/背面沉积氢化非晶氮化硅钝化减反射层；

(7)采用ns激光对背面钝化层进行选择性图形化开膜；

(8)在电池正面及背面，采用PECVD或磁控溅射法沉积80nm-100nm的氢化非晶氮化硅钝化减反射层；