[发明专利]一种采用干氧氧化法制备局域背场钝化电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于晶体硅电池的制备领域，具体涉及一种采用干氧氧化法制备局域背场钝化电池的方法。

背景技术

通过提升电池制备技术水平提高电池转换效率是业内公认的摆脱产业危机最重要的途径，随着第三代高效多晶硅片的研制成功，高效晶体硅电池制备技术在提高电池转换效率方面的潜力不断提高。作为高效结构电池技术的代表，局域背场钝化技术主要通过降低背表面的复合速率提高电池转换效率，特别是在硅片不断减薄的情况下，背面复合速率对电池性能的影响愈加明显。

氧化前去除表面磷硅玻璃，通过氧化可起到优化扩散发射极纵向浓度分布的作用，同时有利于降低表面死层对短波的光谱响应的影响。前表面SiO2/SiNx叠层钝化膜有利于充分发挥二者优势，SiO2可明显性降低表面悬挂键密度，SiNx膜中H可起到较好的体钝化效果。

目前大多采用原子层沉积的方式制备Al₂O₃背面钝化膜，工艺成熟且简单，膜内H经高温烧结会扩散进硅片体内起到体钝化作用，但设备通常需要进口，成本比较高。干氧氧化法制备SiO2致密性高，对表面悬挂键有极强的中和作用，能够起到较好的钝化效果，但高温氧化过程会使P-N结推进，影响该结的电学特性，扩散工艺和氧化工艺的匹配是一大难点。

尽管高温过程会在硅片内部产生晶硅缺陷，但选用的氧化工艺温度普遍低于扩散温度，而且氧化工艺中低温退火过程有利于硅片吸杂和缺陷修复，只要背面清洗及扩散氧化工艺匹配好就可起到优化发射极电性能和背面钝化的双重效果。

激光加工技术精度高，稳定性强，目前广泛用于半导体行业。在晶体硅电池行业，通常采用激光技术制备背面电极接触窗口。国内陆续推出适用于局域背场钝化的浆料，目前该技术已相对成熟，部分光伏企业已建立生产线。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种采用干氧氧化法制备局域背场钝化电池的方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述采用干氧氧化法制备局域背场钝化电池的方法，依次包括如下步骤：

（1）选用P型多晶硅片作衬底，经制绒抛光，通过高温扩散在硅片上制备方块电阻值为95～110Ω/□的P-N结；所述高温扩散参数如下：扩散温度为800～850℃，扩散时间为30～50min，扩散后进行退火，退火时间为300～500s；

（2）用湿法链式刻蚀机去除硅片背面和边缘的P-N结；

（3）用双氧水和氨水混合水溶液清洗硅片后，在干氧环境下对硅片进行氧化，所述氧化参数为：氧化最高温度为800～830℃，氧化时间为10～25min，氧化后进行退火，退火时间≥15min，在硅片背面生长一层8～12nm的SiO₂；氧化后方块电阻值为80～85Ω/□；

（4）采用PECVD设备在硅片背面的SiO₂上镀一层厚度为120～180nm的SiNx保护膜；光伏业内通常采用SiNx表示前表面减反射膜，因为x是一个不固定值，主要由镀膜工艺决定，优选地，SiNx中x的取值范围为2.0～2.3；

（5）采用PECVD设备在硅片正面沉积厚度为40～70nm的SiNx减反射膜，SiNx减反射膜折射率为2.0～2.2；优选地，SiNx中x的取值范围为2.0～2.3；PECVD法参数如下：采用一步沉积方式镀膜，氨气流量设定为3.3～4.2slm，硅烷流量设定为0.25～0.35slm，控制氨气流量与硅烷流量之比为8～12，射频电源功率为4200～4500W，沉积时间为400～600S；

（6）设置硅片背面电极接触图形：图形线宽为30～45μm，线间距为800～1500μm；用P秒激光器对硅片进行开膜；

（7）在硅片上按常规方法依次印刷背电极、铝浆和银浆，然后对硅片进行烧结，控制烧结峰值温度为870～890℃，烧结后在背面开膜区域形成铝硅合金层。

其中，步骤（1）所述P型高效多晶硅片为P型掺硼多晶硅片，其电阻率为1～3Ω·cm；步骤（1）所述P-N结深度≤0.25μm，表层峰值浓度≥1×10²⁰/cm³；步骤（1）所述制绒抛光是用湿法链式制绒机对硅片制绒，在硅片正面镀SiNx保护膜后进行抛光，抛光时采用的抛光液为质量百分比含量为5～12%的NaOH溶液，抛光温度为65～85℃，腐蚀时间为2～3min；抛光后硅片背面平均加权反射率≥75%。