[发明专利]一种背钝化高效多晶硅PERC双面电池工艺

说明书

本发明涉及一种背钝化高效多晶硅PERC双面电池工艺，去除硅片表面损伤层并进行双面抛光，运用金属辅助湿法刻蚀法进行双面黑硅制绒，再进行去金属盐清洗。然后，采用具备浓度梯度的两步碱溶液对绒面进行扩孔修饰；高温炉中POCl₃双面沉积扩散、背面抛光同时去除磷硅玻璃及扩散层；然后硅片背面用ALD沉积AlO_x、并运用PECVD设备在AlO_x薄膜和前表面扩散层分别沉积的SiN_x薄膜；运用激光技术在背钝化层开槽开孔、丝网印刷烧结背铝浆、背电极及正电极的步骤。本发明的电池通过特殊制绒技术，可以有效提高单多晶的陷光结构，同时保证相对低的表面复合速度，结合双面电池的双面发电优势和弱光响应特性，可以大幅提升电池光电转换效率。

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能电池领域，尤其是涉及一种背钝化高效多晶硅PERC双面电池工艺。

背景技术

P型多晶硅电池由于生产工艺成熟、制造成本低，在目前及今后相当长的一段时间内仍占据绝大部分市场份额。随着国务院颁发的关于光伏产业新建产能单晶电池效率大于20％，多晶电池效率大于18％的若干指导意见，选择易于兼容现有规模生产线，且易于控制生产成本的方案，快速更新核心技术是大势所趋。P型晶体硅太阳能电池要想继续保持竞争力、获得更大的发展与应用，必须进一步提高转换效率，同时降低生产成本。

目前，在P型多晶硅太阳电池的生产工艺中，如何在前表面获得好的绒面结构，以提升减反射效果是制备高效多晶硅电池首要任务，常用的工艺方法包括机械刻槽法、激光刻蚀法、反应离子刻蚀法(RIE)、化学腐蚀法(即金属辅助湿法腐蚀)等。其中，机械刻槽方法可以得到较低的表面反射率，但是该方法造成硅片表面的机械损伤比较严重，而且其成品率相对较低，故而在工业生产中使用较少。对于激光刻蚀法，是用激光制作不同的刻槽花样，条纹状和倒金字塔形状的表面都已经被制作出来，其反射率可以低至8.3％，但是由其制得的电池的效率都比较低，不能有效地用于生产。RIE方法可以利用不同的模版来进行刻蚀，刻蚀一般是干法刻蚀，可以在硅片表面形成所谓的“黑硅”结构，其反射率可以低至4％，但是由于设备昂贵，生产成本较高，因此在工业成产中使用较少。而化学腐蚀法具有工艺简单、廉价优质、和现有工艺好兼容等特点，成为了现有工业中使用最多的方法。

几乎与此同时，PERC结构和PERC双面结构技术着眼于电池的背面，利用钝化大大降低了背面的复合速度同时增加背面入光，该技术近年来在P型晶体硅电池中逐步得到大规模应用，使多晶和单晶电池的效率分别提升～0.5％和～1％以上。但是PERC技术对电池的正面无显著改善，优于前表面符合严重和光损失严重，P型多晶硅采用PERC及其双面结构电池的优势难以充分发挥。

因此，黑硅工艺结合背钝化双面结构电池是目前多晶硅实现20％电池效率的有效途径，其技术路线基于钝化电池发射结且背面局部接触(PERC)电池结构，通过优化的腐蚀溶液在产业化黑硅制绒机中实现易于钝化的微纳米表面状态，丝网印刷铝浆电极实现双面入光结构，工艺兼容性强且电池成本可控的高效晶体硅电池技术路线。但是高效背钝化双面电池工艺路线需要解决一下几个方面的问题：

1)如何在多晶硅表面提升陷光作用的同时保证优异的表面状态，进而在PECVD设备中实现硅前表面的有效钝化；

2)在电池背面形成优良的表面钝化效果；

3)电池背面形成有效的电极欧姆接触，降低电池的接触电阻。

目前，在已经公开的黑硅材料制作技术中，采用湿法金属催化化学刻蚀法制备黑硅的专利，如CN 102051618 A、CN 102768951 A等都是通过一步法(酸或碱)来实现纳米绒面扩孔来控制表面状态，反应速度快，反应过程不易控制。而为CN 104393114 A则是在微米绒面的基础上制备纳米绒面，再进行表面改善刻蚀。有可能存在微纳米结构不均匀，降低后续工艺的钝化效果。对于高效晶硅电池，随着体性能的不断提升，对前表面的复合速度要求更高。