CN116779706A - 一种新型TOPCon电池结构及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型TOPCon电池结构及其制备工艺，关于电池技术领域，新型TOPCon电池结构包括基体，所述基体包括正面和背面，所述正面依次设置有第一氧化隧穿层、第一多晶硅层、第一氮化硅层和第一电极，所述背面依次设置有第二氧化隧穿层、第二多晶硅层、第二氮化硅层和第二电极，所述第一多晶硅层为N型多晶硅层，所述第二多晶硅层为P型多晶硅层，所述第一电极为银电极，第二电极为铝电极，基体为P型单晶硅基体，所述银电极的厚度为6～14μm，所述铝电极的厚度为6～30μm，所述银电极的宽度为15～35μm，所述铝电极的宽度为15～170μm。与现有技术相比，根据本发明的一种新型TOPCon电池结构及其制备工艺，能够大幅度降低TOPCon电池的生产成本，从而提升产品的竞争力。

Description

一种新型TOPCon电池结构及其制备工艺

技术领域

本发明是关于电池技术领域，特别是关于一种新型TOPCon电池结构及其制备工艺。

背景技术

太阳能作为一种清洁的可再生能源，取之不尽，用之不竭。开发和利用太阳能，能极大降低对环境的污染，同时为人类提供充足的能量，相对于风能、地热能和潮汐能等其它新能源，太阳能以可利用率高、资源分布广泛和使用安全可靠等优点，成为最具有发展前景的能源之一。

现有技术中，一般使用TOPCon电池实现太阳能与电能之间的转化，现有的TOPCon电池结构包括基体，基体的正面依次设置P型掺杂单晶硅层、正面钝化层和银铝电极，基体的背面依次设置隧穿层、N型多晶硅层、背面钝化层和银电极。在基体的正面设置银铝电极，在基体的背面设置银电极，从而使TOPCon电池具有转换效率高、双面率高、温度稳定性高、弱光性能优异等优点。

现有的TOPCon电池为提升电流收集能力需在基体的正面主栅印刷银浆料、细栅印刷银铝浆，在基体的背面印刷银浆料，浆料印刷后进行烘干、烧结后形成电极，但使用银浆料的成本过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型TOPCon电池结构及其制备工艺，其能够大幅度降低TOPCon电池的生产成本，从而提升产品的竞争力。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型TOPCon电池结构及其制备工艺，包括基体，所述基体包括正面和背面，所述正面依次设置有第一氧化隧穿层、第一多晶硅层、第一氮化硅层和第一电极，所述背面依次设置有第二氧化隧穿层、第二多晶硅层、第二氮化硅层和第二电极，所述第一多晶硅层为N型多晶硅层，所述第二多晶硅层为P型多晶硅层，所述第一电极为银电极，第二电极为铝电极。

在一个或多个实施方式中，所述基体为P型单晶硅基体。

在一个或多个实施方式中，所述银电极的厚度为6～14μm。

在一个或多个实施方式中，所述铝电极的厚度为6～30μm。

在一个或多个实施方式中，所述银电极的宽度为15～35μm，所述铝电极的宽度为15～170μm。

在一个或多个实施方式中，所述基体为N型单晶硅基体。

在一个或多个实施方式中，所述银电极的厚度为6～14μm。

在一个或多个实施方式中，所述铝电极的厚度为6～30μm。

在一个或多个实施方式中，所述银电极的宽度为15～35μm，所述铝电极的宽度为15～170μm。

一种新型TOPCon电池结构的制备工艺，包括以下步骤：

S1、提供基体，所述基体包括正面和背面；

S2、对基体进行制绒清洗，使基体的表面形成金字塔绒面，得到第一基体；

S3、在第一基体的正面制备第一氧化隧穿层；

S4、在第一氧化隧穿层的正面通过SiH₄、H₂和PH₃反应沉积得到起到钝化作用的掺杂poly-Si薄膜，在第一氧化隧穿层上形成N型多晶硅层，得到第二基体；

S5、将第二基体进行前退火处理，得到第三基体；

S6、在第三基体的背面及侧面进行刻蚀处理，直至露出第三基体背面，然后对第三基体进行碱抛光处理，得到第四基体；

S7、在第四基体的背面制备第二氧化隧穿层，获得第五基体；

S8、第五基体的背面通过SiH₄、H₂和B₂H₆反应沉积得到起到钝化作用的掺杂poly-Si薄膜，在第二氧化隧穿层上形成P型多晶硅层，得到第六基体；

S9、将得到的第六基体进行后火处理，得到第七基体；

S10、将第七基体的正面及侧面进行清洗，再对第七基体进行RCA清洗，得到第八基体；

S11、在第八基体的正面制备第一氮化硅层，在第八基体的背面制备第二氮化硅层，得到第九基体；

S12、第九基体进入丝网印刷工序，使第九基体的正面形成正面电极，背面形成背面电极，得到第十基体；

S13、将第十基体进行烧结处理，然后再将第十基体进行光注入处理，得到TOPCon电池；

S14、对TOPCon电池进行测试，并根据测试结果对TOPCon电池进行分类包装，然后再对包装后的TOPCon电池入库。

与现有技术相比，根据本发明的一种新型TOPCon电池结构及其制备工艺具有以下优点：

1)、大幅度降低TOPCon电池的生产成本，从而提升产品的竞争力；

2)、P型多晶硅的空穴多，铝浆的还原性强，P型多晶硅与铝浆接触更佳，从而能够减少银浆层的Ag/P+-Si欧姆接触问题；

3)、将银浆更换为铝浆，不会增加电极的匹配难度，在生产过程中，良品率也不易发生变化；

4)、将银浆层更换为铝浆层，在烘干的过程中，也不会产生其他的废气，即利用现有的设备可以对产生的废气进行处理，不用增加额外的废气处理设备，即不会增加废气处理的成本；

5)、可通过调整铝电极的横截面积，降低银铝导电性能的差距；

6)、常规扩散制备PN结工艺为提升转化率常与选择性发射结工艺搭配使用，即在金属栅线位置形成局部重掺杂，在其他位置进行轻掺。新工艺有电子传输通道，无需选择性发射结工艺，可节约机台成本。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的一种新型TOPCon电池结构的结构示意图一。

图2是根据本发明一实施方式的一种新型TOPCon电池结构的结构示意图二。

图3是根据本发明一实施方式的一种新型TOPCon电池结构的电极制备工艺流程图。

图4是根据本发明一实施方式的一种新型TOPCon电池结构的制备工艺的工艺流程图。

主要附图标记说明：

1、P型单晶硅基体；2、N型单晶硅基体；3、银电极；4、铝电极；5、第一氧化隧穿层；6、N型多晶硅层；7、第一氮化硅层；8、第二氧化隧穿层；9、P型多晶硅层；10、第二氮化硅层。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

参图1～图2所示，根据本发明一实施方式的一种新型TOPCon电池结构，包括基体，基体包括正面和背面，正面设置有银电极3，背面设置有铝电极4。银电极3和铝电极4是由丝网印刷工艺形成的，银电极3是通过在P型单晶硅基体1的正面印刷银浆，铝电极4则是在P型单晶硅基体1的背面印刷铝浆，经过烘干、烧结形成的电极。

具体的，参图3所示，TOPCon电池在丝网印刷后的烧结工艺中形成电极。在丝网印刷工艺中，首先需要在电池的背面主栅印刷铝浆料，印刷完成后进入烘干设备中进行烘干，烘干完成后再在背面副栅印刷铝浆料，进入烘干设备中进行烘干。然后再将基体进行翻面，在基体的正面主栅印刷银浆料，进入烘干设备中进行烘干，烘干完成后再在正面副栅印刷银浆料，然后进入烧结工序。烧结工序完成后，在基体的正面形成银电极3，在基体的背面形成铝电极4。

其中，银浆的固含量为90～92％，铝浆的固含为70～85％。

其中，印刷和烧结工序产生的废气主要是由于浆料中的有机溶剂等物质挥发的有机气态物质，有机物的产生情况与浆料的成分、含量等因素密切相关。银浆和铝浆主要由粉体、有机体系、玻璃粉混合而成，烧结过程将有机体系挥发，玻璃融化，直接更换浆料未增加其他废气。即通过现有的烘干设备是能够处理废气，也不会增加处理废气的成本。且更换浆料的印刷图形上不会发生变化，印刷设备也不用进行变更。

参图1～图2所示，现有技术中基体的正面为银铝浆烧结形成的电极，基体的背面为银浆烧结形成的电极，通过将正面的银铝浆更换成银浆，背面的银浆更换成铝浆，在成本能够节省约20倍，TOPCon的转化效率降低约为0.2％，实用性较强。

虽然在成本上能够节省约20倍，能够大幅度提升产品的竞争力，但同时由于铝浆线电阻及Al/Si接触电阻的增加，较常规TOPCon电池会存在FF损失带来的效率损失，可通过背面图形设计优化及浆料改善弥补背接触电阻的增加，从而降低转化率的损失。

基于当前银铝浆料成本与银浆成本相当，正极副栅使用银浆替换后可降低接触电阻及线电阻带来效率提升，Ag/Si接触电阻ρc≈0.05Ω·cm²，Ag/Al接触电阻ρc≈3*10-2Ω·cm²，Ag/Ag接触电阻ρc≈5*10-4Ω·cm²。同时基于正面隧穿氧化层的存在，可取消常规TOPCon电池工序中的SE工序，保持效率提升的同时带来成本优势，且将银浆直接更换成铝浆，TOPCon电池的耐用程度不会发生变化。且丝网印刷工艺就是将浆料通过带有图案的网版印刷在基体上。当基体直接放在带有图案的网版下面时，浆料在刮刀的挤压下穿过网版中间的网孔，印刷到基体上，得到想要的图案。故在电极的制备过程中工艺无变化，电极的制备时间与所用浆料类型无关，电极在制备的过程中所需要的时间也不发生变化。

其中，银电极3的厚度为6～14μm，铝电极4的厚度为6～30μm。当银电极3和铝电极4的厚度位于当前范围内时，TOPCon的电池结构才能够保持良好的转化效率。银电极3和铝电极4的最大宽度由当前光伏太阳能电池尺寸决定，例如，182mm尺寸电池，常规长度为180.6mm。银电极3和铝电极4的最小宽度与电极宽度与网版开口关系密切，银电极3的宽度为一般为15～35μm，铝电极4的宽度一般为15～170μm。

其中，印刷浆料的厚度与网版总厚关系较大，主要根据电极制备需求制备网版，印刷压力约为40～50N。印刷完成后进行烘干，烘干过程就是烘干防止对后续印刷过程的干扰，烘干背面主栅、背面副栅、正面主栅和正面副栅所需的温度约为250～300℃，基体在烘干设备中传送的速度为12500mm/min，取决于印刷CT时间，一般烘干基体所需的时间为8～15S。

参图1～图2所示，基体可以为P型单晶硅基体1或N型单晶硅基体2其中的一种。

其中，由于银浆与P型多晶硅接触，P型多晶硅的空穴多，铝浆的还原性强，P型多晶硅与铝浆接触更佳，从而能够减少银浆层的Ag/P+-Si欧姆接触问题。将银浆更换为铝浆层后，也不会增加电极匹配的难度，产品良品率保持现有水平。

此外，印刷横截面的大小对线电阻的影响很大，即可以通过调整印刷横截面积的大小改变线电阻的大小。

在正背面对称结构时，Al/Si接触电阻可达1.4-1.8mΩ·cm²与Ag/Si接触电阻1.4-1.7mΩ·cm²相当。Al线电阻(横截面积1600um²)在0.7Ω/cm，Ag线电阻(横截面积163um²)在1.4Ω/cm，因而线电阻的差异可以通过浆料印刷面积的调整以及浆料质量来优化进而补偿转化率。具体的，浆料可通过改善浆料中铝粉的质量来改善线电阻、接触电阻等，改善玻璃体系的含量及成分比例来改善Al/Si欧姆接触，同时可通过调整有机组分来调整印刷质量，以上均可由浆料不断调整更新匹配提升转化率。

参图1～图2所示，TOPCon电池在制备时，首先在P型单晶硅基体1的正面制备第一氧化隧穿层5，第一氧化隧穿层5形成载流子的隧穿，第一氧化隧穿层5可以降低TOPCon电池背表面的载流子复合速率，从而提升TOPCon电池的开路电压和短路电流，进而提升TOPCon电池的光电转换效率。制备第一氧化隧穿层5的工艺时间约185S，工艺压力1800mTorr，笑气流量约为9600sccm。

然后再在第一氧化隧穿层5上设置N型多晶硅层6，N型多晶硅层6的厚度约为120nm，N型多晶硅层6的工艺时间约为1045S，工艺压力3100mTorr，流量(sccm)比例约为：硅烷：氢气：磷烷＝2420：10268：322。

然后再在N型多晶硅层6上设置第一氮化硅层7，第一氮化硅层7的厚度约为80nm，第一氮化硅层7的工艺时间约为653S，工艺压力1500mTorr，流量(sccm)比例约为：硅烷：氨气＝1800：9600。

然后再在第一氮化硅层7上涂银浆料进行烘干，烘干完成之后设置基体的背面。首先在背面制备第二氧化隧穿层8，第二氧化隧穿层8的厚度约为2nm，同样的，第二氧化隧穿层8形成载流子的隧穿，第二氧化隧穿层8可以降低TOPCon电池背表面的载流子复合速率，从而提升TOPCon电池的开路电压和短路电流，进而提升TOPCon电池的光电转换效率。制备第二氧化隧穿层8的工艺时间约为185S，工艺压力1800mTorr，笑气流量约为9600sccm。

然后再在第二氧化隧穿层8上设置P型多晶硅层9，P型多晶硅层9的厚度约为120nm，P型多晶硅层9的厚度约为120nm，P型多晶硅层9的工艺时间约为1045S，工艺压力3100mTorr，流量(sccm)比例约为：硅烷：氢气：磷烷＝2420：10268：322。

然后再在P型多晶硅层9上设置第二氮化硅层10，第二氮化硅层10的厚度约为80nm，第二氮化硅层10的工艺时间约为653S，工艺压力1500mTorr，流量(sccm)比例约为：硅烷：氨气＝1800：9600。

然后再在背面涂铝浆料进行烘干，烘干后进入烧结工序，烧结工序完成之后在基体的正面形成银电极3，在基体的背面形成铝电极4。

一种新型TOPCon电池结构的制备工艺，包括以下步骤：

S1、提供基体，基体包括正面和背面；

S2、对基体进行制绒清洗，使基体的表面形成金字塔绒面，得到第一基体；

S3、在第一基体的正面制备第一氧化隧穿层5；

S4、在第一氧化隧穿层5的正面通过SiH₄、H₂和PH₃反应沉积得到起到钝化作用的掺杂poly-Si薄膜，在第一氧化隧穿层5上形成N型多晶硅层6，得到第二基体；

S5、将第二基体进行前退火处理，得到第三基体；

S6、在第三基体的背面及侧面进行刻蚀处理，直至露出第三基体背面，然后对第三基体进行碱抛光处理，得到第四基体；

S7、在第四基体的背面制备第二氧化隧穿层8，获得第五基体；

S8、第五基体的背面通过SiH₄、H₂和B₂H₆反应沉积得到起到钝化作用的掺杂poly-Si薄膜，在第二氧化隧穿层8上形成P型多晶硅层9，得到第六基体；

S9、将得到的第六基体进行后火处理，得到第七基体；

S10、将第七基体的正面及侧面进行清洗，再对第七基体进行RCA清洗，得到第八基体；

S11、在第八基体的正面制备第一氮化硅层7，在第八基体的背面制备第二氮化硅层10，得到第九基体；

S12、第九基体进入丝网印刷工序，使第九基体的正面形成正面电极，背面形成背面电极，得到第十基体；

S13、将第十基体进行烧结处理，然后再将第十基体进行光注入处理，得到TOPCon电池；

S14、对TOPCon电池进行测试，并根据测试结果对TOPCon电池进行分类包装，然后再对包装后的TOPCon电池入库。

其中，S4步骤目的在于在基体正面制备第一隧穿氧化层5后制备N型多晶硅6，由于能带弯曲阻挡了空穴向正面的移动，而电子可以隧穿后通过高掺杂的n+型多晶硅，构成电子传输层。对比传统的扩散形成PN结工艺，常规扩散制备PN结工艺为提升转化率常与SE(选择性发射结工艺)搭配使用，即在金属栅线位置形成局部重掺杂，在其他位置进行轻掺。新工艺有电子传输通道，无需SE工艺，节约机台成本。

另一方面由于硼原子在硅基体中的固溶度较低，当前硼扩工艺难度大，时间长。新工艺制备N型多晶硅层6可节约制程时间，提升产能的同时可提升良品率。此外，常规TOPCon电池前表面由Al₂O₃钝化，使用当前烧穿型浆料，存在金属-Si基体直接接触，造成效率损失，新型结构由SiO₂、poly-Si层组成钝化接触结构，钝化效果强，有利于转化效率的提升。根据当前测试数据显示，在有电子传输通道存在的情况下，Ag-Si接触电阻可达0.22Ω对比常规扩散工艺Ag-Si接触电阻0.75Ω有明显优势，可提升转化效率。

在S8步骤中，对比现有TOPCon工艺主要差异在于将N型多晶硅变更为P型多晶硅，目的在于利用能带弯曲，阻挡了电子向背面的移动，空穴则由于本征层很薄而可以隧穿后通过高掺杂的p+型非晶硅，构成空穴传输层。与金属化工序的Al浆形成良好接触，进一步降低Al-Si接触电阻，弥补Al金属栅线线电阻增加带来的效率损失。

具体的，参图4所示，首先需要选择基体，基体具体可以为P型单晶硅基体1或N型单晶硅基体2其中的一种，具体选择完毕之后，对选择的基体进行制绒处理，通过对硅片进行制绒处理能够降低硅片表面对太阳入射光的反射率，增加硅片对太阳光的吸收，提升光伏电池的光电转换效率。

其中，制绒处理该项操作在槽式单晶制绒机中进行，制绒机按工艺顺序包括前清洗、制绒、后清洗、酸洗、慢提拉、烘干等各个模块。整个操作过程自动运行，生产时，将基体放入硅片盒中，基体自动倒片机将硅片有序导入湿法花篮内，湿法花篮经过自动化传输进入制绒机台，并按工艺顺序依次通过前清洗、制绒、后清洗、酸洗、慢提拉、烘干槽等。设备自动控制各工艺槽中的酸、碱腐蚀液和清洗纯水的补加量，同时各工艺槽定期排放酸、碱废水，以保持工艺槽中腐蚀液的活性，满足工艺要求。单晶制绒过程发生的主要化学反应方程式为：Si+2NaOH+H₂O→Na₂SiO₃+2H₂↑。

制绒处理一般使用制绒主机台设备、制绒自动化上料设备及下料设备等设备对基体进行制绒处理。制绒处理主要参数为：时间约为420S，温度约为82℃，碱体积分数约为1.26％，ADD体积分数约为0.63％。从而能够在集体的正面和背面形成金字塔绒面。

当基体制绒完成之后，需要对具有绒面的基体进行制备第一氧化隧穿层5，第一氧化隧穿层5为通过硅和N₂O的反应形成，在基体表面沉积形成约2nm厚度结构致密的SiO₂膜。

其中，第一氧化隧穿层5一般为二氧化硅镀膜形成，氧化硅隧穿层的主要目的是在基体的正面制备一层钝化效果优良的钝化层。来降低基体正面的载流子复合速率，从而提升TOPCon电池的开路电压和短路电流，进而提升光伏电池的光电转换效率。

然后需要在第一氧化隧穿层5上形成N型多晶硅层6，N型多晶硅层6为通过SiH₄、H₂和PH₃反应沉积起到保护作用的掺杂poly-Si薄膜，N型多晶硅层6的厚度约120nm。

整个镀膜过程在PECVD设备内进行，自动倒片机将基体插入石墨舟中，启动程序，设备自动运行。反应过程所需的气体均由特气站供应。废气经过初步燃烧处理后，排入硅烷燃烧塔和废气吸收塔充分处理和吸收之后，通过排气筒排放，废液排入污水处理站处理。

制备N型多晶硅层6的重要工艺参数为：隧穿氧化层工艺时间约为185秒，工艺压力约为1800mTorr，笑气流量约为9600sccm；多晶硅层工艺时间约为1045秒，工艺压力约为3100mTorr，流量(sccm)比例约为：SiH₄：H₂：PH₃＝2420：10268：322。

制备N型多晶硅层6使用的设备为PE-POLY主机台设备、PE-POLY自动化设备、渡舟机。通过PE-POLY设备能够将制备第一氧化隧穿层5和N型多晶硅层6的工序在同一个设备中制备，精简制备第一氧化隧穿层5和N型多晶硅层6的过程，增加生产效率。

然后再对基体进行前退火处理，前退火主要作用是在高温状态下使PE-POLY中原位掺杂的非晶硅转化为多晶硅，提高薄膜导电性，减少光的寄生吸收，提升效率。一般使用前退火主机台设备、前退火自动化设备对基体进行加工。

基体前退火后进入刻蚀和碱抛光工序，首先，在链式刻蚀设备里利用HF将电池背面及侧面的氧化层刻蚀掉，露出硅表面。在刻蚀过程中，电池正面的氧化层被水膜保护起来，这层氧化层要作为背面碱抛光的掩膜层使用。去除氧化层过程发生的主要化学反应为：SiO₂+6HF→H₂SiF₆+2H₂O。去掉电池背面及侧面的氧化层之后，中转机械手将光伏电池逐片导入湿法花篮，湿法花篮随后进入碱抛光设备后段的刻蚀槽中，依次经过预洗槽、碱抛光刻蚀槽、碱洗槽、漂洗槽。整个生产过程自动运行，主要化学反应为：Si+2NaOH+H₂O→Na₂SiO₃+2H₂↑。

设备自动控制对各模块中酸、碱、纯水槽补充酸、碱和纯水，同时定期排放含氢氟酸、盐酸的废酸水、含氢氧化钠的废碱水，以及清洗的废水。这些废水均并入制绒工段同类废水，到废水站进行处理。为保持车间清洁的生产环境，设置集气装置收集清洗过程产生的废气。工艺过程中产生的废气，通过机台自带的集气装置收集后，排放到填料吸收塔处理。酸性废气收集到酸性废气洗涤塔处理，碱性废气收集到碱性废气洗涤塔处理。为保持洗涤塔对废气的吸收去除率，废气洗涤处理塔定期置换新鲜水和化学品。

刻蚀、碱抛光重要的工艺参数为：时间约为160S；温度约为60℃；碱体积分数约为2.30％；ADD体积分数约为0.42％。

一般情况下，使用设备：链式刻蚀主机台设备、刻蚀自动化上料设备、刻蚀自动化下料加中转机械手、碱抛主机台设备、碱抛自动化设备。

然后再在基体的背面制备第二氧化隧穿层8，第二氧化隧穿层8主要目的是在电池正表面制备一层钝化效果优良的钝化层，来降低电池正表面的载流子复合速率，从而提升电池的开路电压和短路电流，进而提升光伏电池的光电转换效率。

第二氧化隧穿层8为由硅烷和N₂O反应，在基体表面沉积形成约2nm厚度结构致密的SiO₂膜。

随后，在第二氧化隧穿层8上制备P型多晶硅层9，P型多晶硅层9为通过SiH₄、H₂和B₂H₆反应沉积起到保护作用的掺杂poly-Si薄膜，厚度约120nm。

整个镀膜过程在PECVD设备内进行，自动倒片机将硅片插入石墨舟中，启动程序，设备自动运行。反应过程所需的气体均由特气站供应。废气经过初步燃烧处理后，排入硅烷燃烧塔和废气吸收塔充分处理和吸收之后，通过排气筒排放，废液排入污水处理站处理。

重要工艺参数：第二氧化隧穿层8工艺时间约为130S，工艺压力约为1818mTorr，笑气流量约为8800sccm；P型多晶硅层9工艺时间约为1070S，工艺压力约为3100mTorr，流量(sccm)比例约为SiH₄：H₂：B₂H₆＝2420：9196：1430。

使用设备为PE-POLY主机台设备、PE-POLY自动化设备、渡舟机。

然后对基体进行后退火处理，PECVD生长的硅薄膜需要经过高温退火处理，提升薄膜的品质，提高电池的转换效率。后退火使用的设备包括：后退火主机台设备、后退火自动化设备。

然后需要对基体进行刻蚀和RCA清洗，首先用链式清洗设备去除第一氧化隧穿层5及侧表面的氧化硅层，随后用自动化倒片机将基体倒入湿法花篮中，将花篮放置于碱槽中，将镀膜时绕镀到硅片正面及侧面的硅膜刻蚀掉，再用酸刻蚀液将硅片正面氧化硅掩膜层和背面的氧化层清洗干净。清洗干净的硅片收集完成后，送入镀膜环节完成氮化硅保护层镀膜。使用设备包括链式刻蚀主机台设备、刻蚀自动化上料设备、刻蚀自动化下料加中转机械手、RCA主机台设备、RCA自动化设备。

然后需要在P型多晶硅层9上镀第二氮化硅层10，第二氮化硅层10主要目的是在电池表面制备钝化效果优良的减反射层，以降低电池表面对入射光的反射率，提升电池的开路电压和短路电流，达到提升电池转换效率的目的。通过SiH₄和NH₃的反应，在硅片表面沉积形成80nm左右结构致密的Si₃N₄膜。该过程在PECVD设备内进行，自动倒片机将需要镀膜的硅片装入石墨舟中，启动程序，设备自动运行。反应所需的SiH₄和NH₃均由特气站供应，反应产生的废气排入硅烷燃烧塔处理，处理达标后通过排气筒排放。

重要工艺参数：镀膜工艺时间约为620秒，工艺压力约为1750mTorr，流量(sccm)比例约为：SiH₄：NH₃＝2250：11000。

制备第二氮化硅层10使用的设备包括正膜主机台设备、正膜自动化设备、背膜主机台设备、背膜自动化设备。

然后需要对基体进行丝网印刷工序，丝网印刷的主要目的是在电池正面和背面形成金属化电极，以将光照射下在电池里面产生的光生载流子导出来。主要设备为丝网印刷机，按顺序将背面和正面的浆料印刷在光伏电池上，并分别烘干。烘干和印刷区域都设置有集气装置，将印刷和烘干过程从浆料中挥发出来的有机废气捕集，经活性炭吸收塔处理后通过排气筒排放。定期更换活性炭棒以维持活性炭吸收塔的吸收效率。

丝网印刷工序能够在基体的正面形成银电极3，基体的背面形成铝电极4。参图3所示，金属化电极的制备一般包括四次印刷，三次烘干以及一次烧结。分别为印刷电池的背面主栅，印刷所使用的浆料为铝浆，经过烘干后印刷背面副栅，印刷背面副栅的浆料为铝浆，经过烘干后印刷正面主栅，印刷正面主栅的浆料为银浆，经烘干后印刷正面副栅，印刷正面副栅的浆料为银浆，然后再将基体进入烧结工艺，烧结工艺完成之后得到TOPCon电池。

烧结的目的是印刷到基体的金属浆料在高温下烧结成金属化电极，最终使得电极与硅片本身形成欧姆接触，该过程在烧结炉里面进行。在高温下，浆料中的有机溶剂完全挥发，浆料与硅形成熔融体，冷却后形成良好的电接触。烧结废气先通过排气筒上的燃烧塔进行处理，再进入外面的废气处理塔进一步处理。烧结工艺使用的设备包括烧结炉光注入一体机。

然后再使用烧结炉光注入一体机对TOPCon电池进行光注入处理，光注入主要目的是提高光伏电池的稳定性。在较高的温度下，对光伏电池进行强光照射处理。经过这种处理过程后，光伏电池稳定性大幅提升，光致衰减和电致衰减小。光注入完成后，对光伏电池进行测试和分类。

通过测试机、离线测试对生产好的单晶电池进行外观测试、效率测试、EL测试。并根据转换效率、开路电压、EL特性及电池的外观特性等对光伏电池进行分类，相同类型的光伏电池放在一起包装。将相同类型的光伏电池包装在一起并在包装盒上贴好电池信息标签。将小盒光伏电池装在大箱子里并贴好标签。将包装好的成品电池入库。仓库的温度和湿度要控制在一定的范围内，以保证光伏电池的品质。

搬运的过程中通常使用AGV搬运系统、AGV自动包装线、智能仓储和无人搬运系统。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种新型TOPCon电池结构，包括基体，所述基体包括正面和背面，所述正面依次设置有第一氧化隧穿层、第一多晶硅层、第一氮化硅层和第一电极，所述背面依次设置有第二氧化隧穿层、第二多晶硅层、第二氮化硅层和第二电极，其特征在于，所述第一多晶硅层为N型多晶硅层，所述第二多晶硅层为P型多晶硅层，所述第一电极为银电极，所述第二电极为铝电极。

2.如权利要求1所述的一种新型TOPCon电池结构，其特征在于，所述基体为P型单晶硅基体。

3.如权利要求2所述的一种新型TOPCon电池结构，其特征在于，所述银电极的厚度为6～14μm。

4.如权利要求2或3所述的一种新型TOPCon电池结构，其特征在于，所述铝电极的厚度为6～30μm。

5.如权利要求4所述的一种新型TOPCon电池结构，其特征在于，所述银电极的宽度为15～35μm，所述铝电极的宽度为15～170μm。

6.如权利要求1所述的一种新型TOPCon电池结构，其特征在于，所述基体为N型单晶硅基体。

7.如权利要求6所述的一种新型TOPCon电池结构，其特征在于，所述银电极的厚度为6～14μm。

8.如权利要求6或7所述的一种新型TOPCon电池结构，其特征在于，所述铝电极的厚度为6～30μm。

9.如权利要求8所述的一种新型TOPCon电池结构，其特征在于，所述银电极的宽度为15～35μm，所述铝电极的宽度为15～170μm。

10.一种新型TOPCon电池结构的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供基体，所述基体包括正面和背面；

S2、对基体进行制绒清洗，使基体的表面形成金字塔绒面，得到第一基体；

S3、在第一基体的正面制备第一氧化隧穿层；

S4、在第一氧化隧穿层的正面通过SiH₄、H₂和PH₃反应沉积得到起到钝化作用的掺杂poly-Si薄膜，在第一氧化隧穿层上形成N型多晶硅层，得到第二基体；

S5、将第二基体进行前退火处理，得到第三基体；

S6、在第三基体的背面及侧面进行刻蚀处理，直至露出第三基体背面，然后对第三基体进行碱抛光处理，得到第四基体；

S7、在第四基体的背面制备第二氧化隧穿层，获得第五基体；

S8、第五基体的背面通过SiH₄、H₂和B₂H₆反应沉积得到起到钝化作用的掺杂poly-Si薄膜，在第二氧化隧穿层上形成P型多晶硅层，得到第六基体；

S9、将得到的第六基体进行后火处理，得到第七基体；

S10、将第七基体的正面及侧面进行清洗，再对第七基体进行RCA清洗，得到第八基体；

S11、在第八基体的正面制备第一氮化硅层，在第八基体的背面制备第二氮化硅层，得到第九基体；

S12、第九基体进入丝网印刷工序，使第九基体的正面形成正面电极，背面形成背面电极，得到第十基体；

S13、将第十基体进行烧结处理，然后再将第十基体进行光注入处理，得到TOPCon电池；

S14、对TOPCon电池进行测试，并根据测试结果对TOPCon电池进行分类包装，然后再对包装后的TOPCon电池入库。