TOPCon电池漏电解决方案研究

   TOPCon电池漏电解决方案研究

孙小康,张富永,代同光,李拴,王举亮

青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司

一、引言

TOPCon电池基于N 型衬底的，少子寿命更长，隧穿氧化层的选择性透过能力大幅减少载流子复合造成的损失,同时由于 N 型衬底少子寿命更长，受杂质影响小，同时基本上消除了硼氧复合造成的 LID，TOPCon 组件首年衰减优化至1%，年衰减幅度较 P 型明显减少，且弱光表现更好，温度系数更优，提升全生命周期发电量。以上优点决定了TOPCon电池具备了很大发展潜力和较强的市场竞争力。

本文主要探讨通过优化清洗工艺来规避TOPCon电池成品漏电风险。

二、漏电电池片分析

1、漏电电池片EL测试机反向通电测试：边缘漏电。如图2.1所示：

2、使用3D显微镜观察漏电区域外观，无漏浆现象。

3、使用3D显微镜观察边缘漏电区域横截面，靠近正面区域抛光后方块生长不完整。如图2.1所示：

  图2.1

通过以上测试分析，边缘漏电是边缘腐蚀不良导致。边缘腐蚀不良的主因是使用的激光切割片源，激光切割硅片后截面纵深熔断区域不容易腐蚀。

三、实验方案

1．制绒前加粗抛工艺

目的是通过质量浓度4%的碱液在82℃的温度环境充分去除边缘横截面激光切割损伤层。反应方程式如下所示：

Na2SiO3+2H2

2．投料前统一硅片方向

投料前用3D显微镜观察硅片横截面确认硅片方向，靠近激光切割面的做背面，靠近无损切割面的做正面。目的是将损伤层未去除干净的一面在背抛碱液中进一步腐蚀。如图3.1所示：

    图3.1

3．去BSG（前HF+刻蚀槽清洗硼扩后硅片背面及棱边BSG）工序增加后HF槽（通过滚轮传输使物料药液中全覆盖通过）

加后HF槽清洗的目的是进一步清洗边缘棱边BSG，确保背抛后刻边效果。为了避免正面BSG清洗过量，HF配液浓度2-5%。从表3.1测试数据看出，正面氧化层损失近半，从镀多晶硅后外观来看不影响后续工艺进行，如图3.2所示。酸洗化学反应方程式如下所示：

+2H2O

图3.2

表3.1

四、实验结果与分析

表4.1

1、加了制绒前粗抛槽之后，硅片边缘横截面外观形貌改善不大。如表4.1所示，批量数据验证漏电效果改善不大。

图4.1

2、统一了硅片横截面切割方向后，激光切割边缘的氧化层与去BSG背面清洗药液接触性更好，有利于加强碱液腐蚀PN结，背抛后硅片横截面如图4.2所示，表4.1数据也体现出漏电比例有所下降，漏电比例5-15%，仍然需要进一步优化。

图4.2

3、去BSG加了后HF浸泡链式清洗后，药液可以完全包裹硅片，进行全方位清洗，由于是低浓度HF，不用担心正面BSG过度清洗，激光切割面边缘横截表面粗糙，表面内嵌，去BSG工艺延展清洗过程，有利于后续背面抛光处理。表4.1数据显示漏电比例已在2%以内，属于受控状态。背抛后横截面明显生长出方块，说明碱抛去除棱边PN结彻底，如图4.3所示

图4.3

从批量验证数据来看，漏电超限比例已经控制在2%以内，改善较为明显。

    五、结果与讨论

本文主要针对激光切割片源边缘缺陷与TOPCon电池边缘漏电关联性进行了相应的分析与验证。激光切割片由于固有缺陷会导致常规清洗工艺效果不佳从而造成边缘漏电，实验证明在正常清洗工艺上进行适当优化可以克服硅片本身缺陷导致的漏电异常。