專利名稱：一種選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種太陽能電池的制備方法，尤其涉及一種在正電極柵線下及其附近重摻雜，在電極之間位置進行輕摻雜的選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法。
背景技術(shù)：
目前傳統(tǒng)的制約太陽電池光電轉(zhuǎn)換率提高的環(huán)節(jié)，主要是擴散和金屬電極制作這兩道工序之間相互制約的關(guān)系。過高的擴散濃度會有利于絲網(wǎng)印刷電極與電池正面的發(fā)射區(qū)之間形成良好的電極接觸特性，但卻帶來更低的光子吸收效率，更高的缺陷密度，從而導(dǎo)致電池開路電壓和短路電流的降低。然而過低的擴散濃度，雖然會提高電池的光量子響應(yīng)， 提高短路電池密度，但會造成一半接觸電阻的提高，造成填充因子的下降。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種優(yōu)化太陽能電池片的性能，得到單片轉(zhuǎn)化效率為18. 5%左右，Rs<lmQ，反向漏電流低于IOOmA的太陽能電池的選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的 一種選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法，按以下步驟進行
(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿
首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為40 50 μ m, 磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網(wǎng)印刷電極時往電極漿料中以質(zhì)量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結(jié)電極后在電極接觸區(qū)獲得高摻雜區(qū)方塊，高摻雜區(qū)方塊的電阻為15 25 Ω，形成歐姆接觸；
(2)、電極柵線狀絲網(wǎng)印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散
①、擴散開始時通入攜POCl3氣體
將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為20 25 μ m，然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區(qū)揮發(fā)沉積到非印刷區(qū)，在擴散開始時通入氮氣攜POCl3的氣體，氮氣和POCl3 二者的含量比為20:1，通入的時間為2 3分鐘，在這段時間內(nèi) POCl3 會分解出 P2O5，其反應(yīng)方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12， P2O5沉積到硅片表面與硅反應(yīng)，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應(yīng)方程式是2 P205+5Si=5Si&+4P，當關(guān)掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散， 而降低其在硅片表面的濃度，擴散結(jié)束后會在非印刷區(qū)域得到相對低的表面雜質(zhì)濃度和相對淺的擴散結(jié)，而在印刷區(qū)得到高摻雜深擴散區(qū)，形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；
②、擴散結(jié)束前通入攜POCl3氣體
在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為80 120s，在非印刷區(qū)得到0.2μπι的氧化層，然后持續(xù)通入攜POCl3氣體，時間為 750 850s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為10 20 μ m的磷硅玻璃，氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續(xù)擴散300s 400s后，得到比印刷區(qū)域低的表面雜質(zhì)區(qū)方塊，表面雜質(zhì)區(qū)方塊的電阻為80 90 Ω，擴散結(jié)束后用質(zhì)量濃度為9% 11%的氫氟酸漂洗150s 180s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區(qū)，在擴散結(jié)束后便得到選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)； (3)、快速擴散與常規(guī)擴散的結(jié)合
步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1000 1300s，快速擴散結(jié)束后，硅片表面出現(xiàn)濃度不一致，再進行步驟(2)。本發(fā)明的有益效果
1、提高了晶體硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，這主要得益于選擇性發(fā)射極技術(shù)對開路電壓、短路電流和填充因子的改善。2、降低了電池的內(nèi)阻，減少了發(fā)電過程中的內(nèi)損耗和發(fā)熱，也一定程度提高了電池片的使用壽命。3、降低了反向電流。4、弱光下性能極佳。這也得益于低的擴散濃度提高了電池的光量子響應(yīng)，
5、電池一致性好，工藝穩(wěn)定。這是因為對重的摻雜很好控制，而輕摻雜區(qū)的方阻高于一定值后對太陽能電池轉(zhuǎn)化效率影響很小。
具體實施例方式下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例1 一種選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法，按以下步驟進行
(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿
首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為40 μ m,磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網(wǎng)印刷電極時往電極漿料中以質(zhì)量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結(jié)電極后在電極接觸區(qū)獲得高摻雜區(qū)方塊，高摻雜區(qū)方塊的電阻為 15 Ω，形成歐姆接觸；
(2)、電極柵線狀絲網(wǎng)印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散
①、擴散開始時通入攜POCl3氣體
將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為20 μ m,然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區(qū)揮發(fā)沉積到非印刷區(qū)，在擴散開始時通入氮氣攜 POCl3的氣體，氮氣和POCl3=者的含量比為20:1，通入的時間為2分鐘，在這段時間內(nèi) POCl3 會分解出 P2O5，其反應(yīng)方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12，P2O5 沉積到硅片表面與硅反應(yīng)，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應(yīng)方程式是2 P205+5Si=5Si02+4P,當關(guān)掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散，而降低其在硅片表面的濃度，擴散結(jié)束后會在非印刷區(qū)域得到相對低的表面雜質(zhì)濃度和相對淺的擴散結(jié)，而在印刷區(qū)得到高摻雜深擴散區(qū)，形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；
②、擴散結(jié)束前通入攜POCl3氣體
在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為80s，在非印刷區(qū)得到0.2μπι的氧化層，然后持續(xù)通入攜POCl3氣體，時間為750s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為10 μ m的磷硅玻璃， 氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續(xù)擴散300s后，得到比印刷區(qū)域低的表面雜質(zhì)區(qū)方塊，表面雜質(zhì)區(qū)方塊的電阻為80 Ω，擴散結(jié)束后用質(zhì)量濃度為 9%的氫氟酸漂洗150s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區(qū)，在擴散結(jié)束后便得到選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；
(3)、快速擴散與常規(guī)擴散的結(jié)合
步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1000s，快速擴散結(jié)束后，硅片表面出現(xiàn)濃度不一致，再進行步驟(2)。實施例2:
一種選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法，按以下步驟進行
(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿
首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為45 μ m,磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網(wǎng)印刷電極時往電極漿料中以質(zhì)量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結(jié)電極后在電極接觸區(qū)獲得高摻雜區(qū)方塊，高摻雜區(qū)方塊的電阻為 20 Ω，形成歐姆接觸；
(2)、電極柵線狀絲網(wǎng)印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散
①、擴散開始時通入攜POCl3氣體
將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為22 μ m,然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區(qū)揮發(fā)沉積到非印刷區(qū)，在擴散開始時通入氮氣攜 POCl3的氣體，氮氣和POCl3=者的含量比為20:1，通入的時間為2. 5分鐘，在這段時間內(nèi) POCl3 會分解出 P2O5，其反應(yīng)方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12，P2O5 沉積到硅片表面與硅反應(yīng)，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應(yīng)方程式是2 P205+5Si=5Si02+4P,當關(guān)掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散，而降低其在硅片表面的濃度，擴散結(jié)束后會在非印刷區(qū)域得到相對低的表面雜質(zhì)濃度和相對淺的擴散結(jié)，而在印刷區(qū)得到高摻雜深擴散區(qū)，形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；
②、擴散結(jié)束前通入攜POCl3氣體
在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為100s，在非印刷區(qū)得到0. 2 μ m的氧化層，然后持續(xù)通入攜POCl3氣體，時間為800s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為15 μ m的磷硅玻璃， 氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續(xù)擴散350s后，得到比印刷區(qū)域低的表面雜質(zhì)區(qū)方塊，表面雜質(zhì)區(qū)方塊的電阻為85Ω，擴散結(jié)束后用質(zhì)量濃度為 10%的氫氟酸漂洗160s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區(qū)，在擴散結(jié)束后便得到選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；
(3)、快速擴散與常規(guī)擴散的結(jié)合
步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1200s，快速擴散結(jié)束后，硅片表面出現(xiàn)濃度不一致，再進行步驟(2)。實施例3:
一種選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法，按以下步驟進行
(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿
首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為50 μ m,磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網(wǎng)印刷電極時往電極漿料中以質(zhì)量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結(jié)電極后在電極接觸區(qū)獲得高摻雜區(qū)方塊，高摻雜區(qū)方塊的電阻為 25 Ω，形成歐姆接觸；
(2)、電極柵線狀絲網(wǎng)印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散
①、擴散開始時通入攜POCl3氣體
將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為25 μ m,然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區(qū)揮發(fā)沉積到非印刷區(qū)，在擴散開始時通入氮氣攜 POCl3的氣體，氮氣和POCl3=者的含量比為20:1，通入的時間為3分鐘，在這段時間內(nèi) POCl3 會分解出 P2O5，其反應(yīng)方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12，P2O5 沉積到硅片表面與硅反應(yīng)，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應(yīng)方程式是2 P205+5Si=5Si02+4P,當關(guān)掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散，而降低其在硅片表面的濃度，擴散結(jié)束后會在非印刷區(qū)域得到相對低的表面雜質(zhì)濃度和相對淺的擴散結(jié)，而在印刷區(qū)得到高摻雜深擴散區(qū)，形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；
②、擴散結(jié)束前通入攜POCl3氣體
在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為120s，在非印刷區(qū)得到0. 2 μ m的氧化層，然后持續(xù)通入攜POCl3氣體，時間為850s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為20 μ m的磷硅玻璃， 氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續(xù)擴散400s后，得到比印刷區(qū)域低的表面雜質(zhì)區(qū)方塊，表面雜質(zhì)區(qū)方塊的電阻為90Ω，擴散結(jié)束后用質(zhì)量濃度為 11%的氫氟酸漂洗180s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區(qū)，在擴散結(jié)束后便得到選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；
(3)、快速擴散與常規(guī)擴散的結(jié)合
步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1300s，快速擴散結(jié)束后，硅片表面出現(xiàn)濃度不一致，再進行步驟(2)。
與現(xiàn)行常規(guī)工藝技術(shù)參數(shù)對比衷:
.規(guī)技術(shù)釆用選擇性震射極S術(shù)技術(shù)參數(shù)批次 A(2000p)批次 B(2000p)批次 C (20C p)批次D Uoc0.62620. 62660.63160. 6322I sc5. 5275,5325. 5635.51FF79.2279. 3781. 11Rs3.653.771. 231. :;·；Eff17.7117. 7618.4118. 40上表中技術(shù)參數(shù)從上到下依次是Uoc開路電壓，單位V ；Isc短路電流，單位A; FF填充因子，單位％ ；Rs串聯(lián)電阻，單位mohm; Eff光電轉(zhuǎn)化效率，單位％。由表可知，采用選擇性發(fā)射極技術(shù)，電池片效率比常規(guī)技術(shù)要高0. 6-0. 7%，且降低串聯(lián)電阻，同時提高填充因子。
權(quán)利要求
1. 一種選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法，其特征在于按以下步驟進行(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為40 50 μ m, 磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網(wǎng)印刷電極時往電極漿料中以質(zhì)量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結(jié)電極后在電極接觸區(qū)獲得高摻雜區(qū)方塊，高摻雜區(qū)方塊的電阻為15 25 Ω，形成歐姆接觸；(2)、電極柵線狀絲網(wǎng)印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散①、擴散開始時通入攜POCl3氣體將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為20 25 μ m，然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區(qū)揮發(fā)沉積到非印刷區(qū)，在擴散開始時通入氮氣攜POCl3的氣體，氮氣和POCl3 二者的含量比為20:1，通入的時間為2 3分鐘，在這段時間內(nèi) POCl3 會分解出 P2O5，其反應(yīng)方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12， P2O5沉積到硅片表面與硅反應(yīng)，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應(yīng)方程式是2 P205+5Si=5Si&+4P，當關(guān)掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散， 而降低其在硅片表面的濃度，擴散結(jié)束后會在非印刷區(qū)域得到相對低的表面雜質(zhì)濃度和相對淺的擴散結(jié)，而在印刷區(qū)得到高摻雜深擴散區(qū)，形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；②、擴散結(jié)束前通入攜POCl3氣體在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為80 120s，在非印刷區(qū)得到0.2μπι的氧化層，然后持續(xù)通入攜POCl3氣體，時間為 750 850s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為10 20 μ m的磷硅玻璃，氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續(xù)擴散300s 400s后，得到比印刷區(qū)域低的表面雜質(zhì)區(qū)方塊，表面雜質(zhì)區(qū)方塊的電阻為80 90 Ω，擴散結(jié)束后用質(zhì)量濃度為9% 11%的氫氟酸漂洗150s 180s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區(qū)，在擴散結(jié)束后便得到選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；(3)、快速擴散與常規(guī)擴散的結(jié)合步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1000 1300s，快速擴散結(jié)束后，硅片表面出現(xiàn)濃度不一致，再進行步驟(2)。
全文摘要
本發(fā)明專利涉及一種太陽能電池的制備方法，尤其涉及一種在正電極柵線下及其附近重摻雜，在電極之間位置進行輕摻雜的選擇性發(fā)射極太陽能電池的制備方法。經(jīng)過印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿→電極柵線狀絲網(wǎng)印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散→快速擴散與常規(guī)擴散的結(jié)合。提高了晶體硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，這主要得益于選擇性發(fā)射極技術(shù)對開路電壓、短路電流和填充因子的改善；降低了電池的內(nèi)阻，減少了發(fā)電過程中的內(nèi)損耗和發(fā)熱，也一定程度提高了電池片的使用壽命；降低了反向電流；弱光下性能極佳；這也得益于低的擴散濃度提高了電池的光量子響應(yīng)，電池一致性好，工藝穩(wěn)定。
文檔編號B41M1/12GK102332492SQ20111025190
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者劉亮, 徐永洋, 陳磊 申請人:綠華能源科技(杭州)有限公司