專利名稱：同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池pn結(jié)和氮化硅減反射膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池 PN結(jié)和氮化硅減反射膜的方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池是將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)換成電能的器件，其中晶體硅太陽(yáng)能電池占據(jù)了 光伏市場(chǎng)大部分份額，如何進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本是國(guó)內(nèi)外晶體硅太陽(yáng)能電池研究的一個(gè)基 本目標(biāo)。現(xiàn)有大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)晶體硅太陽(yáng)能電池的工藝流程依次為硅片經(jīng)制絨形成表 面減反射結(jié)構(gòu)；擴(kuò)散摻雜形成PN結(jié)；刻蝕去除周邊PN結(jié)；沉積減反射膜；絲網(wǎng)印刷電極后 燒結(jié)形成金屬化。PN結(jié)是太陽(yáng)能電池的核心結(jié)構(gòu)，PN結(jié)的好壞直接決定太陽(yáng)能電池的電性能，因此 擴(kuò)散摻雜形成PN結(jié)是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于P型硅材料，常用摻雜元素是磷或 者砷；對(duì)于N型硅材料，常用摻雜元素是硼。現(xiàn)行電池生產(chǎn)廠家大多以P型硅片為原材料， 采用POCl3液態(tài)源擴(kuò)散，在高溫下POCl3和氧氣與硅反應(yīng)生成磷硅玻璃，然后磷原子擴(kuò)散進(jìn) 入硅形成摻磷的發(fā)射區(qū)。氮化硅薄膜作為減反射膜廣泛應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)能電池上，制備工藝可以是低壓 化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或者反應(yīng)磁控濺射，目前工業(yè)上 PECVD使用最多。一般氮化硅的折射率為1. 9 2. 3，采用合適折射率和厚度的氮化硅薄膜， 可以使太陽(yáng)能電池對(duì)光的反射大為減少，從而提高電池效率。此外，氮化硅薄膜可以減少硅 表面的懸掛鍵，從而減少太陽(yáng)能電池的表面復(fù)合，進(jìn)而改善電池性能。現(xiàn)有技術(shù)中，擴(kuò)散摻 雜和沉積氮化硅減反射膜是兩個(gè)工藝步驟，需要用兩種完全不同的昂貴設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于 目前工業(yè)上最常用POCl3液態(tài)源擴(kuò)散，擴(kuò)散過(guò)程中會(huì)同時(shí)在硅片表面形成磷硅玻璃層，沉積 氮化硅之前必須將其用氫氟酸洗去，這樣整個(gè)工藝過(guò)程復(fù)雜，成本較高，而且硅片在轉(zhuǎn)移過(guò) 程中容易被污染或者破碎造成成品率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN 結(jié)和氮化硅減反射膜的方法，該方法具有簡(jiǎn)化制造工藝、縮短制造時(shí)間、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及 降低制造成本的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN 結(jié)和氮化硅減反射膜的方法，將硅片制絨清洗后用低壓化學(xué)氣相沉積方法在硅片表面沉積 一層含0. 5%摻雜元素的氮化硅薄膜，在所述的氮化硅薄膜沉積過(guò)程中摻雜元素?cái)U(kuò) 散到硅片中形成PN結(jié)。作為優(yōu)選，沉積氣體中氮源氣體優(yōu)選為氨氣(NH3)，硅源氣體優(yōu)選為硅烷(SiH4)或 者二氯氫硅(SiH2Cl2)。
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作為優(yōu)選，沉積溫度優(yōu)選為600°C 1100°C。作為優(yōu)選，當(dāng)硅片為P型硅片時(shí)，摻雜元素為磷元素或砷元素，當(dāng)硅片為N型硅片 時(shí)，摻雜元素為硼元素。作為優(yōu)選，所述的氮化硅薄膜沉積過(guò)程完成后，通過(guò)退火工藝調(diào)節(jié)擴(kuò)散層電阻和 擴(kuò)散深度。所述的硅片擴(kuò)散層的方塊電阻為40 Ω / □ 200 Ω / 口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法將現(xiàn)有技術(shù)中的擴(kuò)散摻雜形成PN結(jié)與沉積氮化 硅減反射膜兩個(gè)工序合二為一，在同一設(shè)備中同時(shí)形成PN結(jié)和氮化硅減反射膜，因此，該 方法簡(jiǎn)化了晶體硅太陽(yáng)能電池的制造工藝與制造設(shè)備，縮短了制造時(shí)間，降低了制造成本； 另外，該方法中不需要清洗擴(kuò)散過(guò)程中在硅片表面形成的磷硅玻璃等，省去了多次裝卸硅 片的操作，能夠防止硅片被污染或破碎，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和成品率，適于大規(guī)模工業(yè)化生 產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。晶體硅太陽(yáng)能電池的制備過(guò)程包括以下步驟步驟1 對(duì)硅片進(jìn)行制絨和制絨后清洗；步驟2 用LPCVD在硅片表面沉積含0. 5 %摻雜元素的氮化硅薄膜；由于薄 膜沉積是在高溫下進(jìn)行的，硅片表面氮化硅薄膜中的摻雜元素會(huì)擴(kuò)散到硅中，形成PN結(jié)；步驟3 氮化硅薄膜沉積完成后，優(yōu)選在LPCVD爐管中通過(guò)退火工藝調(diào)節(jié)擴(kuò)散層電 阻和擴(kuò)散深度；步驟4 對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕和清洗，然后經(jīng)金屬化制備電極完成電池制作。以上步驟中，步驟1和步驟4為現(xiàn)有技術(shù)。實(shí)施例1 1.對(duì)P型單晶硅片進(jìn)行堿制絨和清洗；2.將清洗后的硅片放入LPCVD爐管中，本底真空為lPa，爐溫為850°C，按照一定配 比量通入硅烷、氨氣和磷烷(PH3)，沉積厚度為90nm的磷摻雜氮化硅薄膜，調(diào)節(jié)磷烷的流量 和后續(xù)原位退火時(shí)間使擴(kuò)散層的方塊電阻值為40 Ω / □；3.對(duì)硅片進(jìn)行濕法刻蝕，去除背面及周邊的氮化硅薄膜和PN結(jié)；4.絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料，經(jīng)燒結(jié)后完成電池制作。實(shí)施例2 1.對(duì)P型多晶硅片進(jìn)行酸制絨和清洗；2.將清洗后的硅片放入LPCVD爐管中，本底真空為lPa，爐溫為850°C，按照一定配 比量通入硅烷、氨氣和磷烷，沉積厚度為85nm的磷摻雜氮化硅薄膜，調(diào)節(jié)磷烷流量和后續(xù) 原位退火時(shí)間使得擴(kuò)散層的方塊電阻值為60 Ω / □；3.對(duì)硅片進(jìn)行濕法刻蝕，去除背面及周邊的氮化硅薄膜和PN結(jié)；4.絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料，經(jīng)燒結(jié)后完成電池制作。實(shí)施例3 1.對(duì)N型單晶硅片進(jìn)行堿制絨和清洗；2.將清洗后的硅片放入LPCVD爐管中，本底真空為lPa，爐溫為1000°C，按照一定配比量通入二氯氫硅、氨氣和乙硼烷(P2H6)，沉積厚度為SOnm的硼摻雜氮化硅薄膜，調(diào)節(jié)硼 烷的流量和后續(xù)原位退火時(shí)間使得擴(kuò)散層的方塊電阻值為100 Ω / □；3.對(duì)硅片進(jìn)行濕法刻蝕，去除背面及周邊的氮化硅薄膜和PN結(jié)；4.絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料，經(jīng)燒結(jié)后完成電池制作。
權(quán)利要求
1.同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN結(jié)和氮化硅減反射膜的方法，其特征是硅片制絨 清洗后用低壓化學(xué)氣相沉積方法在硅片表面沉積一層含0. 5%摻雜元素的氮化硅薄 膜，在所述的氮化硅薄膜沉積過(guò)程中摻雜元素?cái)U(kuò)散到硅片中形成PN結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN結(jié)和氮化硅減反射膜的方法， 其特征是所述的沉積氣體中氮源氣體為氨氣，硅源氣體為硅烷或者二氯氫硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN結(jié)和氮化硅減反射膜的方法， 其特征是所述的沉積溫度為600°C 1100°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN結(jié)和氮化硅減反射膜的方法， 其特征是所述的硅片為P型硅片，所述的摻雜元素為磷元素或砷元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN結(jié)和氮化硅減反射膜的方法， 其特征是所述的硅片為N型硅片，所述的摻雜元素為硼元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN結(jié)和氮 化硅減反射膜的方法，其特征是所述的氮化硅薄膜沉積過(guò)程完成后，通過(guò)退火工藝調(diào)節(jié)擴(kuò) 散層電阻和擴(kuò)散深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的同時(shí)形成晶體硅太陽(yáng)能電池PN結(jié)和氮化硅減反射膜的方法， 其特征是所述的硅片擴(kuò)散層的方塊電阻為40 Ω / □ 200 Ω / 口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在制造晶體硅太陽(yáng)能電池的過(guò)程中，在硅片表面同時(shí)形成PN結(jié)和氮化硅減反射膜的方法，該方法中，硅片制絨清洗后用低壓化學(xué)氣相沉積方法在硅片表面沉積一層含0.1％～5％摻雜元素的氮化硅薄膜，在氮化硅薄膜沉積過(guò)程中摻雜元素?cái)U(kuò)散到硅片中形成PN結(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將擴(kuò)散摻雜形成PN結(jié)與沉積氮化硅減反射膜兩個(gè)工序合二為一，在同一設(shè)備中同時(shí)形成PN結(jié)和氮化硅減反射膜，簡(jiǎn)化了晶體硅太陽(yáng)能電池的制造工藝與制造設(shè)備，縮短了制造時(shí)間，降低了制造成本，另外省去了多次裝卸硅片的操作，能夠防止硅片被污染或破碎，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和成品率，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C23C16/44GK102097534SQ20101056409
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者萬(wàn)青, 李莉, 黃晉, 龔駿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所