專利名稱：一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著晶體硅太陽能電池占據(jù)市場份額來看，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本，已成 為國內(nèi)外晶體硅太陽能電池生產(chǎn)廠家所有解決的重要問題。近年來，在研究領(lǐng)域，小面積 單晶硅電池的實驗室效率已達(dá)到24. 7%。但這些高效電池的制備工藝過于復(fù)雜，無法滿足 產(chǎn)業(yè)化的要求。實現(xiàn)選擇性發(fā)射區(qū)的方法有多種，最常見的有光刻、激光刻槽，等等。但這 些方法工藝比較復(fù)雜，設(shè)備增加量較多，相對成本會明顯上升，只適用于小型試驗或小生產(chǎn) 中，難以實現(xiàn)量產(chǎn)化。近年來，出現(xiàn)了以絲網(wǎng)印刷磷漿實現(xiàn)選擇性發(fā)射區(qū)制備的方法，但由 于絲網(wǎng)印刷帶來的污染問題，也沒有實際性的被廣泛運用。
常規(guī)的晶體硅太陽能電池的制備工藝流程如下 硅片表面常規(guī)清洗和表面組織結(jié)構(gòu)處理一摻雜擴(kuò)散一刻邊一SiNX制備一印刷正 反面電極及背面電場、燒結(jié)一測試。在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域里，此常規(guī)單晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率在16% 17%。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備工藝簡單、成本低、無污染、電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)
18. 5%的晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為 —種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，包括如下步驟 (1)在晶體硅片的表層生長一層二氧化硅； (2)在生長的二氧化硅層上涂印遮掩膜(該遮掩膜為日本十條化工進(jìn)口材料)，形 成電極窗口框架； (3)去除電極窗口處的氧化層，即去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層； (4)去除遮掩膜； (5)進(jìn)行高濃度擴(kuò)散摻雜； (6)進(jìn)行氧化層清洗，即將原先受遮掩膜覆蓋的二氧化硅層進(jìn)行去除；
(7)進(jìn)行低濃度擴(kuò)散摻雜。 作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述晶體硅片在生長二氧化硅前，表面經(jīng)過常規(guī)清 洗和表面組織結(jié)構(gòu)的處理。 所述二氧化硅層的厚度為5-8nm。 二氧化硅層過薄或過厚都將導(dǎo)致高低濃度擴(kuò)散 難以形成。 所述步驟(2)采用絲網(wǎng)印刷方式進(jìn)行涂印遮掩膜。 所述步驟(3)選用10_20%濃度的氫氟酸溶液去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。
所述步驟(4)選用5%濃度的氫氧化鈉溶液去除遮掩膜。 所述步驟(5)采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在870-900°C的高溫下進(jìn)行45_55分鐘的高濃度擴(kuò)散摻雜，使電極窗口空自處達(dá)到深濃度的擴(kuò)散。 所述步驟(7)采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在810-83(TC的高溫下進(jìn)行45-55分鐘的低濃度擴(kuò)散摻雜。 本發(fā)明主要采用二氧化硅和遮掩膜的保護(hù)作用，形成電極窗口，再對晶體硅片表面進(jìn)行不同濃度的擴(kuò)散摻雜，形成局部選擇性發(fā)射區(qū)。低濃度摻雜區(qū)域不但可以降低少數(shù)載流子的復(fù)合率，還可以對硅片表面進(jìn)行較好的表面鈍化，提高其硅片的體壽命。降低少數(shù)載流子的表面復(fù)合率，主要是減小電池的反向飽合電流，更有利地提高電池的開路電壓和短路電流，但低濃度摻雜的擴(kuò)散區(qū)薄層電阻較大，增加了對光生電流的阻力，往往對在制作電極時造成較高的接觸電阻。為了彌補(bǔ)低濃度摻雜帶來的缺陷，采用局部高濃度摻雜區(qū)，即在銀電極區(qū)域采用高濃度摻雜，在光吸收區(qū)域采用低濃度摻雜。 本發(fā)明是通過在電池片受光面的電極柵線(Emitter電極)下設(shè)置高濃度擴(kuò)散層，其他部分為低濃度擴(kuò)散層來實現(xiàn)。其原理是通過提高短波波長光譜響應(yīng)來提高Jsc，通過降低Emitter電極的接觸電阻來提高FF和通過減小高濃度擴(kuò)散領(lǐng)域來提高Voc。這一方法可以方便地實現(xiàn)太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)，降低表面復(fù)合速度，減小禁帶寬度變窄效應(yīng)，最終提高太陽能電池的電性能。本發(fā)明制備方法簡單，易于實現(xiàn)，無污染。 本發(fā)明最終使得晶體硅片受遮掩膜保護(hù)處擴(kuò)散薄層電阻控制在80-100歐姆，電極窗口空白處擴(kuò)散薄層電阻控制在20-40歐姆。目前，實驗結(jié)果表明，此技術(shù)生產(chǎn)高效晶體硅太陽能電池，平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)18. 5%。 以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不受以下實施例所限定。 各實施例請參見附圖l。
實施例1 : 1.對晶體硅片表面進(jìn)行常規(guī)清洗和表面組織結(jié)構(gòu)處理。
2.在晶體硅片的表層生長一層二氧化硅，厚度控制在5nm。 3.在生長的二氧化硅層上采用絲網(wǎng)印刷方式進(jìn)行涂印遮掩膜，形成電極窗口框架。 4.去除電極窗口處的氧化層，即去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。選用10%濃
度的氫氟酸溶液去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。 5.選用5%濃度的氫氧化鈉溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在870°C的高溫下進(jìn)行55分鐘的高濃度擴(kuò)散摻雜。
7.進(jìn)行氧化層清洗，即將原先受遮掩膜覆蓋的二氧化硅層進(jìn)行去除。也就是常規(guī)工藝上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在81(TC的高溫下進(jìn)行55分鐘的低濃度擴(kuò)散摻雜。 9.刻邊。 10. SiNX制備。 11.印刷正反面電極及背面電場、燒結(jié)。 12.測試。 實施例2 : 1.對晶體硅片表面進(jìn)行常規(guī)清洗和表面組織結(jié)構(gòu)處理。 3.在晶體硅片的表層生長一層二氧化硅，厚度控制在6nm。 3.在生長的二氧化硅層上采用絲網(wǎng)印刷方式進(jìn)行涂印遮掩膜，形成電極窗口框架。 4.去除電極窗口處的氧化層，即去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。選用12%濃
度的氫氟酸溶液去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。 5.選用5%濃度的氫氧化鈉溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在880°C的高溫下進(jìn)行53分鐘的高濃度擴(kuò)散摻雜。 7.進(jìn)行氧化層清洗，即將原先受遮掩膜覆蓋的二氧化硅層進(jìn)行去除。也就是常規(guī)工藝上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在815t:的高溫下進(jìn)行53分鐘的低濃度擴(kuò)散摻雜。 9.刻邊。 10.SiNX制備。 11.印刷正反面電極及背面電場、燒結(jié)。 12.測試。 實施例3 : 1.對晶體硅片表面進(jìn)行常規(guī)清洗和表面組織結(jié)構(gòu)處理。 4.在晶體硅片的表層生長一層二氧化硅，厚度控制在6. 5nm。 3.在生長的二氧化硅層上采用絲網(wǎng)印刷方式進(jìn)行涂印遮掩膜，形成電極窗口框架。 4.去除電極窗口處的氧化層，即去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。選用15%濃
度的氫氟酸溶液去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。 5.選用5%濃度的氫氧化鈉溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在885°C的高溫下進(jìn)行50分鐘的高濃度擴(kuò)散摻雜。 7.進(jìn)行氧化層清洗，即將原先受遮掩膜覆蓋的二氧化硅層進(jìn)行去除。也就是常規(guī)工藝上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在820°C的高溫下進(jìn)行50分鐘的低濃度擴(kuò)散摻雜。 9.刻邊。 10. SiNX制備。 11.印刷正反面電極及背面電場、燒結(jié)。 12.測試。 實施例4 : 1.對晶體硅片表面進(jìn)行常規(guī)清洗和表面組織結(jié)構(gòu)處理。 5.在晶體硅片的表層生長一層二氧化硅，厚度控制在7nm。 3.在生長的二氧化硅層上采用絲網(wǎng)印刷方式進(jìn)行涂印遮掩膜，形成電極窗口框架。 4.去除電極窗口處的氧化層，即去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。選用17%濃
度的氫氟酸溶液去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。 5.選用5%濃度的氫氧化鈉溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在890°C的高溫下進(jìn)行48分鐘的高濃度擴(kuò)散摻雜。 7.進(jìn)行氧化層清洗，即將原先受遮掩膜覆蓋的二氧化硅層進(jìn)行去除。也就是常規(guī)工藝上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在825t:的高溫下進(jìn)行48分鐘的低濃度擴(kuò)散摻雜。 9.刻邊。 10. SiNX制備。 11.印刷正反面電極及背面電場、燒結(jié)。 12.領(lǐng)lj試。 實施例5: 1.對晶體硅片表面進(jìn)行常規(guī)清洗和表面組織結(jié)構(gòu)處理。 6.在晶體硅片的表層生長一層二氧化硅，厚度控制在8nm。 3.在生長的二氧化硅層上采用絲網(wǎng)印刷方式進(jìn)行涂印遮掩膜，形成電極窗口框架。 4.去除電極窗口處的氧化層，即去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。選用20%濃
度的氫氟酸溶液去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。 5.選用5%濃度的氫氧化鈉溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在900°C的高溫下進(jìn)行45分鐘的高濃度擴(kuò)散摻雜。 7.進(jìn)行氧化層清洗，即將原先受遮掩膜覆蓋的二氧化硅層進(jìn)行去除。也就是常規(guī)工藝上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在830°C的高溫下進(jìn)行45分鐘的低濃度擴(kuò)散摻雜。 9.刻邊。 10. SiNX制備。
11.印刷正反面電極及背面電場、燒結(jié)。
12.領(lǐng)lj試。 通過上述實施例，最終使得晶體硅片受遮掩膜保護(hù)處擴(kuò)散薄層電阻控制在80-100歐姆，電極窗口空白處擴(kuò)散薄層電阻控制在20-40歐姆。目前，實驗結(jié)果表明，此技術(shù)生產(chǎn)高效晶體硅太陽能電池，平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)18. 5%。
權(quán)利要求
一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)在晶體硅片的表層生長一層二氧化硅；(2)在生長的二氧化硅層上涂印遮掩膜，形成電極窗口框架；(3)去除電極窗口處的氧化層，即去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層；(4)去除遮掩膜；(5)進(jìn)行高濃度擴(kuò)散摻雜；(6)進(jìn)行氧化層清洗，即將原先受遮掩膜覆蓋的二氧化硅層進(jìn)行去除；(7)進(jìn)行低濃度擴(kuò)散摻雜。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，其特征在 于所述晶體硅片在生長二氧化硅前，表面經(jīng)過常規(guī)清洗和表面組織結(jié)構(gòu)的處理。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，其特征在 于所述二氧化硅層的厚度為5-8nm。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，其特征在于所述步驟(2)采用絲網(wǎng)印刷方式進(jìn)行涂印遮掩膜。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，其特征在 于所述步驟(3)選用10-20%濃度的氫氟酸溶液去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，其特征在 于所述步驟(4)選用5%濃度的氫氧化鈉溶液去除遮掩膜。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，其特征在 于所述步驟(5)采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在870-90(TC的高溫下進(jìn)行45-55分鐘 的高濃度擴(kuò)散摻雜。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，其特征在 于所述步驟(7)采用三氯氧磷液態(tài)源轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在810-83(TC的高溫下進(jìn)行45-55分鐘 的低濃度擴(kuò)散摻雜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的制備方法，包括如下步驟(1)在晶體硅片的表層生長一層二氧化硅；(2)在生長的二氧化硅層上涂印遮掩膜，形成電極窗口框架；(3)去除電極窗口處的氧化層，即去除未被遮掩膜覆蓋的二氧化硅層；(4)去除遮掩膜；(5)進(jìn)行高濃度擴(kuò)散摻雜；(6)進(jìn)行氧化層清洗，即將原先受遮掩膜覆蓋的二氧化硅層進(jìn)行去除；(7)進(jìn)行低濃度擴(kuò)散摻雜。本發(fā)明制備工藝簡單、成本低、無污染、電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)18.5％。
文檔編號H01L31/18GK101740661SQ20091015719
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者周曉兵, 樓佳偉, 趙明, 陳國其 申請人:浙江向日葵光能科技股份有限公司