本發(fā)明涉及太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種晶體硅太陽電池的制備方法。
背景技術(shù)：
硼擴(kuò)散是N型背結(jié)太陽能電池的制備中的重要環(huán)節(jié)。一般地，常規(guī)硼擴(kuò)散基本都是制作較厚的掩膜(氧化硅或氮化硅等)來阻擋磷擴(kuò)散面受到硼擴(kuò)散的影響，或者利用兩個(gè)表面掩膜生長(zhǎng)的速率的快慢不同，形成的掩膜厚度有差異，從而進(jìn)行單面硼擴(kuò)散，但工藝都是相對(duì)比較復(fù)雜，工藝窗口窄，同時(shí)增加了太陽電池的工藝時(shí)間及成本；也有通過在電池表面噴涂或絲網(wǎng)印刷磷源和硼嘗試一步進(jìn)行擴(kuò)散，但此種方式由于受到硼與磷的工藝窗口有很大不同，從而很難同時(shí)兼顧硼與磷從表面向硅片內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)散的工藝效果。上述方式都比較難以實(shí)現(xiàn)硼磷同時(shí)擴(kuò)散。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于此，有必要針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)硼磷同時(shí)擴(kuò)散的問題，提供一種晶體硅太陽電池的制備方法。
一種晶體硅太陽電池的制備方法，包括步驟：
將N型硅片的第一表面和第二表面均進(jìn)行制絨；
在所述N型硅片的第一表面形成硼摻雜源層，并在所述N型硅片的第二表面上離子注入磷源；
將所述N型硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫氧化和擴(kuò)散，所述硼摻雜源層中的硼源由所述N型硅片的第一表面往所述N型硅片內(nèi)擴(kuò)散，在所述N型硅片的第一表面上形成依次層疊的p+發(fā)射極層和硼硅玻璃層，所述磷源從所述N型硅片的內(nèi)部往所述N型硅片的第二表面方向擴(kuò)散，在所述N型硅片的第二表面上形成依次層疊的n+表面場(chǎng)層和磷硅玻璃層；
去除所述硼硅玻璃層和所述磷硅玻璃層；
在所述p+發(fā)射極層和所述n+表面場(chǎng)層上分別形成第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層；
在所述第一鈍化減反射層和所述第二鈍化減反射層上分別制備負(fù)、正電極。
上述晶體硅太陽電池的制備方法，在N型硅片的第一表面和第二表面進(jìn)行制絨后，通過對(duì)N型硅片的第一表面和第二表面分別形成硼摻雜源層及磷源注入，將N型硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行反應(yīng)和擴(kuò)散，硼摻雜源層中的硼源由N型硅片的第一表面往N型硅片內(nèi)擴(kuò)散，同時(shí)離子注入的磷源被氧化透析作用，由于注入的磷源轟擊導(dǎo)致硅片第二表面晶化，從而晶化部分很容易在高溫中氧化，由于固溶度不同，注入到N型硅片內(nèi)部的的磷會(huì)從內(nèi)往N型硅片的第二表面遷移，從而達(dá)到一步硼磷共擴(kuò)，實(shí)現(xiàn)硼磷一步共同擴(kuò)散，無氣體源的繞射，整個(gè)工藝流程只需要一次高溫過程，無需掩膜即可實(shí)現(xiàn)硼磷共擴(kuò)，從而減少工藝流程，且共擴(kuò)工藝窗口可匹配一致。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述將N型硅片的第一表面和第二表面均進(jìn)行制絨的步驟之前，還包括步驟：采用硅片清洗劑對(duì)所述N型硅片進(jìn)行清洗，所述硅片清洗劑為體積比為1:1:4-1:2:10的氫氧化銨、雙氧水以及蒸餾水。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述將N型硅片的第一表面和第二表面均進(jìn)行制絨的步驟中，在所述N型硅片的第一表面和所述第二表面上所形成的絨面的厚度均不大于10微米。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述在所述N型硅片的第一表面形成硼摻雜源層，并在所述N型硅片的第二表面上離子注入磷源的步驟中，所述硼摻雜源層中的硼摻雜源為納米級(jí)的固態(tài)硼源。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述在所述N型硅片的第一表面形成硼摻雜源層，并在所述N型硅片的第二表面上離子注入磷源的步驟中，所述磷源注入所述N型硅片的第二表面的深度大于等于1微米。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述將所述N型硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫氧化和擴(kuò)散的步驟中，所述N型硅片在擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫氧化和擴(kuò)散的條件為：反應(yīng)溫度大于等于1000℃。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述所述N型硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫氧化和擴(kuò)散的步驟中，所述p+發(fā)射極層的方阻為60Ω/sq-100Ω/sq，所述n+表面場(chǎng)層的方阻為40Ω/sq-80Ω/sq。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述去除所述硼硅玻璃層和所述磷硅玻璃層的步驟中，采用體積比為1:2:10-1:3:20的氫氟酸、鹽酸及水的混合溶液去除所述硼硅玻璃層和所述磷硅玻璃層。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述在所述p+發(fā)射極層和所述n+表面場(chǎng)層上分別形成第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層的步驟之后，在所述在所述第一鈍化減反射層和所述第二鈍化減反射層上分別制備負(fù)、正電極的步驟之前，還包括步驟：分別在所述第一鈍化減反射層和所述第二鈍化減反射層上形成氮化硅減反射層。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述在所述第一鈍化減反射層和所述第二鈍化減反射層上分別制備負(fù)、正電極的步驟中，所述正電極為銀電極，所述負(fù)電極為銀鋁電極。
附圖說明
圖1為一實(shí)施例的晶體硅太陽電池的制備方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一實(shí)施例的晶體硅太陽電池的制備方法，包括步驟：
S10：將N型硅片的第一表面和第二表面均進(jìn)行制絨。
具體地，在本實(shí)施例中，N型硅片為N型單晶硅片，其厚度為80微米-100微米。此外，N型硅片的第一表面和第二表面分別為N型硅片的受光面和背光面。
采用制絨添加劑對(duì)N型硅片的第一表面和第二表面進(jìn)行制絨，制絨添加劑為水、異丙醇、堿以及添加劑的混合溶液，其中，堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或四甲基氫氧化銨。制絨添加劑中的各組分的質(zhì)量百分含量為：氫氧化鈉0.1％～3％，異丙醇2％～10％，添加劑0.01％～2％，其余為水。按質(zhì)量比，添加劑的各組分含量為：葡萄糖、葡萄糖酸鈉或葡萄糖酸鉀0.001％～3％，聚氧乙烯醚100ppb～8000ppb，乳酸鈉或檸檬酸鈉0.001％～2％，丙二醇0.001％～2％，硅酸鈉0.01％～6％，碳酸鈉或碳酸氫鈉0.001％～2％，其余為水。
具體地，將N型硅片放置在制絨添加劑中，對(duì)N型硅片的第一表面和第二表面進(jìn)行制絨。
此外，在其他實(shí)施例中，采用制絨液在75℃溫度下對(duì)N型硅片的第一表面和第二表面進(jìn)行制絨，其中，制絨液的成分為質(zhì)量含量為1.5％的氫氧化鈉溶液以及質(zhì)量含量為2.5％的制絨輔助劑。
需要說明的是，在本實(shí)施例中，在步驟S10之前，還包括步驟：采用硅片清洗劑對(duì)N型硅片進(jìn)行清洗。具體地，所采用的硅片清洗劑為體積比為1:1:4-1:2:10的氫氧化銨、雙氧水以及蒸餾水。通過硅片清洗劑，清洗N型硅片的第一表面和第二表面上的污染物等雜質(zhì)。在本實(shí)施例中，采用的硅片清洗劑為體積比為1:1:4的氫氧化銨、雙氧水以及蒸餾水。
通過對(duì)N型硅片的第一表面和第二表面進(jìn)行制絨，在N型硅片的第一表面和第二表面上均形成絨面。在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，在N型硅片的第一表面和所述第二表面上所形成的絨面的厚度均不大于10微米，從而利于后續(xù)的離子注入和硼源摻雜層的形成。
S12：在N型硅片的第一表面形成硼摻雜源層，并在N型硅片的第二表面上離子注入磷源。
具體地，在本實(shí)施例中，通過旋涂的方式，將硼源摻雜沉積在N型硅片的第一表面上形成硼源摻雜層，其中，旋涂的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)每分鐘-5000轉(zhuǎn)每分鐘，硼源中硼的含量為0.1毫升-0.5毫升。在本實(shí)施例中，硼摻雜源層中的硼摻雜源為納米級(jí)的固態(tài)硼源。
此外，在本實(shí)施例中，通過離子注入的方式，將磷源打入N型硅片的第二表面進(jìn)行摻雜。具體地，離子注入所需的能量為15KeV-40KeV，可以在能量為25keV，離子的劑量為1×1016cm-1-5×1016cm-1。
在本實(shí)施例中，為了使得磷源更好地?cái)U(kuò)散，磷源注入N型硅片的第二表面的深度大于等于1微米。優(yōu)選地，磷源注入N型硅片的第二表面的深度為1微米-2微米。
S14：將N型硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫氧化和擴(kuò)散，在N型硅片的第一表面上形成依次層疊的p+發(fā)射極層和硼硅玻璃層，在N型硅片的第二表面上形成依次層疊的n+表面場(chǎng)層和磷硅玻璃層。
具體地，在本實(shí)施例中，將N型硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫氧化和擴(kuò)散，其中，N型硅片在擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫氧化和擴(kuò)散的條件為：反應(yīng)溫度大于等于1000℃。擴(kuò)散爐中通氮?dú)夂脱鯕狻?/p>
由上述步驟S12可知，N型硅片的第一表面上沉積有硼摻雜源層，N型硅片的第二表面內(nèi)部注入有磷源。從而對(duì)N型硅片進(jìn)行高溫氧化激活時(shí)，高溫對(duì)硼摻雜源層中的固態(tài)硼源進(jìn)行推結(jié)過程，硼摻雜源層中的硼源由N型硅片的第一表面往N型硅片內(nèi)擴(kuò)散，同時(shí)，離子注入的磷源被氧化透析。由于注入磷源時(shí)，離子轟擊N型硅片的第二表面，導(dǎo)致N型硅片的第二表面表面晶化，進(jìn)而晶化部分很容易在高溫中氧化，形成氧化層。此外，由于固溶度不同，因此，注入到N型硅片內(nèi)部的磷會(huì)從內(nèi)向外往氧化層遷移，從而達(dá)到一步硼磷共擴(kuò)。
此外，整個(gè)高溫氧化擴(kuò)散過程中無氣體源的繞射，且只經(jīng)歷一次高溫過程，無需長(zhǎng)掩膜即可實(shí)現(xiàn)硼磷共擴(kuò)，從而減少工藝流程，共擴(kuò)工藝窗口可匹配一致。同時(shí)，高溫度(>1000攝氏度)可以加速晶格修復(fù)和擴(kuò)散，從而節(jié)省工藝時(shí)間。
在本實(shí)施例中，p+發(fā)射極層的方阻為60Ω/sq-100Ω/sq，n+表面場(chǎng)層的方阻為40Ω/sq-80Ω/sq。
S16：去除硼硅玻璃層和磷硅玻璃層。
具體地，在本實(shí)施例中，采用體積比為1:2:10-1:3:20的氫氟酸、鹽酸及水的混合溶液去除硼硅玻璃層和磷硅玻璃層。將N型硅片浸泡在體積比為1:2:10-1:3:20的氫氟酸、鹽酸及水的混合溶液，浸泡時(shí)間為10分鐘-30分鐘，從而去除硼硅玻璃層和磷硅玻璃層。
S18：在p+發(fā)射極層和n+表面場(chǎng)層上分別形成第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層。
具體地，在本實(shí)施例中，第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層均為非晶硅鈍化層。第一鈍化減反射層的厚度為5納米-20納米，第二鈍化減反射層的厚度為5納米-20納米。采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在p+發(fā)射極層和n+表面場(chǎng)層上分別形成第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層。第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層用于減少N型單晶硅片的第一表面和第二表面的載流子的復(fù)合作用。
S20：在第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層上分別制備負(fù)、正電極。
具體地，在本實(shí)施例中，在第一鈍化減反射層上制備銀鋁電極，在第二鈍化減反射層上制備銀電極，并將銀電極和銀鋁電極進(jìn)行共燒結(jié)，從而N型硅片的第一表面和第二表面形成歐姆接觸。
需要說明的是，在步驟S18和步驟S20之間，還包括步驟：分別在第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層上形成氮化硅減反射層。第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層上所形成的氮化硅減反射層的厚度均為75納米-90納米。采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，分別在第一鈍化減反射層和第二鈍化減反射層上形成氮化硅減反射層。氮化硅減反射層用于減少光的反射，增加折射。
上述晶體硅太陽電池的制備方法，在N型硅片的第一表面和第二表面進(jìn)行制絨后，通過對(duì)N型硅片的第一表面和第二表面分別形成硼摻雜源層及磷源注入，將N型硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行反應(yīng)和擴(kuò)散，硼摻雜源層中的硼源由N型硅片的第一表面往N型硅片內(nèi)擴(kuò)散，同時(shí)離子注入的磷被氧化透析作用，由于注入的磷源轟擊導(dǎo)致硅片第二表面晶化，從而晶化部分很容易在高溫中氧化，由于固溶度不同，注入到N型硅片內(nèi)部的磷會(huì)從內(nèi)往N型硅片的第二表面遷移，從而達(dá)到一步硼磷共擴(kuò)，實(shí)現(xiàn)硼磷一步共同擴(kuò)散，無氣體源的繞射，整個(gè)工藝流程只需要一次高溫過程，無需掩膜即可實(shí)現(xiàn)硼磷共擴(kuò)，從而減少工藝流程，且共擴(kuò)工藝窗口可匹配一致。
此外，硼摻雜源層中的硼源由N型硅片的第一表面往N型硅片內(nèi)擴(kuò)散，同時(shí)注入到N型硅片內(nèi)部的的磷會(huì)從內(nèi)往N型硅片的第二表面遷移，使得擴(kuò)散更加均勻，提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
實(shí)施例一
選用厚度為100微米的N型單晶硅片，用體積比為1:1:4氫氧化銨、雙氧水以及蒸餾水的硅片清洗劑對(duì)N型單晶硅片進(jìn)行清洗，去除N型硅片表面的污染物；然后，將清洗后的N型單晶硅片放入單晶制絨設(shè)備中，N型單晶硅片的第一表面和第二表面均與制絨添加劑接觸，控制反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)時(shí)間為20min，使得N型單晶硅片的第一表面和第二表面呈金字塔形狀的絨面結(jié)構(gòu)，制絨添加劑為：堿、異丙醇、添加劑以及水的質(zhì)量比為2.5:10:0.5:87，N型單晶硅片的第一表面和第二表面所形成的絨面的厚度均為5微米；
在4000轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速，納米級(jí)固態(tài)硼源的含硼量為0.3毫升的條件下，通過旋涂的方式，將納米級(jí)固態(tài)硼源沉積在N型單晶硅片的第一表面，形成硼摻雜源層；
在25keV能量、離子劑量為3×1016cm-1的條件下，通過離子注入的方式，將磷源打入N型單晶硅片的第二表面進(jìn)行摻雜，磷源注入N型硅片的第二表面的深度為1微米；
在1050℃溫度下，通入體積比為50：1的氮?dú)夂脱鯕饣旌蠚怏w，對(duì)N型單晶硅片進(jìn)行高溫氧化激活，在N型硅片的第一表面上形成依次層疊的p+發(fā)射極層和硼硅玻璃層，在N型硅片的第二表面上形成依次層疊的n+表面場(chǎng)層和磷硅玻璃層，p+發(fā)射極層的方阻為75歐姆每平方米，n+表面場(chǎng)層的方阻為60歐姆每平方米；
采用體積比為1:2:15的氫氟酸與鹽酸及水的混合溶液，去除磷硅玻璃和硼硅玻璃；
采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在p+發(fā)射極層和n+表面場(chǎng)層上分別形成非晶硅鈍化層，在p+發(fā)射極層和n+表面場(chǎng)層上所形成的非晶硅鈍化層的厚度均為10納米；
采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在非晶硅鈍化層上形成氮化硅減反射層，氮化硅減反射層的厚度為80納米；
在N型單晶硅片的第二表面上印刷銀鋁電極，在N型單晶硅片的第一表面上印刷銀電極，并將銀鋁電極及銀電極進(jìn)行共燒結(jié)，N型單晶硅片的第一表面和第二表面形成歐姆接觸，制得晶體硅太陽電池。
該晶體硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了0.5％。
以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。