專利名稱：實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽能電池的生產(chǎn)方法，尤其是實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
晶體硅太陽能電池占據(jù)了光伏市場的90％以上的份額，進(jìn)一步提高效率，降低成本是國內(nèi)外晶體硅太陽能電池研究領(lǐng)域的基本目標(biāo)。近年來，在研究領(lǐng)域，小面積單晶硅和多晶硅電池的實(shí)驗(yàn)室效率分別已達(dá)到24.7％和20.4％。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。在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，常規(guī)單晶硅電池的效率為16～17％，多晶硅電池的效率為15～16％。
常規(guī)電池的一個(gè)主要問題是難于實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)射區(qū)。所謂選擇性發(fā)射區(qū)，是指電池的發(fā)射區(qū)分為兩個(gè)部分電池正表面電極下面重?fù)诫s；正表面沒有電極的部分(即受光部分)輕摻雜。這樣做的好處是與金屬電極接觸的區(qū)域擴(kuò)散濃度很高，接觸電阻很?。欢芄獾陌l(fā)射區(qū)薄層電阻可以較大，避免了由于發(fā)射區(qū)俄歇復(fù)合造成的電池電流下降。一般，重?fù)诫s部分的薄層電阻為5～20Ω/□，輕摻雜部分的薄層電阻為80～300Ω/□。
實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)射區(qū)的方法有很多種，最常見的有光刻、激光開槽。但這些方法對太陽能電池制造而言過于復(fù)雜，只能應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模的生產(chǎn)中，難于在常規(guī)電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中推廣。近年來，也出現(xiàn)了用絲網(wǎng)印刷磷漿實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)射區(qū)的方法，但由于絲網(wǎng)印刷帶來的污染等問題，該方法也沒有得到廣泛應(yīng)用。
因此，現(xiàn)有的常規(guī)晶體硅太陽能電池仍然采用單一擴(kuò)散區(qū)的方法。擴(kuò)散區(qū)的薄層電阻為30～60Ω/□，以兼顧電極接觸區(qū)摻雜不能過高和受光面摻雜不能過低兩方面的要求。但這種折衷的摻雜水平顯然限制了太陽能電池效率的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法，該方法可提高晶體硅太陽能電池的效率，適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)且無污染。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的先在硅片上均勻沉積含磷物質(zhì)作為磷源，然后通過激光選擇性加熱在硅片表面局部形成重?fù)诫s區(qū)域，最后將硅片進(jìn)行整體熱處理形成輕擴(kuò)散區(qū)域。
也可以先在硅片上均勻沉積含磷物質(zhì)作為磷源，同時(shí)將硅片進(jìn)行整體熱處理形成輕擴(kuò)散區(qū)域，最后通過激光選擇性加熱在硅片表面局部形成重?fù)诫s區(qū)域。
所述的硅片為P型，電阻率為0.2～30Ωcm，在沉積含磷物質(zhì)前，表面經(jīng)過常規(guī)清洗和常規(guī)表面織構(gòu)化處理。
沉積含磷物質(zhì)的方法包括表面噴涂或印刷含磷的漿料，在硅片表面預(yù)淀積含磷的擴(kuò)散源層。
用激光選擇性加熱硅片表面欲形成重?fù)诫s的區(qū)域。由于激光的加熱作用，該區(qū)域內(nèi)表面預(yù)沉積的含磷物質(zhì)中的磷向硅片內(nèi)擴(kuò)散。控制激光的功率密度、焦距、束斑大小、波長、移動(dòng)速度等參數(shù)，可以使硅片表面被激光照射部分達(dá)到900～1400℃的溫度，在激光照射后形成薄層電阻為5～30Ω/□的重?cái)U(kuò)散區(qū)域。沒有激光照射的部分，溫度仍然保持在20～800℃，沒有磷的擴(kuò)散或擴(kuò)散量很少。
將硅片進(jìn)行整體熱處理的方法為常規(guī)的爐管加熱或鏈?zhǔn)綘t加熱，加熱溫度700～950℃，加熱時(shí)間2～100分鐘。加熱后，硅片表面形成薄層電阻為80～300Ω/□輕摻雜區(qū)域。
本發(fā)明可以方便地實(shí)現(xiàn)太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)，提高太陽能電池的性能。方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，無污染。適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可以在常規(guī)的晶體硅太陽能電池生產(chǎn)過程中應(yīng)用。
下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1選擇P型單晶硅片，晶面(100)，摻雜濃度0.2Ωcm。硅片表面經(jīng)過常規(guī)表面織構(gòu)化及常規(guī)清洗工藝處理。
將硅片表面噴涂主要成分為磷酸的磷源，然后在200～300℃的溫度烘干。
用激光照射硅片表面欲形成重?fù)诫s接觸區(qū)的部分?？刂萍す獾墓β拭芏?、焦距、束斑大小、波長、移動(dòng)速度等參數(shù)，使硅片表面被激光照射部分達(dá)到1300～1400℃的溫度，在激光照射后形成薄層電阻為10Ω/□的重?cái)U(kuò)散區(qū)域。
將硅片置于鏈?zhǔn)綗Y(jié)爐中進(jìn)行高溫處理。加熱溫度900℃，加熱時(shí)間2～5分鐘。熱處理后，硅片表面形成均勻輕擴(kuò)散區(qū)域，薄層電阻為80～100Ω/□。
然后用化學(xué)腐蝕的方法去除硅片表面剩余的磷源及氧化物。用絲網(wǎng)印刷的方法在重?cái)U(kuò)散區(qū)部分印刷銀漿作為電池的上電極。電池的其它制備步驟包括制作減反射層、印刷下電極、烘干和燒結(jié)等。具體工藝流程為硅片表面處理(包括織構(gòu)化和清洗)，噴涂磷源，烘干，激光加熱形成重?fù)诫s區(qū)域，高溫處理形成輕摻雜區(qū)，邊緣刻蝕，腐蝕及清洗硅片表面，沉積減反射層，絲網(wǎng)印刷背面電極，烘干，絲網(wǎng)印刷正面電極(對準(zhǔn)重?cái)U(kuò)散區(qū)域)，燒結(jié)。
實(shí)施例2選擇P型多晶硅片，摻雜濃度5Ωcm。硅片表面經(jīng)過常規(guī)表面織構(gòu)化及常規(guī)清洗工藝處理。
將硅片置于擴(kuò)散爐中擴(kuò)散。溫度820～850℃，時(shí)間20～30分鐘。擴(kuò)散完畢后，硅片表面形成薄層電阻為250Ω/□的輕擴(kuò)散區(qū)域。在形成輕擴(kuò)散區(qū)域的同時(shí)，表面沉積了一層磷濃度很高的氧化層(磷硅玻璃)。
用激光照射硅片表面欲形成重?fù)诫s接觸區(qū)的部分?？刂萍す獾墓β拭芏?、焦距、束斑大小、波長、移動(dòng)速度等參數(shù)，使硅片表面被照射部分達(dá)到1300～1400℃的溫度，在激光照射后形成薄層電阻為20Ω/□的重?cái)U(kuò)散區(qū)域。
然后用化學(xué)腐蝕的方法去除硅片表面剩余的磷源及氧化物。用絲網(wǎng)印刷的方法在重?cái)U(kuò)散區(qū)域部分印刷銀漿作為電池的上電極。電池的其它制備步驟包括制作減反射層、印刷下電極、烘干和燒結(jié)等。具體工藝流程為硅片表面處理(包括織構(gòu)化和清洗)，磷擴(kuò)散形成輕摻雜區(qū)，激光加熱形成重?fù)诫s區(qū)，邊緣刻蝕，腐蝕及清洗硅片表面，沉積減反射層，絲網(wǎng)印刷背面電極，烘干，絲網(wǎng)印刷正面電極(對準(zhǔn)重?cái)U(kuò)散區(qū))，燒結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法，其特征是先在硅片上均勻沉積含磷物質(zhì)作為磷源，然后通過激光選擇性加熱在硅片表面局部形成重?fù)诫s區(qū)域，最后將硅片進(jìn)行整體熱處理形成輕擴(kuò)散區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法，其特征是硅片為P型，電阻率為0.2～30Ωcm，在沉積含磷物質(zhì)前，表面經(jīng)過常規(guī)清洗和常規(guī)表面織構(gòu)化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法，其特征是沉積含磷物質(zhì)的方法包括表面噴涂或印刷含磷的漿料，在硅片表面預(yù)淀積含磷的擴(kuò)散源層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法，其特征是用激光照射硅片表面欲形成重?fù)诫s的區(qū)域，使硅片表面被激光照射部分達(dá)到900～1400℃的溫度，在激光照射后形成薄層電阻為5～30Ω/□的重?cái)U(kuò)散區(qū)，沒有激光照射的部分，溫度仍然保持在20～800℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法，其特征是將硅片進(jìn)行整體熱處理方法為常規(guī)的爐管加熱或鏈?zhǔn)綘t加熱，加熱溫度700～950℃，加熱時(shí)間2～100分鐘，加熱后，硅片表面形成薄層電阻為80～300Ω/□輕摻雜區(qū)域。
6.一種實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法，其特征是先在硅片上均勻沉積含磷物質(zhì)作為磷源，同時(shí)硅片進(jìn)行整體熱處理形成輕擴(kuò)散區(qū)域，最后通過激光選擇性加熱在硅片表面局部形成重?fù)诫s區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)的方法，該方法先在硅片上均勻沉積含磷物質(zhì)作為磷源，然后通過激光選擇性加熱在硅片表面局部形成重?fù)诫s區(qū)域，最后將硅片進(jìn)行整體熱處理形成輕擴(kuò)散區(qū)域?？梢苑奖愕貙?shí)現(xiàn)太陽能電池選擇性發(fā)射區(qū)，提高太陽能電池的性能。方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，無污染。適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可以在常規(guī)的晶體硅太陽能電池生產(chǎn)過程中應(yīng)用。
文檔編號H01L31/18GK101022140SQ200710020190
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者勵(lì)旭東 申請人:江蘇艾德太陽能科技有限公司