專利名稱：一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種晶體硅太陽電池生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種選擇性 發(fā)射極晶體硅太陽電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)晶體硅太陽電池工業(yè)化生產(chǎn)中一般采用氮氣攜帶液態(tài)POCl3進(jìn)入擴散爐，對 硅片進(jìn)行高溫磷擴散。其結(jié)果是在硅片表面層形成均勻的PN結(jié)，即整個硅片表面是均勻摻 雜。這種均勻摻雜的發(fā)射極太陽電池結(jié)構(gòu)并不利于其光電轉(zhuǎn)換效率的提高。更好的結(jié)構(gòu)是 選擇性發(fā)射極(selective emitter, SE)太陽電池結(jié)構(gòu)，即在硅片與金屬電極接觸的區(qū)域采 用重?fù)诫s，而在其它區(qū)域采用相對較輕的摻雜。電極接觸區(qū)重?fù)诫s有利于形成歐姆接觸，降 低太陽電池的接觸電阻損耗，而其它區(qū)域輕摻雜則有利于減小光生載流子的復(fù)合，提高太 陽電池的短波電流響應(yīng)，從而提高太陽電池的輸出電流(及短路電流)，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率 的提高。目前，工業(yè)化生產(chǎn)的常規(guī)單晶硅太陽電池的平均光電轉(zhuǎn)換效率在16. 5% -17.0% 之間。但如果采用選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)，則可以將單晶硅太陽電池的平均轉(zhuǎn)換效率提高0.5% 以上。正因為選擇性發(fā)射極太陽電池具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率，它已逐漸走向工業(yè)化生 產(chǎn)，成為下一代新型晶體硅太陽電池。選擇性發(fā)射極太陽電池的制備可以采用很多的方法 進(jìn)行，比如，掩膜二次擴散，激光加工，選擇性加熱等。盡管這些方法在實驗室里可以獲得較 高的太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率，但這些工藝都相對較復(fù)雜，制作成本較高，并沒有被大多數(shù)太 陽電池公司所接受。人們更希望采用一種工藝簡單、成本較低的方法來制備選擇性發(fā)射極 太陽電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池及其制備方法，它既具有 選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)帶來的較高的光電轉(zhuǎn)換效率，又具有工藝簡單、成本較低的特點，具有較 好的實用價值。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案它在正表面電極 與硅片接觸區(qū)域形成重?fù)诫s，并以正表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕，在硅片正表面其它區(qū) 域形成輕摻雜，從而獲得選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；這種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池的制備方 法包括以下步驟一、硅片表面織構(gòu)化，二、高溫擴散進(jìn)行重?fù)诫s，三、去除周邊或背面PN 結(jié)，四、去除磷硅玻璃，五、絲網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，六、絲網(wǎng)印刷正面銀電 極，七、電極共燒結(jié)，八、以正表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕而在硅片正表面其它區(qū)域獲得 輕摻雜，九、鍍減反射膜。所述的硅片表面織構(gòu)化是指采用酸、堿等濕法腐蝕或者等離子體刻蝕、反應(yīng)離子 刻蝕等干法刻蝕的方法在硅片表面腐蝕出微小的金字塔或凹坑結(jié)構(gòu)，以增加硅片表面的粗 糙度，降低硅片表面的光發(fā)射。
所述的高溫擴散進(jìn)行重?fù)诫s是指在擴散爐中進(jìn)行高溫磷擴散(對P型硅片)或硼擴散(對N型硅片)以形成PN結(jié)，并獲得小于20歐姆的擴散層方塊電阻。所述的去除周邊或背面PN結(jié)是指采用酸的水溶液、堿的水溶液等濕法腐蝕體系 或者等離子體刻蝕體系、反應(yīng)離子刻蝕體系或激光切割等將擴散中在硅片周邊或背面的PN 結(jié)去除掉。所述的以正表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕而在硅片正表面其它區(qū)域獲得輕摻雜 是指以正表面電極為阻擋反應(yīng)的掩膜，采用能夠腐蝕硅片但不腐蝕金屬的、酸溶液或堿溶 液或等離子體系或反應(yīng)離子體系，將硅片表面選擇性地腐蝕掉很薄的一層，但不腐蝕金屬 電極，從而在硅片表面其它區(qū)域形成輕摻雜。優(yōu)選地，所述的反向腐蝕體系為四氟化碳和氧氣混合氣體的等離子體系、六氟化 硫和氧氣混合氣體的反應(yīng)離子體系，或氨水溶液、四甲基氫氧化銨溶液，但并不局限于這些 腐蝕體系。所述的鍍減反射膜是指采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法在硅片 表面沉積氮化硅減反射膜，但并不局限于氮化硅薄膜，還可以其它材料的薄膜(如二氧化 硅、氟化鎂等)，或者是多種材料復(fù)合的多層薄膜。本發(fā)明相比常規(guī)的工業(yè)化生產(chǎn)晶體硅太陽電池，僅僅增加了一步反向腐蝕工藝， 并巧妙地利用太陽電池的正面金屬電極作為掩膜進(jìn)行反向腐蝕，因此，具有工藝簡單、成本 較低的特點，具有較好的實用價值。
具體實施例方式本具體實施方式
是采用以下技術(shù)方案它在正表面電極與硅片接觸區(qū)域形成重?fù)?雜，并以正表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕，在硅片正表面其它區(qū)域形成輕摻雜，從而獲得選 擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；這種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池的制備方法包括以下步驟一、硅片 表面織構(gòu)化，二、高溫擴散進(jìn)行重?fù)诫s，三、去除周邊或背面PN結(jié)，四、去除磷硅玻璃，五、絲 網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，六、絲網(wǎng)印刷正面銀電極，七、電極共燒結(jié)，八、以正 表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕而在硅片正表面其它區(qū)域獲得輕摻雜，九、鍍減反射膜。本具體實施方式
采用的詳細(xì)步驟如下一、將面積為125mmX 125mm、厚度約為200微米的P型單晶硅片放入氫氧化鈉、硅 酸鈉、異丙醇和去離子水組成的溶液中進(jìn)行腐蝕，獲得表面一致、金字塔大小均勻的絨面硅 片，實現(xiàn)硅片表面織構(gòu)化，以獲得降低的光反射率，然后將硅片清洗干凈。二、將硅片放入擴散爐中，并利用氮氣攜帶液態(tài)POCl3進(jìn)入擴散爐中對硅片進(jìn)行高 溫擴散，擴散溫度為950°C，時間為1小時，擴散后獲得的方塊電阻約為15歐姆左右。三、將擴散后的硅片放入刻蝕機中，利用四氟化碳和氧氣混合氣體的等離子體刻 蝕的方法去除掉硅片周邊的PN結(jié)。四、利用氫氟酸溶液將硅片表面形成的磷硅玻璃去除掉。五、利用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片背表面印刷上銀鋁漿料并烘干，以作為背電極使 用，然后在硅片背面其它區(qū)域絲網(wǎng)印刷上鋁漿料并烘干，以用作背面鋁背場。六、利用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片正表面印刷正面銀電極漿料。七、將硅片放入高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，使得金屬電極漿料固化，并與硅片形成合金和歐姆接觸。八、將硅片放入刻蝕機中，利用四氟化碳和氧氣混合氣體的等離子體進(jìn)行刻蝕，由于該等離子體與金屬發(fā)生反應(yīng)很慢，因此可以將硅片表面選擇性地腐蝕掉很薄的一層而不 損害太陽電池的金屬電極。通過調(diào)整刻蝕工藝使得無電極覆蓋處硅片表面的方塊電阻約為 80歐姆左右。九、利用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法在硅片表面沉積上一層氮化 硅減反射及鈍化膜。最終獲得選擇性發(fā)射極太陽電池。本具體實施方式
具有以下有益效果一、它相比常規(guī)的工業(yè)化生產(chǎn)晶體硅太陽電池，僅僅增加了一步反向腐蝕工藝，并 巧妙地利用太陽電池的正面金屬電極作為掩膜進(jìn)行反向腐蝕，因此，具有工藝簡單、成本較 低的特點，具有較好的實用價值。二、與相比常規(guī)的工業(yè)化生產(chǎn)晶體硅太陽電池相比較，在正表面電極與硅片接觸 區(qū)域形成重?fù)诫s，可以降低金屬電極和硅片的接觸電阻，提高太陽電池的填充因子和光電 轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求
一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池及其制備方法，其特征在于它在正表面電極與硅片接觸區(qū)域形成重?fù)诫s，并以正表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕，在硅片正表面其它區(qū)域形成輕摻雜，從而獲得選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池及其制備方法，其特征 在于它的制備步驟一、硅片表面織構(gòu)化，二、高溫擴散進(jìn)行重?fù)诫s，三、去除周邊或背面PN 結(jié)，四、去除磷硅玻璃，五、絲網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，六、絲網(wǎng)印刷正面銀電 極，七、電極共燒結(jié)，八、以正表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕而在硅片正表面其它區(qū)域獲得 輕摻雜，九、鍍減反射膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池及其制備方法，其特征在 于所述的以正表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕而在硅片正表面其它區(qū)域獲得輕摻雜是指以 正表面電極為阻擋反應(yīng)的掩膜，采用能夠腐蝕硅片但不腐蝕金屬的腐蝕體系，將硅片表面 選擇性地腐蝕掉很薄的一層，但不腐蝕金屬電極，從而在硅片表面其它區(qū)域形成輕摻雜。
全文摘要
一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池及其制備方法，它涉及的是一種晶體硅太陽電池生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池及其制備方法。它在正表面電極與硅片接觸區(qū)域形成重?fù)诫s，并以正表面電極為掩膜進(jìn)行反向刻蝕，在硅片正表面其它區(qū)域形成輕摻雜，從而獲得選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)。它既具有選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)帶來的較高的光電轉(zhuǎn)換效率，又具有工藝簡單、成本較低的特點，具有較好的實用價值。
文檔編號H01L31/18GK101820009SQ20091026450
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者屈盛 申請人:歐貝黎新能源科技股份有限公司