專利名稱：一種n型單晶硅襯底pn結(jié)反型層電池及其制造方法
一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域，具體涉及一種N型PN結(jié)反型層電池的結(jié)構(gòu)及其 制造方法。
背景技術(shù)：
在能源短缺、環(huán)境污染問(wèn)題日益突出的背景下，發(fā)展可再生能源已成為全球的重 大課題，利用太陽(yáng)能則是發(fā)展可再生能源的一個(gè)重點(diǎn)方向，世界光伏市場(chǎng)在過(guò)去十年一直 保持著年均30%以上的高速增長(zhǎng)，2009年增幅更是達(dá)到驚人的152. 8%。產(chǎn)量由2008年的 7. 91GW增至2009年的近20GW。與國(guó)外先進(jìn)電池制備技術(shù)相比，我國(guó)晶硅太陽(yáng)電池制備技 術(shù)還是相對(duì)落后，基本流程由在P型N型單晶硅襯底上以制絨、擴(kuò)散、刻蝕、沉積減反膜、絲 網(wǎng)印刷方法制造太陽(yáng)電池。
然而P型晶硅電池受氧的影響會(huì)出現(xiàn)性能上的衰退。而N型電池硼含量少，性能 的穩(wěn)定性高于P型晶硅電池。同時(shí)由于N型電池的少子壽命更高，這對(duì)于制備更高效的太 陽(yáng)電池奠定了基礎(chǔ)。
目前，現(xiàn)有的N型晶硅太陽(yáng)電池主要為前發(fā)射極N型電池，主要是通過(guò)在N型襯底 上通過(guò)表面硼擴(kuò)散的方法制備PN結(jié)，然后通過(guò)絲網(wǎng)印刷，蒸鍍等方法制備前電極。但是此 種N型晶硅電池前表面的磷原子在光照的作用下，仍然可以和襯底中的氧形成硼氧鍵，在 長(zhǎng)時(shí)間的紫外光照射下，電池仍有衰退現(xiàn)象，因此不利于太陽(yáng)電池效率的提升。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理，光電轉(zhuǎn)換 率較高的N型PN結(jié)反型層電池及其制造方法。
技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電 池，它包括N型單晶硅襯底、前電極和背電極、前表面三氧化二鋁薄膜和氮化硅薄膜；所述 前電極包括局域硼擴(kuò)散區(qū)、Ti/Pb薄膜和前表面金屬電極；背電極包括背表面金屬電極和背表面三氧化二鋁薄膜。
所述N型單晶硅襯底前表面附著前表面三氧化二鋁薄膜，前表面三氧化二鋁薄膜 外附著氮化硅薄膜；N型單晶硅襯底前表面上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置前電極，前電極從內(nèi)而 外依次設(shè)有局域硼擴(kuò)散區(qū)、Ti/Pb薄膜和前表面金屬電極；N型單晶硅襯底背面設(shè)有背電 極，背電極中背表面三氧化二鋁薄膜附著于N型單晶硅襯底的背表面，并且背表面三氧化 二鋁薄膜上設(shè)有凹槽，背表面金屬電極穿過(guò)凹槽與N型單晶硅襯底連接。
本發(fā)明中N型硅片的電阻率為0. 3 Ω cnT 6 Ω cm。
本發(fā)明還公開(kāi)了上述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，該方法主要是 采用在前表面柵極下面局部擴(kuò)硼技術(shù)，使得受光區(qū)域不受紫外線的照射而影響太陽(yáng)電池的 性能，受光區(qū)域沉積三氧化二鋁，由于三氧化二鋁帶固定負(fù)電荷，在N型硅的表面誘導(dǎo)出P 型反型層，形成前表面發(fā)射極。同時(shí)由于受光區(qū)域不重?fù)诫s，使得電池的藍(lán)光響應(yīng)提高，提高了太陽(yáng)光譜的利用率，從而進(jìn)一步提升電池的轉(zhuǎn)化效率。
本發(fā)明所述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法的具體步驟如下。
(A)準(zhǔn)備N(xiāo)型單晶硅襯底。
(B)采用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液對(duì)N型單晶硅襯底表面絨面化，在N型單晶硅襯 底的表面制備出金字塔形狀的陷光結(jié)構(gòu)，并用鹽酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行化學(xué)清洗；氫 氧化鈉或氫氧化鉀溶液的濃度范圍為0. 5% 2. 5% ；鹽酸和氫氟酸混合溶液中，鹽酸氫氟 酸配比為1:2 1:3 ；鹽酸和氫氟酸混合溶液的濃度為0. 8%至1. m。
表面絨面化的目的是增加太陽(yáng)光在表面的折射次數(shù)，增加光線在N型單晶硅襯底 中的光程，提高太陽(yáng)光的利用率。
化學(xué)清洗的目的是去除表面的雜質(zhì)，為后續(xù)的擴(kuò)散準(zhǔn)備。
(C)在N型單晶硅襯底上熱生長(zhǎng)二氧化硅薄膜二氧化硅薄膜在800°C 1200°C 的水蒸氣的氣氛中熱生長(zhǎng)，熱生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜厚度為300nm 500nm。二氧化硅薄膜 的作用為擴(kuò)散阻擋層，即在之后用掩膜光刻的方法打開(kāi)擴(kuò)散窗口，形成局域硼擴(kuò)散所需圖 形，同時(shí)阻止硼在圖形之外的區(qū)域擴(kuò)散。
(D)對(duì)N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜光刻，二氧化硅薄膜上刻出擴(kuò)硼槽，為 局域硼擴(kuò)散做準(zhǔn)備。
(E)高溫硼擴(kuò)散通過(guò)擴(kuò)硼槽在N型單晶硅襯底前表面形成局域硼擴(kuò)散區(qū)；高溫 硼擴(kuò)散在擴(kuò)散爐中進(jìn)行，擴(kuò)散爐中溫度為900°C 1200°C ；上述局域硼擴(kuò)散區(qū)的電阻為50 Ohm/ Ω 70hm/ Ω 0
高溫硼擴(kuò)散的主要作用有兩個(gè)一是和電池的前電極形成歐姆接觸，收集載流子， 二是形成局域的PN結(jié)。
(F)采用氫氟酸除去N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜；氫氟酸濃度為 0. 5% 3%。
(G)在N型單晶硅襯底的前表面和背面制備20nm 50nm三氧化二鋁薄膜；三氧 化二鋁薄膜制備溫度為200°C 500°C，采用原子層沉積(ALD)或者等離子化學(xué)氣相沉積 (PECVD)的方法；三氧化二鋁薄膜除起到鈍化作用外，更重要的作用是由于三氧化二鋁帶固 定負(fù)電荷而在N型襯底的表面誘導(dǎo)出一個(gè)反型層。背面三氧化二鋁除鈍化的作用外，還起 到介質(zhì)層的作用。
(H)在N型單晶硅襯底的前表面制備氮化硅薄膜；即在N型單晶硅襯底的前表面 采用等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備73rniT79nm厚的氮化硅薄膜；氮化硅薄膜的 主要作用是電池的減反射層，同時(shí)起到雙層鈍化作用。
(I)鋪光刻膠，并在擴(kuò)硼槽的上方光刻開(kāi)槽，形成光刻槽。
(J)制備前電極。
(K)制備背電極。
本發(fā)明中所述步驟(J)可采用下述方法制備前電極(Jal)在N型單晶硅襯底的前表面蒸鍍Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜； (Ja2)剝離光刻膠；同時(shí)在光刻膠表面的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜也被剝離下來(lái)，保 留光刻槽內(nèi)的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜；(Ja3)采用電鍍或者化學(xué)鍍的方法在Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜的上方電鍍銀。
本發(fā)明中所述步驟(J)還可以采用下述方法制備前電極(Jbl)在N型單晶硅襯底的前表面蒸鍍Ti金屬薄膜、Pb金屬薄膜和Ag薄膜； (Jb2)剝離光刻膠；同時(shí)在光刻膠表面的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜也被剝離下來(lái)，保 留光刻槽內(nèi)的Ti金屬薄膜、Pb金屬薄膜和Ag薄膜，Ag薄膜的厚度為30um 60um。
本發(fā)明所述方法中步驟(K)采用下列步驟制備背電極(Kl)將N型單晶硅襯底背面的三氧化二鋁薄膜開(kāi)孔，開(kāi)孔的面積占N型單晶硅襯底背 面面積的4%，即Fmet=4% ；(K2)在開(kāi)孔背面的三氧化二鋁薄膜上蒸鍍背面金屬電極，蒸鍍背面金屬電極優(yōu)選方 法為采用蒸鍍鋁和絲網(wǎng)印刷鋁的方法制備25um 30um的鋁層作為背面金屬電極； (K3)退火。
本發(fā)明中所述步驟(G)中原子層沉積所用的源可以是Al (CH3)3和H2O,或者03，或 者AlCl3和吐0 ；制備環(huán)境溫度為200°C飛00°C;所述等離子化學(xué)氣相所用的源是Al (CH3)3 和N2O ；通過(guò)原子層沉積方法制備三氧化二鋁，制備出的三氧化二鋁的厚度在20rniT50nm，并 帶有5X102 cm—2到4X IO3CnT2的固定負(fù)電荷。
所述步驟(E)中硼擴(kuò)散采用的源為BBr3。
步驟(D)中所述擴(kuò)硼槽的寬度為8ιιπΓ30ιιπι，擴(kuò)硼槽與擴(kuò)硼槽的中心線間距為 0. 2mm 0. 8mm。
步驟(K2)中退火溫度為500°C、00°C。
有益效果本發(fā)明所述的N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有 如下優(yōu)點(diǎn)。
1、本發(fā)明利用AL203帶有固定負(fù)電荷，在N型單晶硅襯底的前表面誘導(dǎo)出一個(gè)P 型反型層，提供前電場(chǎng)，由于沒(méi)有硼摻雜的影響，使得電池穩(wěn)定性能提高，同時(shí)降低了對(duì)短 波的吸收，提高了藍(lán)光響應(yīng)，提高電池的短路電流密度，電池效率得到提升。
2、本發(fā)明所述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的前表面電極下面為局域硼擴(kuò)散 區(qū)，使得硅與電極的接觸電阻降低，局域硼擴(kuò)散區(qū)不受紫外光照射的影響，大大降低了硼氧 對(duì)電池性能的影響，提高了電池的穩(wěn)定性能。


圖1為本發(fā)明所述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造流程圖。
圖3為本發(fā)明所述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià) 形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定。
實(shí)施例1如圖1所示的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池，它包括N型單晶硅襯底1、前電 極、背電極、前表面三氧化二鋁薄膜薄膜3和氮化硅薄膜4 ；前電極包括局域硼擴(kuò)散區(qū)2、Ti/Pb薄膜6和前表面金屬電極7 ；背電極包括背表面金屬電極5和背表面三氧化二鋁薄 膜8。
所述N型單晶硅襯底1前表面附著前表面三氧化二鋁薄膜3，前表面三氧化二鋁 薄膜3外附著氮化硅薄膜4 ;N型單晶硅襯底1前表面上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置前電極，前電 極從內(nèi)而外依次設(shè)有局域硼擴(kuò)散區(qū)2、Ti/^b薄膜6和前表面金屬電極7 ；N型單晶硅襯底 1背面設(shè)有背電極，背電極中背表面三氧化二鋁薄膜8附著于N型單晶硅襯底1的背表面， 并且背表面三氧化二鋁薄膜8上設(shè)有凹槽，背表面金屬電極5穿過(guò)凹槽與N型單晶硅襯底 1連接。
如圖2所示的上述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，具體步驟如下(A)準(zhǔn)備N(xiāo)型單晶硅襯底，電阻率為4Ωcm ；(B)采用氫氧化鈉溶液對(duì)N型單晶硅襯底表面絨面化，在N型單晶硅襯底的表面制備出 金字塔形狀的焰光結(jié)構(gòu)，并用鹽酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行化學(xué)清洗；氫氧化鈉溶液的濃 度為0. 5% ；鹽酸和氫氟酸混合溶液中，鹽酸氫氟酸配比為1:2 ；鹽酸和氫氟酸混合溶液的 濃度為0. 8% ；(C)在N型單晶硅襯底上熱生長(zhǎng)二氧化硅薄膜二氧化硅薄膜在800°C的水蒸氣的氣氛 中熱生長(zhǎng)，熱生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜厚度為300nm ；(D)對(duì)N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜光刻，在二氧化硅薄膜上刻出擴(kuò)硼槽，為局 域硼擴(kuò)散做準(zhǔn)備；擴(kuò)硼槽的寬度為lOum，擴(kuò)硼槽與擴(kuò)硼槽的中心間距0. 4mm ；(E)高溫硼擴(kuò)散通過(guò)擴(kuò)硼槽在N型單晶硅襯底前表面形成局域硼擴(kuò)散區(qū)；高溫硼擴(kuò)散 在擴(kuò)散爐中進(jìn)行，擴(kuò)散爐中溫度為900°C ；上述局域硼擴(kuò)散區(qū)的電阻為50 Ohm/Ω ；(F)采用氫氟酸除去N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜；氫氟酸濃度為0.5% ；(G)在N型單晶硅襯底的前表面和背面制備20nm三氧化二鋁薄膜；三氧化二鋁薄膜制 備溫度為300°C，采用原子層沉積(ALD)的方法；ALD所用源是Al (CH3)3 ；三氧化二鋁薄膜 所帶的負(fù)電荷是9 X IO12 cm 2 ；(H)在N型單晶硅襯底的前表面制備氮化硅薄膜；即在N型單晶硅襯底的前表面采用 等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備73nm厚的氮化硅薄膜；(I)鋪光刻膠，并在擴(kuò)硼槽的上方光刻開(kāi)槽，形成光刻槽，開(kāi)槽面積小于N型單晶硅襯 底的前表面總面積的5% ；(J)制備前電極，步驟如下(Jal)在N型單晶硅襯底的前表面蒸鍍Ium的Ti金屬薄膜和1. 5um的1 金屬薄膜； (Ja2)剝離光刻膠；同時(shí)在光刻膠表面的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜也被剝離下來(lái)，保 留光刻槽內(nèi)的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜；(Ja3)采用電鍍的方法在Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜的上方電鍍銀。
(K)制備背電極，具體步驟如下(Kl)將N型單晶硅襯底背面的三氧化二鋁薄膜開(kāi)孔，開(kāi)孔的面積占N型單晶硅襯底背 面面積的4%，即Fmet=4% ；(K2)在開(kāi)孔背面的三氧化二鋁薄膜上蒸鍍背面金屬電極；(K3)退火在退火爐中通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，H2:N2=I :9,退火溫度為500攝氏度。實(shí)施例2本實(shí)施例中N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池同實(shí)施例1，N型單晶硅襯底PN結(jié)反 型層電池的制作方法如圖3所示，具體步驟如下(A)準(zhǔn)備N(xiāo)型單晶硅襯底，電阻率6Ω cm；(B)采用氫氧化鉀溶液對(duì)N型單晶硅襯底表面絨面化，在N型單晶硅襯底的表面制備出 金字塔形狀的焰光結(jié)構(gòu)，并用鹽酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行化學(xué)清洗；氫氧化鉀溶液的濃 度范圍為2. 5% ；鹽酸和氫氟酸混合溶液中，鹽酸氫氟酸配比為1:2. 5 ；鹽酸和氫氟酸混合 溶液的濃度為1. 1% ；(C)在N型單晶硅襯底上熱生長(zhǎng)二氧化硅薄膜二氧化硅薄膜在1200°C的水蒸氣的氣 氛中熱生長(zhǎng)，熱生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜厚度為500nm;(D)對(duì)N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜光刻，二氧化硅薄膜上刻出擴(kuò)硼槽，為局域 硼擴(kuò)散做準(zhǔn)備；(E)高溫硼擴(kuò)散通過(guò)擴(kuò)硼槽在N型單晶硅襯底前表面形成局域硼擴(kuò)散區(qū)；高溫硼擴(kuò) 散在擴(kuò)散爐中進(jìn)行，擴(kuò)散爐中溫度為1200°C ；上述局域硼擴(kuò)散區(qū)的電阻為70hm/Q ；(F)采用氫氟酸除去N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜；氫氟酸濃度為1.9% ；(G)在N型單晶硅襯底的前表面和背面制備40nm三氧化二鋁薄膜；三氧化二鋁薄膜制 備溫度為500°C，采用等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法；所用的源是Al (CH3) 3和N2O， 并帶有3X IO3CnT2的固定負(fù)電荷；(H)在N型單晶硅襯底的前表面制備氮化硅薄膜；即在N型單晶硅襯底的前表面采用 等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備78nm厚的氮化硅薄膜；(I)鋪光刻膠，并在擴(kuò)硼槽的上方光刻開(kāi)槽，形成光刻槽；(J)制備前電極，步驟如下(Jbl)在N型單晶硅襯底的前表面蒸鍍2. 3um的Ti金屬薄膜、2. 5um的1 金屬薄膜和 55um的Ag薄膜；(Jb2)剝離光刻膠；同時(shí)在光刻膠表面的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜也被剝離下來(lái)，保 留光刻槽內(nèi)的Ti金屬薄膜、Pb金屬薄膜和Ag薄膜；(K)制備背電極，步驟如下(Kl)將N型單晶硅襯底背面的三氧化二鋁薄膜開(kāi)孔；(K2)在開(kāi)孔背面的三氧化二鋁薄膜上采用蒸鍍鋁和絲網(wǎng)印刷鋁的方法制備30um的鋁 層作為背面金屬電極；(K3)退火在退火爐中通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，H2^2=1:9，退火溫度為900攝氏
實(shí)施例3本實(shí)施例中N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池同實(shí)施例1，N型單晶硅襯底PN結(jié)反 型層電池的制作方法如圖3所示，具體步驟如下(A)準(zhǔn)備N(xiāo)型單晶硅襯底，電阻率5.5 Ω cm；(B)采用氫氧化鈉溶液對(duì)N型單晶硅襯底表面絨面化，在N型單晶硅襯底的表面制備出 金字塔形狀的焰光結(jié)構(gòu)，并用鹽酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行化學(xué)清洗；氫氧化鈉溶液的濃 度范圍為1%;鹽酸和氫氟酸混合溶液中，鹽酸氫氟酸配比為1:3 ；鹽酸和氫氟酸混合溶液的濃度為1. 2% ；(C)在N型單晶硅襯底上熱生長(zhǎng)二氧化硅薄膜二氧化硅薄膜在1000°C的水蒸氣的氣 氛中熱生長(zhǎng)，熱生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜厚度為420nm;(D)對(duì)N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜光刻，二氧化硅薄膜上刻出擴(kuò)硼槽，為局域 硼擴(kuò)散做準(zhǔn)備；(E)高溫硼擴(kuò)散通過(guò)擴(kuò)硼槽在N型單晶硅襯底前表面形成局域硼擴(kuò)散區(qū)；高溫硼擴(kuò) 散在擴(kuò)散爐中進(jìn)行，擴(kuò)散爐中溫度為1100°C ；上述局域硼擴(kuò)散區(qū)的電阻為62hm/Q ；(F)采用氫氟酸除去N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜；氫氟酸濃度為3%；(G)在N型單晶硅襯底的前表面和背面制備50nm三氧化二鋁薄膜；三氧化二鋁薄膜制 備溫度為400°C，采用等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法；所用的源是Al (CH3) 3和N2O， 并帶有4X IO3CnT2的固定負(fù)電荷；(H)在N型單晶硅襯底的前表面制備氮化硅薄膜；即在N型單晶硅襯底的前表面采用 等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備79nm厚的氮化硅薄膜；(I)鋪光刻膠，并在擴(kuò)硼槽的上方光刻開(kāi)槽，形成光刻槽；(J)制備前電極，步驟如下(Jbl)在N型單晶硅襯底的前表面蒸鍍3um的Ti金屬薄膜、4um的1 金屬薄膜和30um 的Ag薄膜；(Jb2)剝離光刻膠；同時(shí)在光刻膠表面的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜也被剝離下來(lái)，保 留光刻槽內(nèi)的Ti金屬薄膜、Pb金屬薄膜和Ag薄膜；(K)制備背電極，步驟如下(Kl)將N型單晶硅襯底背面的三氧化二鋁薄膜開(kāi)孔；(K2)在開(kāi)孔背面的三氧化二鋁薄膜上采用蒸鍍鋁和絲網(wǎng)印刷鋁的方法制備^um的鋁 層作為背面金屬電極；(K3)退火在退火爐中通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，H2^2=1:9，退火溫度為700攝氏
權(quán)利要求
1.一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池，其特征在于它包括N型單晶硅襯底(1)、 前電極、背電極、前表面三氧化二鋁薄膜(3)和氮化硅薄膜(4)；所述前電極包括局域硼擴(kuò)散區(qū)(2)、Ti/I^b薄膜(6)和前表面金屬電極(7)；所述背電極包括背表面金屬電極(5)和背表面三氧化二鋁薄膜(8)；所述N型單晶硅襯底(1)前表面附著前表面三氧化二鋁薄膜(3 )，前表面三氧化二鋁 薄膜(3)外附著氮化硅薄膜(4) ;N型單晶硅襯底(1)前表面上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置前電 極，前電極從內(nèi)而外依次設(shè)有局域硼擴(kuò)散區(qū)(2)、Ti/^b薄膜(6)和前表面金屬電極(7) ;N 型單晶硅襯底(1)背面設(shè)有背電極，背電極中背表面三氧化二鋁薄膜(8)附著于N型單晶硅 襯底(1)的背表面，并且背表面三氧化二鋁薄膜(8)上設(shè)有凹槽，背表面金屬電極(5)穿過(guò) 凹槽與N型單晶硅襯底(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池，其特征在于N型硅 片的電阻率為0.3 Ω cm" 6 Ω cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，其特征在 于該制造方法的具體步驟如下(A)準(zhǔn)備N(xiāo)型單晶硅襯底；(B)采用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液對(duì)N型單晶硅襯底表面絨面化，在N型單晶硅襯底的 表面制備出金字塔形狀的陷光結(jié)構(gòu)，并用鹽酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行化學(xué)清洗；氫氧化 鈉或氫氧化鉀溶液的濃度范圍為0. 5% 2. 5% ；鹽酸和氫氟酸混合溶液中，鹽酸氫氟酸配 比為1:2 1:3 ；鹽酸和氫氟酸混合溶液的濃度為0. 8%至1. 2% ；(C)在N型單晶硅襯底上熱生長(zhǎng)二氧化硅薄膜二氧化硅薄膜在800°C 1200°C的水 蒸氣的氣氛中熱生長(zhǎng)，熱生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜厚度為300nm 500nm ；(D)對(duì)N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜光刻，二氧化硅薄膜上刻出擴(kuò)硼槽，為局域 硼擴(kuò)散做準(zhǔn)備；(E)高溫硼擴(kuò)散通過(guò)擴(kuò)硼槽在N型單晶硅襯底前表面形成局域硼擴(kuò)散區(qū)；高溫 硼擴(kuò)散在擴(kuò)散爐中進(jìn)行，擴(kuò)散爐中溫度為900°C 1200°C ；上述局域硼擴(kuò)散區(qū)的電阻為50 Ohm/ Ω 70hm/ Ω ；(F)采用氫氟酸除去N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜；氫氟酸濃度為0.5% 3% ；(G)在N型單晶硅襯底的前表面和背面制備20nm 50nm三氧化二鋁薄膜；三氧化 二鋁薄膜制備溫度為20(TC 50(TC，采用原子層沉積(ALD)或者等離子化學(xué)氣相沉積 (PECVD)的方法；(H)在N型單晶硅襯底的前表面制備氮化硅薄膜；即在N型單晶硅襯底的前表面采用 等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備73ηπΓ79ηπι厚的氮化硅薄膜；(I)鋪光刻膠，并在擴(kuò)硼槽的上方光刻開(kāi)槽，形成光刻槽；(J)制備前電極；(K)制備背電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，其特征在 于所述步驟(J)可采用下述方法制備前電極(Jal)在N型單晶硅襯底的前表面蒸鍍Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜；(Ja2)剝離光刻膠；同時(shí)在光刻膠表面的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜也被剝離下來(lái)，保留光刻槽內(nèi)的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜；(Ja3)采用電鍍或者化學(xué)鍍的方法在Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜的上方電鍍銀。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，其特征在 于所述步驟(J)可采用下述方法制備前電極(Jbl)在N型單晶硅襯底的前表面蒸鍍Ti金屬薄膜、Pb金屬薄膜和Ag薄膜；(Jb2)剝離光刻膠；同時(shí)在光刻膠表面的Ti金屬薄膜和1 金屬薄膜也被剝離下來(lái)，保 留光刻槽內(nèi)的Ti金屬薄膜、Pb金屬薄膜和Ag薄膜。
6.根據(jù)3所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，其特征在于所述 步驟(K)采用下列步驟制備背電極(Kl)將N型單晶硅襯底背面的三氧化二鋁薄膜開(kāi)孔；(K2)在開(kāi)孔背面的三氧化二鋁薄膜上蒸鍍背面金屬電極；(K3)退火。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，其特征在 于所述步驟(G)中原子層沉積所用的源可以是Al (CH3)3和H2O,或者03，或者AlCl3和H2O ；制備環(huán)境溫度為200°C飛00°C;所述等離子化學(xué)氣相所用的源是Al(CH3)Jn^O ；通過(guò)原子 層沉積方法制備三氧化二鋁，制備出的三氧化二鋁的厚度在20rniT50nm，并帶有5 X IO2 cm_2 到4X IO3CnT2的固定負(fù)電荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，其特征在 于所述步驟(E)中硼擴(kuò)散采用的源為BBr3。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，其特征在 于步驟(以)中采用蒸鍍鋁和絲網(wǎng)印刷鋁的方法制備25um 30um的鋁層作為背面金屬電 極。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，其 特征在于步驟(D)中所述擴(kuò)硼槽的寬度為8ιιπΓ30ιιπι，擴(kuò)硼槽與擴(kuò)硼槽的中心線間距為 0. 2mnT0· 8mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池，包括N型單晶硅襯底、前電極、背電極、前表面三氧化二鋁薄膜和氮化硅薄膜；前電極包括局域硼擴(kuò)散區(qū)、Ti/Pb薄膜和前表面金屬電極；背電極包括背表面金屬電極和背表面三氧化二鋁薄膜。本發(fā)明還公開(kāi)了N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法。本發(fā)明利用AL2O3帶有固定負(fù)電荷，在N型單晶硅襯底的前表面誘導(dǎo)出一個(gè)P型反型層，提供前電場(chǎng)，由于沒(méi)有硼摻雜的影響，使得電池穩(wěn)定性能提高，同時(shí)降低了對(duì)短波的吸收，提高了藍(lán)光響應(yīng)，提高電池的短路電流密度，電池效率得到提升。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK102044574SQ20101056401
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者張斌, 沙泉, 邢國(guó)強(qiáng), 陶龍忠, 高艷濤 申請(qǐng)人:奧特斯維能源(太倉(cāng))有限公司