專利名稱：新一代硅基太陽能電池制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，更具體地說涉及一種新一代硅基太陽能電池制作方法。
背景技術(shù)：
太陽能是一種清潔、無污染、取之不盡用之不竭的自然能源，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能是大規(guī)模利用太陽能的重要技術(shù)基礎(chǔ)。目前受硅材料價(jià)格和硅太陽能電池高成本制備過程的影響，若要進(jìn)一步降低硅太陽能電池成本是比較困難的。在通常的情況下，從硅料到太陽能電池的制作過程是通過鑄錠把多晶硅制作成易于切片的方形硅錠然后切成制作太陽能電池的硅片。在此工藝中鑄錠是一個(gè)能耗較高、用時(shí)較長的過程，長達(dá)60個(gè)小時(shí)以上，并且在切片過程中由于切線有一定的直徑尺寸，每張硅片切片損失厚度至少180 μ m,造成超過一半硅料損耗，同時(shí)難以避免硅片的破損，導(dǎo)致成本翻倍增加。為了降低成本，縮短工藝流程，我們發(fā)明了新一代硅太陽能電池制作方法。一次可蘸取幾千片，每次需0. 2-0. 6秒、材料節(jié)省和有厚為1-2毫米的襯底可以做成大面積電池的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足之處而提供一種工藝簡單、高效率、生產(chǎn)成本低的新一代硅基太陽能電池制作方法。本發(fā)明的目的是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)一種新一代硅基太陽能電池制作方法，其特征在于，步驟如下(1)襯底清潔取3-4N多晶硅為襯底，其3-4N多晶硅的P < 0. 2ppmWt、B < 0. 2ppmfft原位高溫清潔，所述高溫為1350 1400°C ；(2)在氬氣保護(hù)的密閉環(huán)境中進(jìn)行蘸片蘸液為1420 1450°C熔融狀態(tài)的、 B < 0. 2ppmfft的6-7N多晶硅硅液，盛放于高純度石英坩堝內(nèi)，蘸片時(shí)蘸液溫度控制在 1420°C、時(shí)間為0. 2 0. 6秒，襯底表面形成ρ型第一半導(dǎo)體層；(3)蘸片取出后分階段退火冷卻到室溫，進(jìn)行η型半導(dǎo)體層的擴(kuò)散制結(jié)，擴(kuò)散制結(jié)為在高溫條件下用POCl3作擴(kuò)散源對(duì)步驟2的ρ型層上進(jìn)行擴(kuò)散形成100 300納米的η 型層，高溫條件為在900 1000°C中的最佳值950°C，擴(kuò)散持續(xù)時(shí)間為30-45分鐘，最佳值為；35分鐘；(4)取出具有p-n結(jié)性質(zhì)的硅片進(jìn)行清洗，去除邊緣淀積的雜質(zhì)，再進(jìn)行氮化硅減反射膜淀積，氮化硅減反射膜淀積在200 300°C溫度下采用PECVD以硅烷和高純氨氣作為反應(yīng)氣體沉積氮化硅SiNx減反射膜，所述硅烷用體積濃度10%氮?dú)庀♂專?5)在氮化硅SiNx減反射膜上根據(jù)電極設(shè)計(jì)圖案絲網(wǎng)印刷銀漿進(jìn)行燒結(jié)，銀原子燒穿氮化硅薄膜與發(fā)射極形成歐姆接觸電極，同時(shí)絲網(wǎng)印刷形成背場電極。(6)對(duì)太陽能電池進(jìn)行封裝和電池效率測試。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的新一代硅基太陽能電池制作方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明是一種低成本、高效率、易于產(chǎn)業(yè)化的多晶硅太陽能電池的制作工藝和制作方法， 對(duì)于太陽能電池的發(fā)展具有非常大的推動(dòng)作用。2)使用相對(duì)低純度的多晶硅作為襯底，通過在高溫的熔融硅液中蘸片形成P型層，從而避免了鑄錠、切片和制絨等工藝，不僅節(jié)省了時(shí)間而且降低了消耗，大大的提高了效率?；帽景l(fā)明所采用的技術(shù)節(jié)約能源，工藝穩(wěn)定性好，沒有環(huán)境污染問題，而且使產(chǎn)品的重復(fù)性、一致性好，成品率高，對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)有重要意義。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具體按下面步驟實(shí)施1.選用3-4N多晶硅為襯底，其3-4N多晶硅的P < 0. 2ppmWt、B < 0. 2ppmWt，原位高溫清潔，所述高溫為1350 140(TC，使其保持在該溫度。2.在氬氣保護(hù)的密閉環(huán)境中進(jìn)行蘸片蘸液為1420 1450°C熔融狀態(tài)的、 B < 0. 2ppmfft的6-7N多晶硅硅液，盛放于高純度石英坩堝內(nèi)，蘸片時(shí)蘸液溫度控制在 1420°C、時(shí)間為0. 2 0. 6秒，襯底表面形成輕摻雜大面積ρ型第一半導(dǎo)體層。3.蘸片取出后分階段退火冷卻到室溫，在1350°C進(jìn)行保溫6分鐘，1250°C保溫6 分鐘，900°C保溫6分鐘，300°C保溫6分鐘，然后到室溫；繼之進(jìn)行η型半導(dǎo)體層的擴(kuò)散制結(jié)在高溫條件下用POCl3作擴(kuò)散源對(duì)步驟2的ρ型層上進(jìn)行擴(kuò)散形成100 300納米的η 型層，高溫條件為900-1000°C，經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明最佳值為950°C，擴(kuò)散持續(xù)時(shí)間30-45分鐘， 最佳值為35分鐘。在擴(kuò)散制結(jié)過程中，可通過控制反應(yīng)氣體、摻雜氣體、保護(hù)氣和稀釋氣體混合形成的氣體氛圍下形成摻雜的η型半導(dǎo)體層，使其達(dá)到可控制的電阻率。(4)取出具有ρ-η結(jié)性質(zhì)的硅片進(jìn)行清洗，去除邊緣淀積的雜質(zhì)，再進(jìn)行氮化硅減反射膜淀積，在200 300°C溫度下采用PECVD以硅烷和高純氨氣作為反應(yīng)氣體沉積氮化硅 SiNx減反射膜，所述硅烷用體積濃度10%氮?dú)庀♂尅Ｔ摬襟E對(duì)太陽能電池表面具有鈍化保護(hù)作用，減少表面少子的復(fù)合速度，可以顯著提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率，與此同時(shí)通過控制薄膜光折射率和厚度使其達(dá)到最佳減反射作用。(5)在氮化硅SiNx減反射膜上根據(jù)電極設(shè)計(jì)圖案絲網(wǎng)印刷銀漿進(jìn)行燒結(jié)，銀原子燒穿氮化硅薄膜與發(fā)射極形成歐姆接觸電極，同時(shí)絲網(wǎng)印刷形成背場電極。(6)對(duì)太陽能電池進(jìn)行封裝和電池效率測試。實(shí)施例1對(duì)3-4N級(jí)純度的多晶硅襯底在1380°C進(jìn)行高溫處理。通過中頻加熱使坩堝內(nèi)的硅液溫度降至1420°C，在高純氬氣> 99. 999%保護(hù)的密閉環(huán)境中進(jìn)行蘸片，蘸取時(shí)間為 0.4秒鐘。然后進(jìn)行冷卻保溫退火，在1350°C進(jìn)行保溫6分鐘，1250°C保溫6分鐘，900°C保溫6分鐘，300°C保溫6分鐘，然后冷卻到室溫。在950°C高溫下以POCl3作擴(kuò)散源對(duì)硅片進(jìn)行擴(kuò)散，形成η型層。然后對(duì)硅片進(jìn)行清洗，去除邊緣淀積的雜質(zhì)，再進(jìn)行氮化硅減反射膜淀積。在觀01用PECVD以硅烷和高純氨氣作為反應(yīng)氣體沉積氮化硅減反射層。經(jīng)試驗(yàn)檢測，做成的太陽能電池轉(zhuǎn)化效率為16. 36%。實(shí)施例2條件同實(shí)施例1，對(duì)3-4Ν級(jí)純度的多晶硅襯底在1395°C進(jìn)行高溫處理。坩堝內(nèi)的硅液溫度降至1420°C，蘸取時(shí)間為0. 5秒鐘。在1350°C進(jìn)行保溫6分鐘，1250°C保溫6分鐘，900°C保溫6分鐘，300°C保溫6分鐘，然后冷卻到室溫。在950°C高溫下以POCl3作擴(kuò)散源對(duì)硅片進(jìn)行擴(kuò)散，形成η型層。對(duì)硅片進(jìn)行清洗，去除邊緣淀積的雜質(zhì)后，進(jìn)行氮化硅減反射膜淀積。在300°C用PECVD法沉積氮化硅減反射層。經(jīng)試驗(yàn)檢測，做成的太陽能電池轉(zhuǎn)化效率為16. 29%。 上述實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種新一代硅基太陽能電池制作方法，其特征在于，步驟如下(1)襯底清潔取3-4N多晶硅為襯底，其3-4N多晶硅的P< 0. 2ppmWt、B < 0. 2ppmfft 原位高溫清潔，所述高溫為1350 1400°C ；(2)在氬氣保護(hù)的密閉環(huán)境中進(jìn)行蘸片蘸液為1420 1450°C熔融狀態(tài)的、B < 0. 2ppmfft的6-7N多晶硅硅液，盛放于高純度石英坩堝內(nèi)，蘸片時(shí)蘸液溫度控制在 1420°C、時(shí)間為0. 2 0. 6秒，襯底表面形成ρ型第一半導(dǎo)體層；(3)蘸片取出后分階段退火冷卻到室溫，進(jìn)行η型半導(dǎo)體層的擴(kuò)散制結(jié)，擴(kuò)散制結(jié)為 在高溫條件下用POCl3作擴(kuò)散源對(duì)步驟2的ρ型層上進(jìn)行擴(kuò)散形成100 300納米的η型層，高溫條件為在900 1000°C中的最佳值950°C，擴(kuò)散持續(xù)時(shí)間為30-45分鐘，最佳值為 35分鐘；(4)取出具有p-n結(jié)性質(zhì)的硅片進(jìn)行清洗，去除邊緣淀積的雜質(zhì)，再進(jìn)行氮化硅減反射膜淀積，氮化硅減反射膜淀積在200 300°C溫度下采用PECVD以硅烷和高純氨氣作為反應(yīng)氣體沉積氮化硅SiNx減反射膜，所述硅烷用體積濃度10%氮?dú)庀♂專?5)在氮化硅SiNx減反射膜上根據(jù)電極設(shè)計(jì)圖案絲網(wǎng)印刷銀漿進(jìn)行燒結(jié)，銀原子燒穿氮化硅薄膜與發(fā)射極形成歐姆接觸電極，同時(shí)絲網(wǎng)印刷形成背場電極；(6)對(duì)太陽能電池進(jìn)行封裝和電池效率測試。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新一代硅基太陽能電池制作方法，步驟如下1)取3-4N多晶硅為襯底并清潔；2)在氬氣保護(hù)的密閉環(huán)境中進(jìn)行蘸片，襯底表面形成p型第一半導(dǎo)體層；3)蘸片取出后分階段退火冷卻到室溫，在高溫條件下用POCl3作擴(kuò)散源進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)；4)清洗，進(jìn)行氮化硅減反射膜淀積；5)在氮化硅減反射膜上進(jìn)行燒結(jié)，形成歐姆接觸電極，同時(shí)絲網(wǎng)印刷形成背場電極；6)封裝和測試。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)使用相對(duì)低純度的多晶硅作為襯底，通過在高溫的熔融硅液中蘸片形成p型層，從而避免了鑄錠、切片和制絨等工藝，節(jié)省工序、降低消耗、提高效率，是一種工藝穩(wěn)定性好、無環(huán)境污染、產(chǎn)品的重復(fù)性及一致性好，成品率高，對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)有重要意義。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102339897SQ20101061911
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者高文秀 申請(qǐng)人:宜興市昱元能源裝備技術(shù)開發(fā)有限公司