專利名稱：一種晶硅太陽能電池去死層方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶硅太陽能電池去死層方法。屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
晶硅太陽能電池利用晶體硅作為材料制作的將光能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。死層磷擴散時，其濃度呈階梯分布，表面濃度較高，超過磷在硅基上的最大固溶度，有部分磷原子析出，不能作為施主雜質(zhì)提供電子，且會因為晶格失配、位錯，成為復(fù)合中心，少子壽命極低。對常規(guī)磷擴而言，硅片近表面O. Ium范圍內(nèi)雜質(zhì)分布平坦，無濃度梯度，此即所謂“死層”。
晶體硅太陽電池制作過程中磷擴散后表面有不活潑磷(死層)，造成晶格缺陷，使得少子壽命顯著降低，表層吸收的短波(400-600nm)光子所產(chǎn)生的光生載流子對電池電流輸出貢獻小。晶娃太陽能電池制造過程分為制絨、擴散、等離子刻蝕、PSG(Phospho SilicateGlass)清洗、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 等離子增強的化學(xué)氣相沉積)鍍膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)等エ序，而擴散過程可以看做是ー個無限源雜質(zhì)的擴散過程，這個過程導(dǎo)致了發(fā)射極表面區(qū)域的雜質(zhì)濃度等于(或大于)固溶度。對于磷元素來說，在850-950°C時的固溶度約為3*1020cnT3(即5%的硅原子被ー個磷原子代替)。理想情況下，活性載流子(電子)濃度應(yīng)該等于磷的濃度，但是在這么高的載流子濃度(重摻雜)的情況下，俄歇復(fù)合起主導(dǎo)作用，少子壽命和擴散長度非常低。而且，磷原子很可能不是均勻的分布的，可能在局部區(qū)域磷的濃度更高，使硅的晶格出現(xiàn)扭曲，產(chǎn)生大量缺陷，導(dǎo)致了 SRH(與缺陷相關(guān)的復(fù)合)的增強?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點經(jīng)過擴散エ藝后，硅片表面有不活潑磷(死層)。死層造成晶格缺陷，使得少子壽命極低，表層吸收的短波(400-600nm)光子所產(chǎn)生的光生載流子對電池電流輸出貢獻小。針對這些缺點，本發(fā)明主要通過去掉擴散后硅片表面死層來達到提升電流最終提升電池片效率的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明主要針對如何去掉或部分去掉死層來提高少子壽命，最終達到通過提高電池電流來提升效率的目的。一種晶硅太陽能電池去死層方法，含有以下步驟；步驟I ;將原硅片進行制絨；步驟2;進行擴散；步驟3;進行等離子刻蝕；步驟4 ;進行去磷硅；步驟5 ;進行HNO3腐蝕；
步驟6 ;進行去磷硅；步驟7 ;進行PECVD鍍膜；步驟8 ;進行絲印燒結(jié)；步驟9;進行測試分選；溶液配比及浸泡時間均可以調(diào)整；所配溶液為HNO3 (類別EL;含量65. 0-68.0%) H20(純水)=I 2(1 3)；硅片在硝酸溶液中浸泡時間2min-5min，之后再進行去離子水洗為2min?；?浸泡時間為2min (或4min)，之后再進行去離子水洗大約2min。去死層エ藝主要為=HNO3腐蝕一去磷硅；其中，HNO3腐蝕過程所用設(shè)備為中聯(lián)科偉達磷硅玻璃濕制程設(shè)備。本發(fā)明的優(yōu)點是a)去磷硅后的硅片在硝酸中浸泡腐蝕可以去除表面含高濃度磷的薄層，能達到去死層的目的。方阻提高了 1-3 Ω，最終提升了電池的短流和串阻以至于效率提升
I.0% -I. 4%。b)在硝酸浸泡腐蝕只在硅片表面形成ー層很薄的氧化層，反應(yīng)會自停止，不會對PN結(jié)造成明顯破壞。
具體實施例方式顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗g所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護范圍。實施例I :本發(fā)明的關(guān)鍵點I)硝酸溶液重量配比1:2-1:3;2)硅片在硝酸溶液中浸泡時間2min_5min ；3)去磷硅后添加去死層エ藝步驟——硝酸和氫氟酸分步腐蝕去死層的方法。實施例2 :本發(fā)明提供一種晶硅太陽能電池去死層方法，含有以下步驟；在去磷硅步驟后添加去死層步驟；擴散后的硅片經(jīng)過HF液去磷硅清洗后，表面是重摻磷的硅片，把硅片浸入硝酸后會產(chǎn)生極薄的SiO2氧化層，由于沒有HF參與反應(yīng)，故反應(yīng)有自停止作用；然后再通過去磷硅エ藝，即可去除ー層含高濃度磷的硅；也可重復(fù)同樣流程來控制的腐蝕量。實施例3 : —種晶硅太陽能電池去死層方法，含有以下依次進行的步驟；擴散后的硅片步驟；等離子刻蝕步驟；去磷硅步驟；HN03腐蝕步驟；去磷硅步驟；PECVD鍍膜步驟；絲印燒結(jié)步驟；測試分選步驟。擴散后的硅片步驟主要是通過單/雙面液態(tài)磷源擴散，制作N型發(fā)射極區(qū)，以形成光電轉(zhuǎn)化的基本機構(gòu)——PN結(jié)。等離子刻蝕的步驟在高頻輝光放電的條件下，甲烷跟氧氣氣體分解成活性原子和自由基(等離子體)，對硅片周邊進行化學(xué)和物理的作用，生成揮發(fā)性的反應(yīng)物，以刻蝕掉周邊的N型區(qū)。去磷硅步驟去除硅片表面氧化層及擴散室形成的磷硅玻璃(磷硅玻璃是指摻有五氧化ニ磷的ニ氧化硅層)，起反應(yīng)過程是氫氟酸跟ニ氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應(yīng)生成的四氟化硅會進ー步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)合物六氟硅酸。PECVD鍍膜步驟制作減少硅片表面反射的氮化硅薄膜。其主要是利用高頻電源輝光放電產(chǎn)生等離子體，并將其注入到硅片中，使硅片中懸掛鍵飽和，缺陷失去活性，達到表面鈍化和體鈍化的目的。 絲印燒結(jié)步驟通過絲網(wǎng)印刷的方法，完成背場、背電極、正柵線電極的制作，來引出產(chǎn)生的光生電流。具體為給硅片表面印刷一定圖形的銀漿或者鋁漿，通過燒結(jié)后形成歐姆接觸，使電流有效輸出。測試分選步驟為了保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，按電流和功率等エ藝參數(shù)大小進行分類。溶液配比及浸泡時間均可以調(diào)整。所配溶液為HNO3 (類別EL;含量65. 0-68.0%) H20(純水)=I 2(1 3)，浸泡2min(4min),之后再進行去離子水洗大約2min。實施例4 一種晶硅太陽能電池去死層方法，含有以下步驟；步驟I ;將原硅片進行制絨；步驟2 ;進行擴散；步驟3 ;進行等離子刻蝕；步驟4 ;進行去磷硅；步驟5 ;進行HNO3腐蝕；步驟6 ;進行去磷硅；步驟7 ;進行PECVD鍍膜；步驟8 ;進行絲印燒結(jié)；步驟9 ;進行測試分選；步驟I中使用中聯(lián)科偉達濕法制絨設(shè)備，HF HNO3 H2O = 40L 260L 150L，3Si+4HN03+18HF = H2SiF6+2H20 通過化學(xué)反應(yīng)制作良好的絨面。步驟2中使用中聯(lián)科偉達擴散設(shè)備利用三氯氧磷(POCl3)液態(tài)源擴散POCl3在高溫下(> 600°C )分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化ニ磷(P2O5)，生成的P2O5在擴散溫度下與硅反應(yīng)，生成ニ氧化硅(SiO2)和磷原子。POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與硅反應(yīng)生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成ー層磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中進行擴散。擴散溫度大約在900°c左右。步驟3中使用中聯(lián)科偉達等離子刻蝕機設(shè)備。生產(chǎn)過程中，CF4中摻入02，這樣有利于提高Si和SiO2的刻蝕速率。CF4 O2 = 210sccm 21sccm，輝光功率500w，輝光時間IOOOs0步驟4中使用的是中聯(lián)科偉達磷硅玻璃濕制程設(shè)備。HF : H2O=I : 6.時間350so
步驟5、6為去死層エ藝；步驟7中使用中聯(lián)科偉達鍍膜設(shè)備。鍍膜過程使用硅烷跟氨氣，其配比、反應(yīng)時間根據(jù)不同情況調(diào)試。工作功率3000w。如上所述，對本發(fā)明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種晶硅太陽能電池去死層方法，其特征在于含有以下步驟； 步驟I ;將原硅片進行制絨； 步驟2 ;進行擴散； 步驟3 ;進行等離子刻蝕； 步驟4 ;進行去磷硅； 步驟5 ;進行HNO3腐蝕； 步驟6 ;進行去磷硅； 步驟7 ;進行PECVD鍍膜； 步驟8;進行絲印燒結(jié)； 步驟9 ;進行測試分選； 溶液配比及浸泡時間均可以調(diào)整； 所配溶液為HNO3 (類別EL;含量65. 0-68.0%) H20(純水)=I 2或I : 3; 硅片在硝酸溶液中浸泡時間2min-5min，之后再進行去離子水洗為2min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種晶硅太陽能電池去死層方法，其特征在于浸泡時間為2min 或 4min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種晶硅太陽能電池去死層方法，其特征在于在去磷硅步驟后添加去死層步驟； 擴散后的硅片經(jīng)過HF液去磷硅清洗后，表面是重摻磷的硅片，把硅片浸入硝酸后會產(chǎn)生極薄的SiO2氧化層，由于沒有HF參與反應(yīng)，故反應(yīng)有自停止作用； 然后再通過去磷硅エ藝，即可去除ー層含高濃度磷的硅； 也可重復(fù)同樣流程來控制的腐蝕量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種晶硅太陽能電池去死層方法，其特征在于含有以下依次進行的步驟；擴散后的硅片步驟；等離子刻蝕步驟；去磷硅步驟；HN03腐蝕步驟；去磷硅步驟；PECVD鍍膜步驟；絲印燒結(jié)步驟；測試分選步驟； 擴散后的硅片步驟主要是通過單/雙面液態(tài)磷源擴散，制作N型發(fā)射極區(qū)，以形成光電轉(zhuǎn)化的基本機構(gòu)——PN結(jié)； 等離子刻蝕的步驟在高頻輝光放電的條件下，甲烷跟氧氣氣體分解成活性原子和自由基(等離子體)，對硅片周邊進行化學(xué)和物理的作用，生成揮發(fā)性的反應(yīng)物，以刻蝕掉周邊的N型區(qū)； 去磷硅步驟去除硅片表面氧化層及擴散室形成的磷硅玻璃(磷硅玻璃是指摻有五氧化ニ磷的ニ氧化硅層)，起反應(yīng)過程是氫氟酸跟ニ氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體；若氫氟酸過量，反應(yīng)生成的四氟化硅會進ー步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)合物六氟硅酸； PECVD鍍膜步驟制作減少硅片表面反射的氮化硅薄膜；利用高頻電源輝光放電產(chǎn)生等離子體，并將其注入到硅片中，使硅片中懸掛鍵飽和，缺陷失去活性，達到表面鈍化和體鈍化的目的； 絲印燒結(jié)步驟通過絲網(wǎng)印刷的方法，完成背場、背電極、正柵線電極的制作，來引出產(chǎn)生的光生電流；具體為給硅片表面印刷一定圖形的銀漿或者鋁漿，通過燒結(jié)后形成歐姆接觸，使電流有效輸出；測試分選步驟按電流和功率エ藝參數(shù)大小進行分類。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種晶硅太陽能電池去死層方法，其特征在于步驟I中 HF HNO3 H2O = 40L 260L 150L，3Si+4HN03+18HF = H2SiF6+2H20 通過化學(xué)反應(yīng)制作良好的絨面； 步驟2中利用三氯氧磷(POCl3)液態(tài)源擴散POCl3在高溫下(> 600°C )分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化ニ磷(P2O5),生成的P2O5在擴散溫度下與硅反應(yīng)，生成ニ氧化硅(SiO2)和磷原子；P0C13分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與硅反應(yīng)生成SiO2和磷原子，并在娃片表面形成ー層磷-娃玻璃，然后磷原子再向娃中進行擴散；擴散溫度在900°C左右； 步驟3中，CF4中摻入O2，這樣有利于提高Si和SiO2的刻蝕速率；CF4 O2 =210sccm 21sccm，輝光功率 500w，輝光時間 1000s ; 步驟 4 中 HF : H2O = I : 6.時間 350s ； 步驟5、6為去死層エ藝步驟； 步驟7中鍍膜過程使用硅烷跟氨氣，其配比、反應(yīng)時間根據(jù)不同情況調(diào)試；工作功率3000wo
全文摘要
本發(fā)明一種晶硅太陽能電池去死層方法；屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域。含有以下步驟；步驟1；將原硅片進行制絨；步驟2；進行擴散；步驟3；進行等離子刻蝕；步驟4；進行去磷硅；步驟5；進行HNO3腐蝕；步驟6；進行去磷硅；步驟7；進行PECVD鍍膜；步驟8；進行絲印燒結(jié)；步驟9；進行測試分選；本發(fā)明的優(yōu)點是a)去磷硅后的硅片在硝酸中浸泡腐蝕可以去除表面含高濃度磷的薄層，能達到去死層的目的。方阻提高了1-3Ω，最終提升了電池的短流和串阻以至于效率提升1.0％-1.4％。b)在硝酸浸泡腐蝕只在硅片表面形成一層很薄的氧化層，反應(yīng)會自停止，不會對PN結(jié)造成明顯破壞。
文檔編號H01L31/18GK102683483SQ20121010548
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者俞建, 孫良欣, 胡盛華, 陳壁滔, 陳支勇, 鮑文娟 申請人:北京吉陽技術(shù)股份有限公司