專利名稱：一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，屬于太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自進(jìn)入本世紀(jì)以來光伏產(chǎn)業(yè)成為了世界上增長(zhǎng)最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在各類太陽(yáng)能電池中，晶體硅(單晶、多晶)太陽(yáng)能電池占有極其重要的地位，目前占據(jù)了光伏市場(chǎng)75% 以上的份額。晶體硅太陽(yáng)能電池利用P-η結(jié)的光生伏特效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，從發(fā)展的觀點(diǎn)來看，晶體硅太陽(yáng)能電池在未來很長(zhǎng)的一段時(shí)間仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。
現(xiàn)有的晶體硅太陽(yáng)能電池的制造流程為表面清洗及織構(gòu)化、擴(kuò)散、清洗刻蝕去邊、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)形成歐姆接觸、測(cè)試。這種商業(yè)化晶體硅電池制造技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低，適合工業(yè)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。其中，擴(kuò)散是核心工藝 ’傳統(tǒng)的擴(kuò)散工藝在發(fā)射極區(qū)域要么出現(xiàn)較高的接觸電阻，要么會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的死層問題， 而僅僅通過調(diào)整一步擴(kuò)散工藝的制程是無法同時(shí)解決接觸電阻和死層的問題，所以傳統(tǒng)的擴(kuò)散工藝限制了短路電流、開路電壓、填充因子和效率的提高。
為了同時(shí)兼顧開路電壓、短路電流和填充因子的需要，選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池是非常理想的選擇，即在電極接觸部位進(jìn)行重?fù)诫s，在電極之間位置進(jìn)行輕摻雜。這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)增加短波響應(yīng)和降低表面復(fù)合，同時(shí)減少前電極與發(fā)射區(qū)的接觸電阻，使得短路電流、開路電壓和填充因子都得到較好的改善，最終提高轉(zhuǎn)換效率。
現(xiàn)有技術(shù)中，制備選擇性發(fā)射結(jié)晶體硅太陽(yáng)電池的一般流程為表面清洗及織構(gòu)化、熱氧化成氧化硅膜形成掩膜、腐蝕開口形成電極柵線窗口、一次擴(kuò)散形成柵線下重?cái)U(kuò)散、去氧化硅膜、二次擴(kuò)散形成非柵線窗口區(qū)域淺擴(kuò)散、清洗去磷硅玻璃、沉積減反射膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)形成歐姆接觸、測(cè)試。上述制備方法已經(jīng)被人們廣泛應(yīng)用于制備高效太陽(yáng)能電池中，也取得了非常好的太陽(yáng)能電池效率，但它也存在一個(gè)非常難解決的問題，那就是絲網(wǎng)印刷與腐蝕開口形成電極柵線的對(duì)位問題。由于通過腐蝕開口形成電極柵線窗口經(jīng)過沉積減反射膜(通常是氮化硅膜)后腐蝕印記非常不明顯，絲網(wǎng)印刷設(shè)備的攝像頭很難識(shí)別對(duì)位點(diǎn)(如現(xiàn)在baccini絲網(wǎng)印刷機(jī)器)，經(jīng)常出現(xiàn)絲網(wǎng)印刷柵線與腐蝕開口形成電極柵線窗口之間偏移，從而直接影響到電池的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)也使太陽(yáng)能電池的成品率下降。
針對(duì)上述問題，現(xiàn)在的方法是通過減少攝像頭打分才能通過對(duì)位或者更換昂貴的攝像頭來實(shí)現(xiàn)對(duì)位，但這樣顯然會(huì)降低對(duì)位精度或者大大增加了成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，包括如下步驟(I)表面清洗及織構(gòu)化、熱氧化成氧化硅膜形成掩膜、腐蝕開口形成電極柵線窗口、一次擴(kuò)散形成柵線下重?cái)U(kuò)散、去氧化硅膜、二次擴(kuò)散形成非柵線窗口區(qū)域淺擴(kuò)散、清洗去磷硅玻璃；(2)在娃片的擴(kuò)散面上熱氧化一層氧化娃膜,其厚度為I.(Γ4. 9 nm ；(3)在上述氧化硅膜上沉積一層高折射率氮化硅膜，所述高折射率氮化硅膜的膜厚為 5. 0 9· 9 nm，折射率為2. 41 2. 49 ；(4)在上述高折射率氮化硅膜上沉積一層低折射率氮化硅膜，所述低折射率氮化硅膜的膜厚為55 70 nm，折射率為2. 0 2· 2 ；(5)絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)，即可得到選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池。
上文中，除了步驟(2)至(4)之外，其他步驟均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。
上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中的熱氧化的溫度為55(T799°C，時(shí)間為10 30 min，熱氧化之后在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下退火，退火溫度為50(T800°C，時(shí)間為1(T70 min。所述熱氧化和退火步驟可以整個(gè)過程一起完成，不需要單獨(dú)分開。
本發(fā)明利用在選擇性發(fā)射結(jié)太陽(yáng)能電池中重?cái)U(kuò)散區(qū)域與淺擴(kuò)散區(qū)域的表面磷濃度之間有區(qū)別，在這兩個(gè)區(qū)域生長(zhǎng)的氧化硅膜厚度有差異，重?cái)U(kuò)散相對(duì)淺擴(kuò)散區(qū)域氧化膜厚點(diǎn)，再經(jīng)過高、低折射率氮化硅膜將這兩個(gè)區(qū)域的差異放大(高、低折射率氮化硅膜具有增透膜的特點(diǎn))，使得這兩個(gè)區(qū)域的反射率有明顯差異，通過設(shè)計(jì)和工藝調(diào)試，可以將重?cái)U(kuò)散區(qū)域反射率增大比較明顯而淺擴(kuò)散區(qū)別降低。
由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明開發(fā)了一種新的制備選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的方法，采用由氧化硅膜 /高折射率氮化硅膜/低折射率氮化硅膜組成新的減反射膜，使得太陽(yáng)電池的腐蝕開口形成電極柵線窗口區(qū)域與非柵線窗口區(qū)域的反射率之間具有明顯區(qū)別，即腐蝕開口形成電極柵線窗口區(qū)域的反射率高，而非柵線窗口區(qū)域的反射率低，從而使太陽(yáng)電池的腐蝕開口印記非常清晰，使普通的絲網(wǎng)印刷設(shè)備的攝像頭能識(shí)別對(duì)位點(diǎn)，即滿足普通絲網(wǎng)印刷攝像頭的識(shí)別能力，解決了現(xiàn)有技術(shù)中絲網(wǎng)印刷與腐蝕開口形成電極柵線的對(duì)位問題。
2.本發(fā)明在不降低質(zhì)量而又不需要對(duì)現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷設(shè)備進(jìn)行任何改進(jìn)的前提下即可實(shí)現(xiàn)良好的對(duì)位效果，同時(shí)該減反射膜具有很好的減反射效果，有利于選擇性發(fā)射結(jié)太陽(yáng)能電池的短路電流提升。
3.本發(fā)明的制備成本較低，制備時(shí)間較短，且可與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電池工藝兼容，具有產(chǎn)業(yè)化前景。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，包括如下步驟(1)選用P型硅片，首先對(duì)襯底表面清洗及織構(gòu)化，形成絨面，減少入射光的反射；熱氧化成氧化硅膜形成掩膜并進(jìn)行腐蝕開口形成電極柵線窗口并進(jìn)行一次擴(kuò)散形成柵線下重?cái)U(kuò)散，形成N++，再去掩膜的氧化硅膜，二次擴(kuò)散形成非柵線窗口區(qū)域淺擴(kuò)散，形成N+，然后將擴(kuò)散好的硅片清洗去磷硅玻璃；(2)然后沉積減反射膜先將完成清洗去磷硅玻璃之后的硅片擴(kuò)散面熱氧化一層氧化硅膜，氧化溫度為750°C，時(shí)間為20 11^11，氧化膜厚度為2.5 nm，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下退火，退火溫度為600°C，時(shí)間為40 min ；(3)緊接著，在PECVD中在氧化硅膜上沉積一層高折射率氮化硅膜，膜厚為8.O nm,折射率為2. 45，(4)然后在高折射率氮化硅膜上再沉積一層低折射率的氮化硅膜，膜厚為62nm，折射率為2. 05 ;所述高、低折射率的氮化硅膜可以在同一 PECVD中完成；(5)最后絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)形成歐姆接觸、測(cè)試包裝。
本發(fā)明由氧化硅膜/高折射率氮化硅膜/低折射率氮化硅膜組成的減反射膜，使得選擇性發(fā)射結(jié)太陽(yáng)能電池的腐蝕開口形成電極柵線窗口區(qū)域與非腐蝕開口區(qū)域的反射率具有明顯區(qū)別，腐蝕開口形成電極柵線窗口區(qū)域反射率高，滿足絲網(wǎng)攝像頭的識(shí)別能力， 而非腐蝕開口區(qū)域反射率低，具有很好的減反射膜的作用，有利于選擇性發(fā)射結(jié)太陽(yáng)能電池的短路電流提升；同時(shí)本發(fā)明的減反射膜也具有很好的鈍化效果，通過退火，能更好的降低氧化膜與硅之間缺陷，還包括擴(kuò)散帶來的硅體內(nèi)的缺陷，鈍化效果更佳明顯，有利于選擇性發(fā)射結(jié)太陽(yáng)能電池的開路電壓提升；因此，本發(fā)明減反射膜更有利于選擇性發(fā)射結(jié)的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率的提升。
權(quán)利要求
1.一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)表面清洗及織構(gòu)化、熱氧化成氧化硅膜形成掩膜、腐蝕開口形成電極柵線窗口、一次擴(kuò)散形成柵線下重?cái)U(kuò)散、去氧化硅膜、二次擴(kuò)散形成非柵線窗口區(qū)域淺擴(kuò)散、清洗去磷硅玻璃； (2)在娃片的擴(kuò)散面上熱氧化一層氧化娃膜,其厚度為I.(Γ4. 9 nm ； (3)在上述氧化硅膜上沉積一層高折射率氮化硅膜，所述高折射率氮化硅膜的膜厚為5.0 9· 9 nm，折射率為2. 41 2. 49 ； (4)在上述高折射率氮化硅膜上沉積一層低折射率氮化硅膜，所述低折射率氮化硅膜的膜厚為55 70 nm，折射率為2. 0 2· 2 ； (5)絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)，即可得到選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的熱氧化的溫度為55(T799°C，時(shí)間為1(T30 min，熱氧化之后在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下退火，退火溫度為50(T80(TC，時(shí)間為10 70 min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，包括如下步驟(1)表面清洗及織構(gòu)化、熱氧化成氧化硅膜形成掩膜、腐蝕開口形成電極柵線窗口、一次擴(kuò)散形成柵線下重?cái)U(kuò)散、去氧化硅膜、二次擴(kuò)散形成非柵線窗口區(qū)域淺擴(kuò)散、清洗去磷硅玻璃；(2)在硅片的擴(kuò)散面上熱氧化一層氧化硅膜；(3)在上述氧化硅膜上沉積一層高折射率氮化硅膜；(4)在上述高折射率氮化硅膜上沉積一層低折射率氮化硅膜；(5)絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)。本發(fā)明開發(fā)了采用由氧化硅膜/高折射率氮化硅膜/低折射率氮化硅膜組成新的減反射膜，使普通的絲網(wǎng)印刷設(shè)備的攝像頭能識(shí)別對(duì)位點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中絲網(wǎng)印刷與腐蝕開口形成電極柵線的對(duì)位問題。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102983214SQ20121046772
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者張春華, 周劍, 李棟, 向宏偉, 高文麗, 孟祥熙, 辛國(guó)軍 申請(qǐng)人:蘇州阿特斯陽(yáng)光電力科技有限公司