一種硼背場太陽能電池的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硼背場太陽能電池的制備方法，該包括如下步驟：在硅片正面形成絨面；在所述硅片背面進行B離子注入；對所述硅片進行擴散退火；去除磷硅玻璃；在所述硅片正面形成減反膜；在所述硅片背面形成背電極和鋁背場；在所述硅片正面形成正電極。采用本發(fā)明的方法，可以通過一次高溫過程在硅片的背面形成高效硼摻雜p+層，簡化了工藝復雜度，提高了太陽能電池的光電轉換效率。
【專利說明】一種硼背場太陽能電池的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池【技術領域】，具體地說涉及一種硼背場太陽能電池的制備方法。
【背景技術】
[0002]為了進一步提高硅太陽能電池的光電轉換效率，通常會在硅片的背面即背光面制備P+層。P+層可以減少少數(shù)載流子在硅片背面復合的概率，也可以作為背面的金屬電極。
[0003]最常規(guī)、最簡單地制備P+層的方法即為利用濺射等技術在硅片背面沉積一層鋁膜，然后再在800°c?1000°C的溫度條件下進行熱處理，使鋁膜和硅合金化并內擴散，形成一層高鋁濃度摻雜的P+層。
[0004]由于硅片對于鋁的固溶度較低，因此受限制于硅片對鋁的固溶度，采用上述方法制備的P+層的摻雜濃度不會很高。而硼離子在硅片中的固溶度要比鋁高出很多。因此，如果選擇用硼離子對硅片進行背面摻雜，可以達到比鋁更好的效果。
[0005]雖然在硅片背面進行硼摻雜可以提高摻雜濃度，提高電池效率，但是采用硼摻雜形成P+層也會帶來一些弊端，例如:硼擴散工藝需要在1000°c以上的溫度下進行，高溫工藝不易于控制；硅片在高溫過程中會引入新的缺陷，進而導致太陽能電池光電轉換效率降低；使用常規(guī)硼擴散工藝進行背面硼摻雜，硅片需要分別進行磷(在太陽能電池正面形成P-N結)擴散和硼擴散，而兩次擴散過程會導致制造工藝復雜，生產成本高，擴散爐的產量低；而多次的高溫過程，會明顯降低太陽能電池的光電轉換效率。
[0006]綜上所述，為了增加硅片背面的摻雜濃度，減少少數(shù)載流子在硅片背面復合的概率，需要使用硼摻雜來代替現(xiàn)有技術中單純用鋁形成P+層的方法；此外，還需要減少工藝復雜度，使硼摻雜工藝簡單、更容易控制，進而提高電池產量，提升太陽能電池的光電轉換效率。

【發(fā)明內容】

[0007]為了能夠采用硼離子注入的方式在硅片背面形成高摻雜濃度的p+層，又能夠簡化高溫操作，避免因高溫次數(shù)過多而導致的太陽能電池光電轉換效率的降低，本發(fā)明提供了 一種硼背場太陽能電池的制備方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種硼背場太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0009]步驟S101，在硅片正面形成絨面；
[0010]步驟S102，在所述硅片背面進行B離子注入；
[0011]步驟S103，對所述硅片進行擴散退火；
[0012]步驟S104，去除磷硅玻璃；
[0013]步驟S105，在所述硅片正面形成減反膜；
[0014]步驟S106，在所述硅片背面形成背電極和鋁背場；[0015]步驟S107，在所述硅片正面形成正電極。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個【具體實施方式】，所述步驟S102中，B離子注入的劑量為IOltl個/cm2 ?IO18 個 /cm2。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個【具體實施方式】，所述步驟S102中，B離子注入的注入能量大于 lOKeV。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述步驟S102中，采用BFJt為注入源在所述硅片背面進行B離子注入。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述步驟S103進一步為:向擴散爐中通入氮氣和氧氣，持續(xù)20min?40min之后,繼續(xù)向所述擴散爐中通入磷源,持續(xù)IOmin?30min。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述擴散爐的溫度保持在750V?950°C。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述氮氣的通量為5slm?30slm。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述氧氣的通量為1.8slm?3.0slm。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述磷源的通量為1.Sslm?2.3slm。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述步驟S104為將所述硅片置于清洗槽中，采用槽式清洗去除所述磷硅玻璃。
[0025]本發(fā)明提供的制備方法中，先通過離子注入法對硅片的背面進行硼離子注入。由于離子注入會對硅片的表面造成一定的損傷，損傷層里面還有大量的非晶態(tài)，因此需要對硅片進行高溫退火。本發(fā)明中，先使硅片在高溫條件下，表面形成致密略厚的氧化層；再通入磷源進行磷擴散。由于氧化層的保護，使得磷擴散只能發(fā)生在硅片的正面，而無法擴散進入硅片的背面。進而通過一次高溫，既去除了硅片背面的損傷層，又在硅片正面形成了磷擴散層。本發(fā)明減少了高溫操作次數(shù)，有效提高了太陽能電池的光電轉換效率；此外，由于減少了擴散爐的使用，降低了生產成本，增加了產量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明提供的一種硼背場太陽能電池的制備方法的一個【具體實施方式】的流程示意圖。
[0028]圖2為為根據(jù)本發(fā)明提供的一種硼背場太陽能電池的制備方法的擴散退火步驟的示意圖。
[0029]附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
【具體實施方式】
[0030]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。
[0031]參考圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明提供的一種硼背場太陽能電池的制備方法的一個【具體實施方式】的流程示意圖。
[0032]步驟S101，在硅片正面形成絨面。制絨的結果使入射光在表面多次反射，增加了光的吸收，提高了太陽能電池的短路電流和轉換效率。絨面的制備可采用化學腐蝕法，如使用各類酸、堿等化學藥品來實現(xiàn)；或通過干法制絨，如反應離子刻蝕(RIE)、激光刻蝕等。常用的堿性溶液例如:氫氧化鈉，氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。通常單晶硅使用廉價的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面，腐蝕溫度為70-85°C。為了獲得均勻的絨面，可選的，還可在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡合劑。
[0033]步驟S102，在所述硅片背面進行B離子注入。優(yōu)選的，采用BF3作為硼(B)源。可選的，B離子的注入劑量為101°個/cm2?IO18個/cm2,例如:101°個/cm2, IO15個/cm2或IO18個/cm2?？蛇x的，注入能量大于IOKeV,例如:lOKeV，15KeV或25KeV。硼離子注入硅片深度由注入能量決定，可通過調整注入能量的大小獲得所需的注入深度。經過高能量離子注入后，會在硅片的背面形成所需的硼摻雜，但是在離子注入的過程中，會對硅片的表面造成一定的損傷，損傷層里面含有大量的非晶態(tài)，硅片表面非晶化非常嚴重。
[0034]為了除去損傷層，需要繼續(xù)執(zhí)行步驟S103，對硅片進行退火，同時，在高溫下，進行磷擴散，形成P-N結。
[0035]將硅片放入擴散爐，擴散爐的溫度保持在750°C?950°C，例如可以為:750°C，850°C或950°C。向擴散爐中通入氮氣和氧氣，持續(xù)20min?40min，例如:20min，30min或40min。優(yōu)選的,通入擴散爐的N2的通量范圍為5slm?30slm,例如:5slm、18slm或30slm。優(yōu)選的，通入擴散爐的O2的通量范圍為1.8slm?3.0slm，例如:1.lslmU.2slm或1.4slm。
[0036]如圖2所示，在通入氧氣和氮氣，并持續(xù)了 20min?40min之后，保持溫度不變的條件下，繼續(xù)向所述擴散爐中通入磷源，也就是說，同時向擴散爐中通入氮氣、氧氣和磷源。
[0037]通入磷源后，需要持續(xù)IOmin?30min,例如:IOmin, 15min或30min。磷(P)擴散可采用以POCI3S磷源在硅片正面進行P的熱擴散。還可以先在硅片的正面噴涂磷酸或其他含磷的摻雜源，然后通過快速熱退火(Rapid Thermal Anealing)處理，同時完成娃片的正面P擴散。
[0038]由于步驟S102的硼擴散過程導致硅片背表面非晶化嚴重，因此，在高溫條件下，先向擴散爐中通入氧氣和氮氣，而不通入磷源，對硅片進行高溫氧化退火，使硅片表面形成一層非常致密、且略厚的氧化層；再通入磷源進行磷擴散。由于硅片背面受到氧化層的保護，磷不能擴散進入娃的背表面，僅僅在娃片的正表面完成磷擴散，這樣就在一次高溫操作下形成了正面磷摻雜、背面硼摻雜的硅片結構。
[0039]之后執(zhí)行步驟S104,去除磷娃玻璃(Phospho Silicate Glass, PSG)。優(yōu)選的,將所述硅片置于清洗槽中，采用槽式清洗法去除磷硅玻璃。根據(jù)一個【具體實施方式】，把硅片放在腐蝕性溶液(如氫氟酸、氫氧化鈉等各類酸/堿或有機溶液)中浸泡，去除擴散制結后在硅片表面形成的一層PSG和周邊的P擴散層。
[0040]步驟S105，在所述硅片正面形成減反膜。沉積減反膜可以采用本領域技術人員熟知的各種常規(guī)方法。優(yōu)選的，將硅片置于氫氣氣氛的管式PECVD爐中，退火；然后將爐管抽真空至OPa?50Pa，去除殘余氣體；恒定壓強，充入硅烷和氨氣，沉積氮化硅(SiNx)減反膜。
[0041]步驟S106，在所述硅片背面形成背電極和鋁背場。鋁背場具有鈍化和反型的功能，可進一步降低載流子復合，提高少子壽命，提高電池效率。通過絲網印刷的方法在硅片的背面印刷一層鋁漿，然后燒結即可形成鋁背場。
[0042]步驟S107，在所述硅片正面形成正電極。可選的，上述背電極和/或正電極可采用印刷或者電鍍的方式制備。
[0043]采用本發(fā)明的硼背場高效電池的制備方法，簡化了太陽能電池制備的工藝，降低了生產成本，提高了產量；且極大地提高了太陽能電池的光電轉換效率。
[0044]雖然關于示例實施例及其優(yōu)點已經詳細說明，應當理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權利要求限定的保護范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發(fā)明保護范圍內的同時，工藝步驟的次序可以變化。
[0045]此外，本發(fā)明的應用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本發(fā)明可以對它們進行應用。因此，本發(fā)明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內。
【權利要求】
1.一種硼背場太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: a)在硅片正面形成絨面； b)在所述硅片背面進行B離子注入； c)對所述硅片進行擴散退火； d)去除磷硅玻璃； e)在所述硅片正面形成減反膜； f)在所述硅片背面形成背電極和鋁背場； g)在所述娃片正面形成正電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中，B離子注入的劑量為IO10 個 /cm2 ?IO18 個 /cm2。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中，B離子注入的注入能量大于lOKeV。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中，采用BF3作為注入源在所述硅片背面進行B離子注入。
5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)進一步為:向擴散爐中通入氮氣和氧氣，持續(xù)20min?40min之后,繼續(xù)向所述擴散爐中通入磷源,持續(xù)IOmin?30mino
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述擴散爐的溫度保持在750°C?950。。。
7.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述氮氣的通量為5slm?30slm。
8.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述氧氣的通量為1.Sslm?3.0slm0
9.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述磷源的通量為1.Sslm?2.3slm。
10.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟d)為將所述硅片置于清洗槽中，采用槽式清洗去除所述磷硅玻璃。
【文檔編號】H01L21/265GK103700723SQ201310713821
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權日:2013年12月20日
【發(fā)明者】單偉, 韓瑋智, 牛新偉, 王仕鵬, 黃海燕, 陸川 申請人:浙江正泰太陽能科技有限公司