一種晶體硅太陽能電池制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽能電池制造工藝，所述工藝包括：半成品硅片制作；將制作好的所述半成品硅片進行去除損傷層；將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化；將表面絨面化后的電池片進行發(fā)射區(qū)擴散處理；將發(fā)射區(qū)擴散處理后的電池片進行邊緣結(jié)刻蝕處理；將邊緣結(jié)刻蝕處理后的電池片進行PECDV沉積SIN處理；將PECDV沉積SIN處理后的電池片進行絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料處理；將印刷正背面電極漿料后的電池片進行共燒形成金屬接觸；將形成金屬接觸后的電池片進行測試，實現(xiàn)了能夠減少硅片表面摻雜濃度，降低擴散后死層厚度，提高少子壽命，同時可以減小PN結(jié)的結(jié)深，增強太陽能電池的短波響應(yīng)，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)效果。
【專利說明】
—種晶體硅太陽能電池制造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池設(shè)計研究領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體硅太陽能電池制造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅太陽能電池是一種有效地吸收太陽能輻射并使之轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體電子器件，廣泛應(yīng)用于各種照明及發(fā)電系統(tǒng)中。目前，在P型太陽能電池發(fā)射極制作領(lǐng)域，普遍采用的方法是將P0CL3液態(tài)源和氧氣在高溫下進行分解反應(yīng)，產(chǎn)生的P205沉積在硅片表面與Si反應(yīng)生成單質(zhì)P原子和Si02，P原子在高溫下擴散進入硅片內(nèi)部，在硅片表面形成一層很薄的N型層，該N型層與P型基體硅之間形成一個PN結(jié)，構(gòu)成太陽能電池的發(fā)射極。
[0003]在利用P0CL3液態(tài)源擴散的過程中，P205與硅片反應(yīng)生成單質(zhì)P和Si02，Si02覆蓋在硅片表面，其內(nèi)部含有大量的尚未擴散進入硅片的單質(zhì)P原子，形成磷硅玻璃(PSG)層。因此利用這種方法進行擴散，在硅片表面都會不可避免地生成一層厚度不等的PSG層。
[0004]由于Si對P原子的固溶度要比Si02大10倍左右，P原子在Si02/Si界面處存在強烈的分凝現(xiàn)象，導(dǎo)致大量P原子從PSG中排出并聚集到硅片表面。所以即使所采用的工藝中磷源使用量很少，在硅片表面仍然會存在一層摻雜濃度很高的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)電子的俄歇復(fù)合嚴重，對太陽電池轉(zhuǎn)換效率存在嚴重負面影響。
[0005]另一方面，P0CL3液態(tài)源擴散所制得的雜質(zhì)分布曲線較緩，內(nèi)部雜質(zhì)濃度梯度小，結(jié)深較深，該方法所制得的PN結(jié)對太陽光中能量較高穿透力較弱的短波部分光線的響應(yīng)較差，在一定程度上影響了轉(zhuǎn)換效率的提升。
[0006]綜上所述，本申請發(fā)明人在實現(xiàn)本申請實施例中發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題:
在現(xiàn)有技術(shù)中，由于利用P0CL3液態(tài)源擴散的過程中，在硅片表面都會不可避免地生成一層厚度不等的PSG層，對太陽電池轉(zhuǎn)換效率存在嚴重負面影響，所制得的PN結(jié)對太陽光中能量較高穿透力較弱的短波部分光線的響應(yīng)較差，在一定程度上影響了轉(zhuǎn)換效率的提升，所以，現(xiàn)有技術(shù)中的晶體硅太陽能電池制造工藝存在容易生成一層厚度不等的PSG層，導(dǎo)致太陽電池轉(zhuǎn)換效率較低的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種晶體硅太陽能電池制造工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的晶體硅太陽能電池制造工藝存在容易生成一層厚度不等的PSG層，導(dǎo)致太陽電池轉(zhuǎn)換效率較低的技術(shù)問題，實現(xiàn)了晶體硅太陽能電池制造工藝設(shè)計合理，能夠減少硅片表面摻雜濃度，降低擴散后死層厚度，提高少子壽命，同時可以減小PN結(jié)的結(jié)深，增強太陽能電池的短波響應(yīng)，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)效果。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供了一種晶體硅太陽能電池制造工藝，所述工藝包括: 半成品娃片制作；
將制作好的所述半成品硅片進行去除損傷層；
將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化；
將表面絨面化后的電池片進行發(fā)射區(qū)擴散處理；
將發(fā)射區(qū)擴散處理后的電池片進行邊緣結(jié)刻蝕處理；
將邊緣結(jié)刻蝕處理后的電池片進行PE⑶V沉積SIN處理；
將PE⑶V沉積SIN處理后的電池片進行絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料處理；
將印刷正背面電極漿料后的電池片進行共燒形成金屬接觸；
將形成金屬接觸后的電池片進行測試。
[0009]進一步的，所述工藝具體為:采用P0CL3液態(tài)源擴散方式制作晶體硅PN結(jié)。
[0010]進一步的，在所述步驟采用P0CL3液態(tài)源擴散方式制作晶體硅PN結(jié)之后，所述工藝還包括:采用預(yù)設(shè)濃度的硝酸和氫氟酸混合溶液腐蝕拋結(jié)。
[0011]進一步的，所述將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化，具體為采用濕法制絨，或激光刻槽，或反應(yīng)離子腐蝕，或制作減反射膜層進行絨面處理。
[0012]進一步的，所述P0CL3液態(tài)源擴散方式具體為:利用高純氮氣通入到液態(tài)P0CL3底部鼓泡，攜帶P0CL3通入到爐管內(nèi)部與氧氣和硅片進行反應(yīng)生成P原子擴散進入硅片表面形成N型層。
[0013]進一步的，所述工藝還包括:采用電子束蒸發(fā)和電鍍的方式制作金屬化電極。
[0014]進一步的，所述半成品硅片制作具體包括:
將硅料進行處理制作成硅碇；
將所述硅碇進行切割處理，制作成硅片。
[0015]本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點: 由于采用了將晶體硅太陽能電池制造工藝設(shè)計為包括:半成品硅片制作；將制作好的所述半成品硅片進行去除損傷層；將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化；將表面絨面化后的電池片進行發(fā)射區(qū)擴散處理；將發(fā)射區(qū)擴散處理后的電池片進行邊緣結(jié)刻蝕處理；將邊緣結(jié)刻蝕處理后的電池片進行PE⑶V沉積SIN處理；將PE⑶V沉積SIN處理后的電池片進行絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料處理；將印刷正背面電極漿料后的電池片進行共燒形成金屬接觸；將形成金屬接觸后的電池片進行測試的技術(shù)方案，即，未擴散多晶硅片在正常的多晶太陽電池需要進行的P0CL3液態(tài)源擴散和去PSG工藝過程之外，增加一道化學(xué)溶液腐蝕拋結(jié)工藝，所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的晶體硅太陽能電池制造工藝存在容易生成一層厚度不等的PSG層，導(dǎo)致太陽電池轉(zhuǎn)換效率較低的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了晶體硅太陽能電池制造工藝設(shè)計合理，能夠減少硅片表面摻雜濃度，降低擴散后死層厚度，提高少子壽命，同時可以減小PN結(jié)的結(jié)深，增強太陽能電池的短波響應(yīng)，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本申請實施例一中晶體硅太陽能電池制造工藝的流程圖。

【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明提供了一種晶體硅太陽能電池制造工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的晶體硅太陽能電池制造工藝存在容易生成一層厚度不等的PSG層，導(dǎo)致太陽電池轉(zhuǎn)換效率較低的技術(shù)問題，實現(xiàn)了晶體硅太陽能電池制造工藝設(shè)計合理，能夠減少硅片表面摻雜濃度，降低擴散后死層厚度，提高少子壽命，同時可以減小PN結(jié)的結(jié)深，增強太陽能電池的短波響應(yīng)，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)效果。
[0018]本申請實施中的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題。總體思路如下:
采用了將晶體硅太陽能電池制造工藝設(shè)計為包括:半成品硅片制作；將制作好的所述半成品硅片進行去除損傷層；將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化；將表面絨面化后的電池片進行發(fā)射區(qū)擴散處理；將發(fā)射區(qū)擴散處理后的電池片進行邊緣結(jié)刻蝕處理；將邊緣結(jié)刻蝕處理后的電池片進行PE⑶V沉積SIN處理；將PE⑶V沉積SIN處理后的電池片進行絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料處理；將印刷正背面電極漿料后的電池片進行共燒形成金屬接觸；將形成金屬接觸后的電池片進行測試的技術(shù)方案，即，未擴散多晶硅片在正常的多晶太陽電池需要進行的P0CL3液態(tài)源擴散和去PSG工藝過程之外，增加一道化學(xué)溶液腐蝕拋結(jié)工藝，所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的晶體硅太陽能電池制造工藝存在容易生成一層厚度不等的PSG層，導(dǎo)致太陽電池轉(zhuǎn)換效率較低的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了晶體硅太陽能電池制造工藝設(shè)計合理，能夠減少硅片表面摻雜濃度，降低擴散后死層厚度，提高少子壽命，同時可以減小PN結(jié)的結(jié)深，增強太陽能電池的短波響應(yīng)，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)效果O
[0019]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進行詳細的說明。
[0020]實施例一:
在實施例一中，提供了一種晶體硅太陽能電池制造工藝，請參考圖1，所述工藝包括: 步驟1:半成品硅片制作；
步驟2:將制作好的所述半成品硅片進行去除損傷層；
步驟3:將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化；
步驟4:將表面絨面化后的電池片進行發(fā)射區(qū)擴散處理；
步驟5:將發(fā)射區(qū)擴散處理后的電池片進行邊緣結(jié)刻蝕處理；
步驟6:將邊緣結(jié)刻蝕處理后的電池片進行PE⑶V沉積SIN處理；
步驟7:將PE⑶V沉積SIN處理后的電池片進行絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料處理；
步驟8:將印刷正背面電極漿料后的電池片進行共燒形成金屬接觸；
步驟9:將形成金屬接觸后的電池片進行測試。
[0021]其中，在本申請實施例中，所述工藝具體為:采用P0CL3液態(tài)源擴散方式制作晶體硅PN結(jié)。
[0022]其中，在本申請實施例中，在所述步驟采用P0CL3液態(tài)源擴散方式制作晶體硅PN結(jié)之后，所述工藝還包括:采用預(yù)設(shè)濃度的硝酸和氫氟酸混合溶液腐蝕拋結(jié)。
[0023]其中，在本申請實施例中，所述將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化，具體為采用濕法制絨，或激光刻槽，或反應(yīng)離子腐蝕，或制作減反射膜層進行絨面處理。
[0024]其中，在實際應(yīng)用中，用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔結(jié)構(gòu)，在500?900nm光譜范圍內(nèi)，反射率為4?6 %，與表面制作雙層減反射膜相當(dāng)，而在(100)面單晶硅化學(xué)制作絨面的反射率為11%。用激光制作絨面比在光滑面鍍雙層減反射膜層(ZnS/MgF2)電池的短路電流要提高4%左右，這主要是長波光(波長大于800nm)斜射進入電池的原因。激光制作絨面存在的問題是在刻蝕中，表面造成損傷同時引入一些雜質(zhì)，要通過化學(xué)處理去除表面損傷層。該方法所作的太陽電池通常短路電流較高，但開路電壓不太高，主要原因是電池表面積增加，引起復(fù)合電流提高。
[0025]其中，在實際應(yīng)用中，應(yīng)用掩膜(Si3N4或Si02)各向同性腐蝕，腐蝕液可為酸性腐蝕液，也可為濃度較高的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，該方法無法形成各向異性腐蝕所形成的那種尖錐狀結(jié)構(gòu)。據(jù)報道，該方法所形成的絨面對700?1030微米光譜范圍有明顯的減反射作用。但掩膜層一般要在較高的溫度下形成，引起多晶硅材料性能下降，特別對質(zhì)量較低的多晶材料，少子壽命縮短。應(yīng)用該工藝在225cm2的多晶硅上所作電池的轉(zhuǎn)換效率達到16.4%。掩膜層也可用絲網(wǎng)印刷的方法形成。
[0026]其中，在實際應(yīng)用中，該方法為一種無掩膜腐蝕工藝，所形成的絨面反射率特別低，在450?1000微米光譜范圍的反射率可小于2%。僅從光學(xué)的角度來看，是一種理想的方法，但存在的問題是硅表面損傷嚴重，電池的開路電壓和填充因子出現(xiàn)下降。
[0027]其中，在實際應(yīng)用中，對于高效太陽電池，最常用和最有效的方法是蒸鍍ZnS/MgF2雙層減反射膜，其最佳厚度取決于下面氧化層的厚度和電池表面的特征，例如，表面是光滑面還是絨面，減反射工藝也有蒸鍍Ta205，PECVD沉積Si3N3等，ZnO導(dǎo)電膜也可作為減反材料。
[0028]其中，在本申請實施例中，所述P0CL3液態(tài)源擴散方式具體為:利用高純氮氣通入到液態(tài)P0CL3底部鼓泡，攜帶P0CL3通入到爐管內(nèi)部與氧氣和硅片進行反應(yīng)生成P原子擴散進入硅片表面形成N型層。
[0029]其中，在本申請實施例中，所述工藝還包括:采用電子束蒸發(fā)和電鍍的方式制作金屬化電極。
[0030]其中，在實際應(yīng)用中，通常，應(yīng)用正膠剝離工藝，蒸鍍Ti/Pa/Ag多層金屬電極，要減小金屬電極所引起的串聯(lián)電阻，往往需要金屬層比較厚(8?10微米)，缺點是電子束蒸發(fā)造成硅表面/鈍化層介面損傷，使表面復(fù)合提高。因此，工藝中，采用短時蒸發(fā)Ti/Pa層，在蒸發(fā)銀層的工藝。另一個問題是金屬與硅接觸面較大時，必將導(dǎo)致少子復(fù)合速度提高，工藝中，采用了隧道結(jié)接觸的方法，在硅和金屬成間形成一個較薄的氧化層(一般厚度為20微米左右)應(yīng)用功函數(shù)較低的金屬(如鈦等)可在硅表面感應(yīng)一個穩(wěn)定的電子積累層(也可引入固定正電荷加深反型)。另外一種方法是在鈍化層上開出小窗口(小于2微米)，再淀積較寬的金屬柵線(通常為10微米),形成mushroom—like狀電極,用該方法在4cm2 Mc-Si上電池的轉(zhuǎn)換效率達到17.3%。目前,在機械刻槽表面也運用了 Shallow angle (oblique)技術(shù)。
[0031]其中，在本申請實施例中，所述半成品硅片制作具體包括:
將硅料進行處理制作成硅碇；
將所述硅碇進行切割處理，制作成硅片。
[0032]其中，在實際應(yīng)用中，在正常的多晶太陽電池需要進行的P0CL3液態(tài)源擴散和去PSG工藝過程之外，增加一道硝酸與氫氟酸混合溶液腐蝕拋結(jié)工藝，可以減少表面摻雜濃度，降低擴散后“死層”厚度，提高少子壽命，同時可以減小PN結(jié)的結(jié)深，增強太陽能電池的短波響應(yīng)，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0033]其中，在本申請實施例中，所述的未擴散硅片，可以是濕法制絨、激光刻槽等各種絨面技術(shù)處理后的硅片。
[0034]其中，在本申請實施例中，所述的化學(xué)溶液腐蝕拋結(jié)工藝是指采用一定濃度的硝酸(HN03)與氫氟酸(HF)混合溶液對硅片進行腐蝕，去除掉硅片最表面的那部分高濃度摻雜層即“死層”，在去除“死層”的同時能夠保證方阻的大小和均勻性，同時還能保證雜質(zhì)在硅片內(nèi)部具有更優(yōu)的分布。
[0035]其中，在本申請實施例中，所述的多晶硅太陽能電池發(fā)射極制作技術(shù)，其特征在于:所述去PSG和化學(xué)溶液腐蝕拋結(jié)工藝可以同時進行，也可以先進行去PSG工藝，后進行化學(xué)溶液腐蝕拋結(jié)工藝；當(dāng)兩者同時進行時，需要調(diào)整拋結(jié)時化學(xué)溶液的濃度及配比。
[0036]其中，在本申請實施例中，所述化學(xué)溶液腐蝕拋結(jié)工藝對硅片的腐蝕厚度可控制在10-50nm范圍內(nèi)，拋結(jié)前后的方阻差異可以控制在20 ohm-100 ohm范圍內(nèi)，而拋結(jié)后目標方阻大小根據(jù)多晶硅太陽能電池絲網(wǎng)印刷所使用的網(wǎng)版和漿料以及其他各工序工藝所匹配而得來的，其大小在60 ohm-120 ohm范圍內(nèi)。
[0037]上述本申請實施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點:
由于采用了將晶體硅太陽能電池制造工藝設(shè)計為包括:半成品硅片制作；將制作好的所述半成品硅片進行去除損傷層；將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化；將表面絨面化后的電池片進行發(fā)射區(qū)擴散處理；將發(fā)射區(qū)擴散處理后的電池片進行邊緣結(jié)刻蝕處理；將邊緣結(jié)刻蝕處理后的電池片進行PE⑶V沉積SIN處理；將PE⑶V沉積SIN處理后的電池片進行絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料處理；將印刷正背面電極漿料后的電池片進行共燒形成金屬接觸；將形成金屬接觸后的電池片進行測試的技術(shù)方案，即，未擴散多晶硅片在正常的多晶太陽電池需要進行的P0CL3液態(tài)源擴散和去PSG工藝過程之外，增加一道化學(xué)溶液腐蝕拋結(jié)工藝，所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的晶體硅太陽能電池制造工藝存在容易生成一層厚度不等的PSG層，導(dǎo)致太陽電池轉(zhuǎn)換效率較低的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了晶體硅太陽能電池制造工藝設(shè)計合理，能夠減少硅片表面摻雜濃度，降低擴散后死層厚度，提高少子壽命，同時可以減小PN結(jié)的結(jié)深，增強太陽能電池的短波響應(yīng)，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)效果。
[0038]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0039]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種晶體硅太陽能電池制造工藝，其特征在于，所述工藝包括: 半成品娃片制作； 將制作好的所述半成品硅片進行去除損傷層； 將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化； 將表面絨面化后的電池片進行發(fā)射區(qū)擴散處理； 將發(fā)射區(qū)擴散處理后的電池片進行邊緣結(jié)刻蝕處理； 將邊緣結(jié)刻蝕處理后的電池片進行PE⑶V沉積SIN處理； 將PE⑶V沉積SIN處理后的電池片進行絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料處理； 將印刷正背面電極漿料后的電池片進行共燒形成金屬接觸； 將形成金屬接觸后的電池片進行測試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述工藝具體為:采用P0CL3液態(tài)源擴散方式制作晶體硅PN結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，在所述步驟采用P0CL3液態(tài)源擴散方式制作晶體硅PN結(jié)之后，所述工藝還包括:采用預(yù)設(shè)濃度的硝酸和氫氟酸混合溶液腐蝕拋結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述將去除損傷層后的電池片進行表面絨面化，具體為采用濕法制絨，或激光刻槽，或反應(yīng)離子腐蝕，或制作減反射膜層進行絨面處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于，所述P0CL3液態(tài)源擴散方式具體為:利用高純氮氣通入到液態(tài)P0CL3底部鼓泡，攜帶P0CL3通入到爐管內(nèi)部與氧氣和硅片進行反應(yīng)生成P原子擴散進入硅片表面形成N型層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述工藝還包括:采用電子束蒸發(fā)和電鍍的方式制作金屬化電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述半成品硅片制作具體包括: 將硅料進行處理制作成硅碇； 將所述硅碇進行切割處理，制作成硅片。
【文檔編號】H01L31/18GK104362219SQ201410619075
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】劉興翀, 章金生, 蔡蔚, 龍巍, 林洪峰 申請人:天威新能源控股有限公司