本發(fā)明涉及一種晶硅電池的制作方法，尤其是涉及一種前發(fā)射結(jié)背面隧道氧化鈍化接觸高效電池的制作方法。

背景技術(shù)：

前發(fā)射結(jié)背面隧道氧化鈍化接觸電池技術(shù)與常規(guī)電池技術(shù)不同之處在于背面隧道氧化鈍化層及摻雜的多晶硅層這種復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備，這種方法的關(guān)鍵之處在超薄的隧穿氧化層的制備控制方面及制備前與硅基底間的界面狀態(tài)的處理。中國專利CN102544198A公開了一種選擇性發(fā)射結(jié)晶體硅太陽能電池的制備方法，包括單步高濃度摻雜擴(kuò)散，然后采用印刷工藝在電極區(qū)域印刷抗腐蝕漿料，非電極區(qū)域經(jīng)過化學(xué)腐蝕實(shí)現(xiàn)輕摻雜的發(fā)射結(jié)，再除去抗腐蝕阻擋層，最后采用常規(guī)太陽能制備方法制得選擇性發(fā)射結(jié)晶體硅太陽能電池，但是該專利申請(qǐng)仍然采用的是N型晶體硅電池背部點(diǎn)接觸，因此電學(xué)性能沒有很大的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種兼容傳統(tǒng)電池制作工藝的基礎(chǔ)上能夠極大地提升電性能參數(shù)的前發(fā)射結(jié)背面隧道氧化鈍化接觸高效電池的制作方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

前發(fā)射結(jié)背面隧道氧化鈍化接觸高效電池的制作方法，采用以下步驟：

(1)利用將硅片在KOH或NaOH堿溶液及H₂O₂溶液中去除損傷層，接著用四甲基氫氧化銨及異丙醇構(gòu)成混合溶液對(duì)硅片進(jìn)行制絨，雙面形成具有1-4μm的金字塔絨面；

(2)在硼源高溫?cái)U(kuò)散爐管中，控制溫度為850-1000℃擴(kuò)散20-40min，然后控制溫度為800-900℃通入氧氣推結(jié)，形成低表面濃度B摻雜P⁺發(fā)射結(jié)；

(3)利用HF溶液去除硼硅玻璃BSG層，用HNO₃和HF的混合溶液進(jìn)行邊絕緣和背面拋光；

(4)利用濕法化學(xué)的方法在硅片的背面生長一層超薄的隧道氧化層SiO₂，其厚度小于2nm，接著用PECVD或其他CVD法在其上生長厚度為15-20nm的摻P多晶硅層；

(5)采取原子層沉積或PECVD技術(shù)對(duì)硅片形成P⁺發(fā)射結(jié)的表面沉積厚度為20-30nm的三氧化二鋁層；

(6)在硅片正面采用PECVD法或磁控濺射法生長氫化非晶氮化硅鈍化減反射層，厚度為75-85nm；

(7)采用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片的正面印刷Ag/Al漿料，進(jìn)行燒結(jié)，背面采取蒸鍍或涂源法形成全鋁背場(chǎng)Al-BSF結(jié)構(gòu)，用烘干爐進(jìn)行烘干，確保電池片的雙面都形成良好的接觸即可。

步驟(4)采取氟硅酸H₂SiO₆溶液，濃度為1.3-1.7M，將硅片正面用掩膜保護(hù)起來后放入氟硅酸溶液中，根據(jù)沉積的時(shí)間來精確控制SiO₂膜層的厚度，一般在2nm厚度以內(nèi)的控制的時(shí)間為5-8分鐘。摻P的多晶硅層是基于PECVD法以高純SiH₄為氣源在500-600℃下制備后經(jīng)過900-1100℃下退火而成。

摻P多晶硅層的厚度為15-20nm，其中P原子含量為5×10¹⁸-1×10¹⁹cm^-3。

步驟(5)沉積三氧化二鋁層時(shí)控制沉積溫度為180-200℃。

步驟(6)中生長氫化非晶氮化硅鈍化減反射層時(shí)控制溫度為350-400℃。

步驟(7)中烘干的溫度為200-300℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取代N型晶體硅電池背部點(diǎn)接觸的機(jī)制，采用一層超薄的(<2nm)的隧道氧化SiO₂和一層磷P-摻雜的硅層，這樣的復(fù)合層能夠極大地減少背表面的金屬-半導(dǎo)體表面復(fù)合，其最明顯的優(yōu)勢(shì)在于兼容傳統(tǒng)電池制作工藝的基礎(chǔ)上能夠極大地提升電性能參數(shù)(Implied V_oc>710mV,Implied FF>82％,轉(zhuǎn)換效率η>23％)。制作得到的電池結(jié)構(gòu)(與IBC、HIT高效電池相比較)簡(jiǎn)單，工藝可行性比較強(qiáng)，也比較容易與現(xiàn)有的產(chǎn)線設(shè)備及工藝兼容，最主要的是通過量子力學(xué)中的隧穿效應(yīng)，能夠極大地提升開路電壓及轉(zhuǎn)換效率，是一種低成本高效率單晶硅電池的產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為制作得到的晶硅電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-電極、2-氫化非晶氮化硅鈍化減反射層、3-三氧化二鋁層、4-B摻雜P⁺發(fā)射結(jié)、5-N型硅片、6-隧道氧化SiO₂、7-摻P多晶硅層、8-全鋁背場(chǎng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

前發(fā)射結(jié)背面隧道氧化鈍化接觸高效電池的制作方法，采用以下步驟：

(1)利用將硅片在KOH堿溶液及H₂O₂溶液中去除損傷層，接著用四甲基氫氧化銨及異丙醇構(gòu)成混合溶液對(duì)硅片進(jìn)行制絨，雙面形成具有1μm的金字塔絨面；

(2)在硼源高溫?cái)U(kuò)散爐管中，控制溫度為850℃擴(kuò)散40min，然后控制溫度為800℃通入氧氣推結(jié)，形成低表面濃度B摻雜P⁺發(fā)射結(jié)；

(3)利用HF溶液去除硼硅玻璃BSG層，用HNO₃和HF的混合溶液進(jìn)行邊絕緣和背面拋光；

(4)利用濕法化學(xué)的方法在硅片的背面生長一層超薄的隧道氧化層SiO₂，其厚度小于2nm，接著用PECVD法在其上生長厚度為15nm的摻P多晶硅層，本實(shí)施例采取氟硅酸H₂SiO₆溶液，濃度為1.3M，將硅片正面用掩膜保護(hù)起來后放入氟硅酸溶液中，根據(jù)沉積的時(shí)間來精確控制SiO₂膜層的厚度，一般在2nm厚度以內(nèi)的控制的時(shí)間為5分鐘。摻P的多晶硅層是基于PECVD法以高純SiH₄為氣源在500℃下制備后經(jīng)過900℃下退火而成，摻P多晶硅層的厚度為15nm，其中P原子含量為5×10¹⁸cm^-3。

(5)采取原子層沉積技術(shù)，控制沉積溫度為180℃，對(duì)硅片形成P⁺發(fā)射結(jié)的表面沉積厚度為20nm的三氧化二鋁層；

(6)控制溫度為350℃，在硅片正面采用PECVD法生長氫化非晶氮化硅鈍化減反射層，厚度為75nm；

(7)采用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片的正面印刷Ag/Al漿料，進(jìn)行燒結(jié)，背面采取蒸鍍形成全鋁背場(chǎng)Al-BSF結(jié)構(gòu)，用烘干爐進(jìn)行烘干，烘干的溫度為200℃，確保電池片的雙面都形成良好的接觸即可。

采用該方法制作得到電池，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，在硅片5的正面設(shè)有B摻雜P⁺發(fā)射結(jié)4、三氧化二鋁層3以及氫化非晶氮化硅鈍化減反射層2，上部設(shè)有電極 1，硅片的背面生長一層超薄的隧道氧化層SiO₂6，在其表面生長摻P多晶硅層7以及全鋁背場(chǎng)8。本發(fā)明的最大優(yōu)勢(shì)在于用簡(jiǎn)單的工藝實(shí)現(xiàn)電池開路電壓的極大提升，相對(duì)于常規(guī)電池的開路電壓650mV來說，其電池的開路電壓能達(dá)到690mV以上，電池的轉(zhuǎn)換效率從而能得到極大提升，能達(dá)到22％-23％。

實(shí)施例2

前發(fā)射結(jié)背面隧道氧化鈍化接觸高效電池的制作方法，采用以下步驟：

(1)利用將硅片在NaOH堿溶液及H₂O₂溶液中去除損傷層，接著用四甲基氫氧化銨及異丙醇構(gòu)成混合溶液對(duì)硅片進(jìn)行制絨，雙面形成具有2μm的金字塔絨面；

(2)在硼源高溫?cái)U(kuò)散爐管中，控制溫度為900℃擴(kuò)散30min，然后控制溫度為850℃通入氧氣推結(jié)，形成低表面濃度B摻雜P⁺發(fā)射結(jié)；

(3)利用HF溶液去除硼硅玻璃BSG層，用HNO₃和HF的混合溶液進(jìn)行邊絕緣和背面拋光；

(4)利用濕法化學(xué)的方法在硅片的背面生長一層超薄的隧道氧化層SiO₂，其厚度小于2nm，接著用PECVD或其他CVD法在其上生長厚度為18nm的摻P多晶硅層，本實(shí)施例采取氟硅酸H₂SiO₆溶液，濃度為1.5M，將硅片正面用掩膜保護(hù)起來后放入氟硅酸溶液中，根據(jù)沉積的時(shí)間來精確控制SiO₂膜層的厚度，一般在2nm厚度以內(nèi)的控制的時(shí)間為6分鐘。摻P的多晶硅層是基于PECVD法以高純SiH₄為氣源在600℃下制備后經(jīng)過1000℃下退火而成，摻P多晶硅層的厚度為18nm，其中P原子含量為8×10¹⁸-1×10¹⁹cm^-3。

(5)采取PECVD技術(shù)對(duì)硅片形成P⁺發(fā)射結(jié)的表面沉積厚度為25nm的三氧化二鋁層，沉積三氧化二鋁層時(shí)控制沉積溫度為190℃；

(6)在硅片正面采用磁控濺射法生長氫化非晶氮化硅鈍化減反射層，控制溫度為360℃，厚度為80nm；

(7)采用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片的正面印刷Ag/Al漿料，進(jìn)行燒結(jié)，背面采取蒸鍍法形成全鋁背場(chǎng)Al-BSF結(jié)構(gòu)，用烘干爐進(jìn)行烘干，烘干的溫度為260℃，確保電池片的雙面都形成良好的接觸即可。

實(shí)施例3

前發(fā)射結(jié)背面隧道氧化鈍化接觸高效電池的制作方法，采用以下步驟：

(1)利用將硅片在NaOH堿溶液及H₂O₂溶液中去除損傷層，接著用四甲基 氫氧化銨及異丙醇構(gòu)成混合溶液對(duì)硅片進(jìn)行制絨，雙面形成具有4μm的金字塔絨面；

(2)在硼源高溫?cái)U(kuò)散爐管中，控制溫度為1000℃擴(kuò)散20min，然后控制溫度為900℃通入氧氣推結(jié)，形成低表面濃度B摻雜P⁺發(fā)射結(jié)；

(3)利用HF溶液去除硼硅玻璃BSG層，用HNO₃和HF的混合溶液進(jìn)行邊絕緣和背面拋光；

(4)利用濕法化學(xué)的方法在硅片的背面生長一層超薄的隧道氧化層SiO₂，其厚度小于2nm，接著用PECVD或其他CVD法在其上生長厚度為20nm的摻P多晶硅層，本實(shí)施例采取氟硅酸H₂SiO₆溶液，濃度為1.7M，將硅片正面用掩膜保護(hù)起來后放入氟硅酸溶液中，根據(jù)沉積的時(shí)間來精確控制SiO₂膜層的厚度，一般在2nm厚度以內(nèi)的控制的時(shí)間為8分鐘。摻P的多晶硅層是基于PECVD法以高純SiH₄為氣源在600℃下制備后經(jīng)過1100℃下退火而成，摻P多晶硅層的厚度為20nm，其中P原子含量1×10¹⁹cm^-3。

(5)采取原子層沉積技術(shù)對(duì)硅片形成P⁺發(fā)射結(jié)的表面沉積厚度為30nm的三氧化二鋁層，沉積三氧化二鋁層時(shí)控制沉積溫度為200℃；

(6)控制溫度為400℃，在硅片正面采用磁控濺射法生長氫化非晶氮化硅鈍化減反射層，厚度為85nm；

(7)采用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片的正面印刷Ag/Al漿料，進(jìn)行燒結(jié)，背面采取涂源法形成全鋁背場(chǎng)Al-BSF結(jié)構(gòu)，用烘干爐進(jìn)行烘干，烘干的溫度為300℃，確保電池片的雙面都形成良好的接觸即可。

本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)于其他的高效電池來說，例如IBC，HIT等來說工藝過程相對(duì)簡(jiǎn)單，相對(duì)于傳統(tǒng)的晶硅電池工藝兼容性較強(qiáng)，適合大規(guī)模生產(chǎn)，具有一定的實(shí)用性。從實(shí)施例1-3中制備得到的電池的性能檢測(cè)數(shù)據(jù)可以看出該電池的開路電壓V_oc很高，比常規(guī)電池(～650mV)高出30mV左右，填充因子很高(>80％)，因此轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到22％以上。

V_oc＝680±2mV,J_sc＝39.6±0.4mA/cm²,FF＝81.5±0.5％，Eff＝22.5±0.5％。