[發明專利]一種選擇性發射極晶體硅太陽能電池的制備方法

無效

• 申請號: 201010123619.3
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101800266A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 周呈悅;王懿喆;馬小鳳;梅偉芳
• 申請（專利權）人: 上海太陽能電池研究與發展中心
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及太陽能電池的制備方法，具體是指一種選擇性發射極晶體硅太陽能電池的制備方法。

背景技術

太陽能發電是近年來發展非常迅速的清潔能源之一。在目前所有的太陽能發電中，晶體硅(包括單晶硅和多晶硅)太陽能電池產品占據了90％左右的市場份額。盡管包括非晶硅電池在內的薄膜電池提供了一種低成本產品的前景，但由于轉換效率不高等原因，目前還不能完全取代晶體硅電池。因此，可以說，降低太陽電池成本，主要還是降低晶體硅太陽能電池的成本。要降低晶體硅太陽能電池的成本主要可從二方面著手：1.使用更加薄的晶體硅基片材料。2.獲得更高的電池轉化效率。為獲得更高的電池轉化效率，人們提出了選擇性發射極結構晶體硅太陽能電池，與常規晶體硅太陽能電池結構相比，選擇性發射極電池在正表面柵線下多了一個橫向的n⁺/n結和一個縱向的n⁺/p結，這種結構有利于提高光生載流子的收集，特別是短波光生載流子的收集，從而提高短路電流Isc。在高摻雜區，晶體硅容易和電極形成歐姆接觸，降低太陽能電池的串聯電阻，提高填充因子FF。在低摻雜區，較低的雜質濃度可以降低少數載流子的復合幾率，減小電池的反向飽和電流，提高開路電壓和短路電流，最終可獲得較高的電池轉化效率。

目前實現選擇性發射極晶體硅太陽能電池結構的制備方法主要有兩步擴散?法和單部擴散法。兩步擴散法指分兩次高溫擴散不同濃度的磷源，獲得高低摻雜區域。單步擴散一般是指在硅片表面的不同區域投放不同量的雜質擴散源，隨后放入擴散爐中進行高溫擴散。實驗室通常采用的方法是：首先用激光在硅片表面刻槽，再在硅片表面涂上磷漿，在刻槽中得到的磷漿量比刻槽外面大，然后采用單步擴散法形成高低摻雜區。或者采用兩步擴散法，即對硅片表面涂上磷漿后形成進行高溫擴散，再在刻槽中再次加入磷漿，進行高溫擴散，形成高低摻雜區。這種方法的缺點是成本高，激光器價格昂貴，并且工藝復雜，生產效率不高。也有人采用在印刷電極時往電極漿料中摻入高濃度磷漿，這樣燒結后在電極接觸區獲得高摻雜，但由于電極燒結時間較短，磷原子并不能擴散到硅片深處，因此，效果不理想。

發明內容

本發明的目的是提供一種與常規的工業化生產工藝相兼容的選擇性發射極晶體硅太陽能電池的制備方法，該方法不需要添加額外的設備，成本低廉，重復性好，適合工業批量生產。

本發明的技術方案是：利用在硅基片上生長P-N結時，在P-N結上自然形成的磷硅玻璃層，采用絲網印刷的方法，保留電極區下的磷硅玻璃層，由于磷硅玻璃層內含有較高的磷原子，對該磷硅玻璃層進行再擴散，使磷硅玻璃層內的磷原子擴散進硅片體內，從而在柵極處形成一個橫向的n⁺/n結和一個縱向的n⁺/p結，構成一個選擇性發射極晶體硅太陽能電池。

本發明的具體制備步驟如下：

A.首先對晶體硅基片進行常規的清洗和制絨工藝后，放入擴散爐中進行常規磷原子擴散，在晶體硅基片上形成P-N結層，使N型層表面磷原子濃度達到10²¹cm^-3，此時在硅基片的N型層表面自然形成一層含有磷原子的磷硅玻璃層。

B.然后采用絲網印刷法在硅基片的磷硅玻璃層上印刷一層光刻膠圖案，所用的光刻膠網版圖形與印刷銀柵線電極的網版圖形形狀相似。區別在于，光刻膠網版的主柵寬度要大于銀柵線電極網版主柵寬度1-2mm，光刻膠網版的細柵線寬度要大于銀柵線電極網版細柵線寬度0.18-0.22mm，光刻膠網版的細柵線間距要小于銀柵線電極網版的細柵線間距0.2-0.25mm。其目的是：即使絲網印刷機多次印刷間存在機械誤差，也能保證金屬銀柵線電極印刷在磷的重摻雜區域，形成良好的歐姆接觸。再將印刷好光刻膠圖案的晶體硅基片放入熱處理爐中，在200-300℃下進行低溫熱處理，使光刻膠固化。

C.使用氫氟酸去除硅基片表面沒有光刻膠保護的磷硅玻璃層。

D.利用硫酸溶液去除光刻膠，使得硅基片的N型層表面露出按光刻膠網版生成的磷硅玻璃圖形。

E.對上述的硅基片進行高溫退火處理，退火溫度為800-1000℃，使硅基片表面的磷硅玻璃層中磷原子擴散進硅片體內，從而在柵極處形成一個橫向的n⁺/n結和一個縱向的n⁺/p結。

F.使用常規的等離子體化學氣相沉積法(PECVD)生長氮化硅薄膜和絲網印刷法制備金屬銀柵線電極和背面的鋁背場，最后進行高溫燒結，形成選擇性發射極晶體硅太陽能電池。

所說的晶體硅包括單晶硅和多晶硅。