[發明專利]太陽能晶片及其制備方法

有效

• 申請號: 201010289632.6
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102412335A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 陳炯
• 申請（專利權）人: 上海凱世通半導體有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0352
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 薛琦;朱水平

技術領域

本發明涉及一種太陽能晶片及其制備方法，特別是涉及一種具有選擇性發射極的太陽能電池的太陽能晶片及其制備方法。

背景技術

新能源是二十一世紀世界經濟發展中最具決定力的五大技術領域之一。太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。在新世紀中，各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續發展戰略的重要內容。而光伏發電具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護簡便等優點。近幾年，國際上光伏發電產業迅猛發展，太陽能晶片供不應求，于是提高太陽能晶片的光電轉化效率和太陽能晶片的生產能力成為重要的課題。

一般來說太陽能電池制備工藝主要經過以下幾個過程，以硅片為例說明：

1、硅片的表面處理：硅片的表面準備是制造硅太陽電池的第一步主要工藝，它包括硅片的化學清洗和表面腐蝕。當把摻雜好的硅錠按要求切割成符合生產要求的硅片后，首先要對其表面處理，因為切割后硅片表面可能有塵埃，金屬離子及其他無機物和油脂等有機物，在切割時還會產生一定的機械損傷層。經過酸性腐蝕和堿性腐蝕可以去除掉這些污染和損傷，使硅片表面光亮。之后，將硅片放入1.2％-1.5％的氫氧化鈉溶液或其它酸性溶液中做金字塔絨面，使入射光在表面多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了電池的效率。

2、擴散制結：制結過程是在一塊基體材料上生成導電類型不同的擴散層，它和制結前的表面處理均是電池制造過程中的關鍵工序。擴散是物質分子或原子運動的一種現象。熱擴散制P-N結的方法是通過高溫使V族雜質滲入P型硅或III族雜質滲入N型硅。硅太陽能電池最常用的V族雜質為磷，III族雜質最常用的為硼。對擴散的要求是獲得適合于太陽能電池P-N結需要的結深和擴散層方塊電阻。淺結死層小，電池短波效應好，而淺結引起串聯電阻增加，只有提高柵電極的密度，才能有效提高電池的填充因子。這樣就增加了工藝難度。結深太深，死層比較明顯。如果擴散濃度太大，則引起重摻雜效應，使電池的開路電壓和短路電流下降。在實際的電池制作中，考慮了多個方面的因素，因此太陽能電池的結深一般控制在0.3～0.5微米，方塊電阻平均為20～70歐姆。目前，硅太陽能電池所用的主要熱擴散方法是液態源擴散，這種工藝是通過氣體攜帶的方法將雜質帶如擴散爐內實現的。

3、去邊：在擴散過程中，在硅片的周邊表面也形成了擴散層，周邊擴散層可以使電池的上下電極形成短路環，必須將它除去。周邊上存在任何微小的局部短路都會使電池并聯電阻下降，對電池的影響是致命的。去邊的主要方法有腐蝕法、擠壓法和離子干法刻蝕等。現在工業上最長使用的是等離子法，通入氮氣、氧氣和四氟化碳高壓下產生輝光，通過氧離子和氟離子交替對硅作用，去掉擴散層周邊的導同層。因為擴散中生成了P、P₂O₅、S_iO₂和磷硅玻璃，現在用10％的HF溶液清洗2分鐘，達到出去雜質玻璃的目的。

4、制作減反射膜：光照射到平面的硅片上，其中有一部分被反射，即使已經絨面的硅表面，也約有11％的反射損失，在硅表面覆蓋一層減反射膜，可大大降低光的反射。現在采用的噴涂法，它是利用高溫在硅表面生成二氧化鈦膜；還有一種噴涂的方法，是用PECVD(等離子體化學氣相沉淀)系統，它是由電腦控制，在真空、高壓射頻源條件下，使的氨氣和硅烷氣體電離，在硅表面形成氮化硅膜。

5、電極制作：電極就是與P-N結兩端形成緊密歐姆接觸的導電材料。這樣的材料應該滿足：與硅可形成牢固的接觸而且接觸電阻小、導電性優良、遮擋面積小、收集效率高等要求。目前商品化電池生產中大量被采用的工藝是銀漿或銀/鋁漿印刷，而且該工藝已經走向成熟，柵線的寬高比已經大大減小，這與電池電極設計的原則——讓電池的輸出最大，即電池的串聯電阻盡可能小且電池的光照作用面積盡可能大是完全一致的。