[發(fā)明專利]一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010564015.2
• 申請(qǐng)日: 2010-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN102044574A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高艷濤;邢國(guó)強(qiáng);張斌;陶龍忠;沙泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧特斯維能源（太倉(cāng)）有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/0352
• 分類號(hào): H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域，具體涉及一種N型PN結(jié)反型層電池的結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

在能源短缺、環(huán)境污染問題日益突出的背景下，發(fā)展可再生能源已成為全球的重大課題，利用太陽(yáng)能則是發(fā)展可再生能源的一個(gè)重點(diǎn)方向，世界光伏市場(chǎng)在過去十年一直保持著年均30％以上的高速增長(zhǎng)，2009年增幅更是達(dá)到驚人的152.8%。產(chǎn)量由2008年的7.91GW增至2009年的近20GW。與國(guó)外先進(jìn)電池制備技術(shù)相比，我國(guó)晶硅太陽(yáng)電池制備技術(shù)還是相對(duì)落后，基本流程由在P型N型單晶硅襯底上以制絨、擴(kuò)散、刻蝕、沉積減反膜、絲網(wǎng)印刷方法制造太陽(yáng)電池。

?然而P型晶硅電池受氧的影響會(huì)出現(xiàn)性能上的衰退。而N型電池硼含量少，性能的穩(wěn)定性高于P型晶硅電池。同時(shí)由于N型電池的少子壽命更高，這對(duì)于制備更高效的太陽(yáng)電池奠定了基礎(chǔ)。

目前，現(xiàn)有的N型晶硅太陽(yáng)電池主要為前發(fā)射極N型電池，主要是通過在N型襯底上通過表面硼擴(kuò)散的方法制備PN結(jié)，然后通過絲網(wǎng)印刷，蒸鍍等方法制備前電極。但是此種N型晶硅電池前表面的磷原子在光照的作用下，仍然可以和襯底中的氧形成硼氧鍵，在長(zhǎng)時(shí)間的紫外光照射下，電池仍有衰退現(xiàn)象，因此不利于太陽(yáng)電池效率的提升。?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理，光電轉(zhuǎn)換率較高的N型PN結(jié)反型層電池及其制造方法。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池，它包括：N型單晶硅襯底、前電極和背電極、前表面三氧化二鋁薄膜和氮化硅薄膜；所述前電極包括：局域硼擴(kuò)散區(qū)、Ti/Pb薄膜和前表面金屬電極；背電極包括：背表面金屬電極和背表面三氧化二鋁薄膜。

所述?N型單晶硅襯底前表面附著前表面三氧化二鋁薄膜，前表面三氧化二鋁薄膜外附著氮化硅薄膜；N型單晶硅襯底前表面上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置前電極，前電極從內(nèi)而外依次設(shè)有：局域硼擴(kuò)散區(qū)、Ti/Pb薄膜和前表面金屬電極；N型單晶硅襯底背面設(shè)有背電極，背電極中背表面三氧化二鋁薄膜附著于N型單晶硅襯底的背表面，并且背表面三氧化二鋁薄膜上設(shè)有凹槽，背表面金屬電極穿過凹槽與N型單晶硅襯底連接。

本發(fā)明中N型硅片的電阻率為0.3???cm~?6???cm。

本發(fā)明還公開了上述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法，該方法主要是采用在前表面柵極下面局部擴(kuò)硼技術(shù)，使得受光區(qū)域不受紫外線的照射而影響太陽(yáng)電池的性能，受光區(qū)域沉積三氧化二鋁，由于三氧化二鋁帶固定負(fù)電荷，在N型硅的表面誘導(dǎo)出P型反型層，形成前表面發(fā)射極。同時(shí)由于受光區(qū)域不重?fù)诫s，使得電池的藍(lán)光響應(yīng)提高，提高了太陽(yáng)光譜的利用率，從而進(jìn)一步提升電池的轉(zhuǎn)化效率。

本發(fā)明所述N型單晶硅襯底PN結(jié)反型層電池的制造方法的具體步驟如下。

(A)準(zhǔn)備N型單晶硅襯底。

(B)采用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液對(duì)N型單晶硅襯底表面絨面化，在N型單晶硅襯底的表面制備出金字塔形狀的陷光結(jié)構(gòu)，并用鹽酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行化學(xué)清洗；氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的濃度范圍為0.?5%～2.5%；鹽酸和氫氟酸混合溶液中，鹽酸：氫氟酸配比為1:2?～1:3；鹽酸和氫氟酸混合溶液的濃度為0.8%?至1.2%。

表面絨面化的目的是增加太陽(yáng)光在表面的折射次數(shù)，增加光線在N型單晶硅襯底中的光程，提高太陽(yáng)光的利用率。

化學(xué)清洗的目的是去除表面的雜質(zhì)，為后續(xù)的擴(kuò)散準(zhǔn)備。

(C)在N型單晶硅襯底上熱生長(zhǎng)二氧化硅薄膜：二氧化硅薄膜在800℃?～1200℃的水蒸氣的氣氛中熱生長(zhǎng)，熱生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜厚度為：300nm～500nm。二氧化硅薄膜的作用為擴(kuò)散阻擋層，即在之后用掩膜光刻的方法打開擴(kuò)散窗口，形成局域硼擴(kuò)散所需圖形，同時(shí)阻止硼在圖形之外的區(qū)域擴(kuò)散。

(D)對(duì)N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜光刻，二氧化硅薄膜上刻出擴(kuò)硼槽，為局域硼擴(kuò)散做準(zhǔn)備。

(E)高溫硼擴(kuò)散：通過擴(kuò)硼槽在N型單晶硅襯底前表面形成局域硼擴(kuò)散區(qū)；高溫硼擴(kuò)散在擴(kuò)散爐中進(jìn)行，擴(kuò)散爐中溫度為900℃～1200℃；上述局域硼擴(kuò)散區(qū)的電阻為50?Ohm/Ω～70hm/Ω。

高溫硼擴(kuò)散的主要作用有兩個(gè)：一是和電池的前電極形成歐姆接觸，收集載流子，二是形成局域的PN結(jié)。

(F)采用氫氟酸除去N型單晶硅襯底表面的二氧化硅薄膜；氫氟酸濃度為：0.5%～3%。