[發明專利]選擇性發射極晶硅太陽能電池的一次性擴散工藝

無效

• 申請號: 201110209124.7
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102270701A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 林濤;陳清波;馮帥臣;姚紹榮;張耀明;張茂勝
• 申請（專利權）人: 江蘇伯樂達光伏有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及選擇性發射極晶硅太陽能電池制造領域，具體涉及一種選擇性發射極晶硅太陽能電池的一次性擴散工藝。

背景技術

高性能、高效率的太陽能電池片是整個光伏產業的核心發展目標，其中選擇性發射極結構的晶硅太陽能電池是最具有大規模產業化推廣的新型電池。

對于常規的晶硅太陽能電池，發射極是表層的磷擴散層，為了保障絲網印刷的正面金屬柵電極與發射極之間具有的良好電極接觸性能，發射極需要較高的表面摻雜濃度即磷擴散層較低的方塊電阻，然而較高摻雜濃度的磷擴散層會造成藍光吸收損耗與光生載流子表面再結合損耗，不利于實現高光電轉換效率，選擇性發射極即為克服上述困難的有效技術。

選擇性發射極晶硅太陽能電池的基本結構和常規電池類似，但需要對正面金屬柵電極與硅片接觸部位及其附近形成高摻雜深擴散區，而在正面金屬柵電極之間的其他區域形成低摻雜淺擴散區。這樣的結構可降低正面金屬柵電極之間區域的擴散層復合，提高電池片的短波響應，同時減少正面金屬柵電極與發射極硅層的接觸電阻，使得短路電流、開路電壓和填充因子都得到改善，從而提高轉換效率。

但實現該結構的關鍵在于如何制作兩個不同摻雜濃度的區域。現有的技術主要有雙次擴散法和一次性擴散法。雙次擴散法需要進行兩次熱擴散分別形成選擇性發射極結構的兩個不同區域，工藝步驟比較復雜而且兩次高溫熱過程熱耗很大，給硅片帶來的熱損傷較大，尤其對于多晶硅影響更為嚴重。一次性擴散法是在一次熱擴散中形成該結構，這需要首先在硅片表面的不同區域得到不同量的擴散雜質源，由于擴散雜質源的不同將會得到不同的擴散結果，進行熱擴散后就形成高低濃度的摻雜，得到選擇性發射極結構。

一次性擴散法制備選擇性發射極太陽能電池的主要方案包括：氧化層掩膜擴散印刷法，激光涂源摻雜電鍍法，印刷磷源單步擴散法等。氧化層掩膜擴散印刷法涉及的技術過于復雜，影響工藝效率，提高了生產成本，而激光涂源摻雜電鍍法需要添置大型激光設備，并且采用激光熱效應進行摻雜的均勻性和后續電鍍法制作電極的可控性也未完全解決；印刷磷源單步擴散法掌控磷源擴散深度的準確率不高。有時這些制備過程中還會引入金屬離子，給擴散帶來污染。所以以上方法在產業化推廣應用中仍有不少難題要克服。

發明內容

本發明的目的在于提供一種選擇性發射極晶硅太陽能電池的一次性擴散工藝，以解決現有的一次性擴散法制備選擇性發射極太陽能電池工藝步驟復雜不能進行大規模生產的問題。

為解決上述問題，本發明提出了一種選擇性發射極晶硅太陽能電池的一次性擴散工藝，包括：在硅片上印刷硅墨；向擴散爐內通入氧氣，使所述硅片以及所述硅墨的表面均形成二氧化硅層；向所述擴散爐內通入三氯氧磷進行擴散，使印刷有所述硅墨的區域形成重摻雜區，在所述硅片上未印刷所述硅墨的區域形成淺摻雜區。

優選地，向所述擴散爐內通入三氯氧磷進行擴散后，升高溫度使磷在所述硅片中進行高溫再分布。

優選地，所述高溫再分布的時間為1000秒～3000秒，工藝溫度為850℃～950℃。

優選地，升高溫度使磷在所述硅片中進行高溫再分布之后，進行降溫使磷在硅片中再分布。

優選地，降溫使磷在硅片中再分布的時間為1000秒～2500秒，工藝溫度為780℃～820℃。

優選地，將所述硅片清洗制絨后通過絲網印刷技術在所述硅片上印刷所述硅墨。

優選地，形成所述二氧化硅層的工藝溫度為780℃～820℃，通入的氧氣流量為500立方厘米/分鐘～1000立方厘米/分鐘。

優選地，通過小流量氮氣將所述三氯氧磷攜入所述擴散爐，在氧氣的共同作用下進行擴散。

優選地，所述擴散的時間為800秒～1500秒，擴散的溫度為780℃～820℃，氧氣的流量為400立方厘米/分鐘～800立方厘米/分鐘，所述氮氣的流量為800立方厘米/分鐘～2500立方厘米/分鐘。

優選地，加大氧氣的流量，在所述硅片的表面形成磷硅玻璃。

優選地，形成所述磷硅玻璃過程的時間為500秒～1000秒，工藝溫度為780℃～820℃，氧氣的流量為6000立方厘米/分鐘～13000立方厘米/分鐘。