[發明專利]中子嬗變摻雜實現選擇性發射極晶體硅太陽能電池的制作方法

無效

• 申請號: 201110265177.0
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102315104A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 張衡
• 申請（專利權）人: 浙江向日葵光能科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/261
• 分類號: H01L21/261;H01L31/18
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 張謙

技術領域

本發明利用中子嬗變摻雜實現晶體硅太陽能電池選擇性發射極，屬太陽能電池技術領域。

背景技術

目前工業化制造晶體硅太陽能電池的方法包括如下步驟：⑴制絨；⑵?擴散；⑶?去邊緣結，去磷硅玻璃；⑷?鍍SiNx薄膜；⑸?絲網印刷，燒結。

步驟⑴、制絨

將硅表面由平面結構(與制絨后相比，粗糙度較小，稱為平面結構)轉變為能增加二次反射的“倒金字塔”結構。

步驟⑵、擴散

在800~900℃條件下，磷源（三氯氧磷）沉積在p型硅襯底上，并向內部擴散，在硅片表面形成50~60?ohm/sq的n型發射極。

步驟⑶、去邊緣結，去磷硅玻璃

擴散時硅片的正面、背面和周邊都形成了n型層，為了減少漏電，要把硅片周邊的n型層去掉，即去掉周邊的pn結。

去完周邊結的硅片，需要在氫氟酸溶液中浸泡，以便將擴散過程中在硅表面形成的含有高濃度磷的二氧化硅層去掉。

步驟⑷、鍍SiNx膜

PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)沉積70~80?nm厚，折射率約2.1氮化硅層在硅片受光面，起到減反射和鈍化的作用。

步驟⑸、絲網印刷和燒結

絲網印刷在太陽能電池正面和背面各印上一定圖形的金屬漿料，形成所需要的電極圖形。

印刷好的電極圖形，經過隧道爐燒爐即可實現背鋁與硅合金化、正面銀電極和背面銀電極與硅合金化。實現了太陽能電池的歐姆接觸。

上述方法主要存在以下不足：

1、現行的工業化生產晶體硅太陽能電池，存在著藍光(太陽光中短波長光)響應差的問題，原因在于發射極的擴散薄層電阻達到50~60?ohm/sq，導致了大部分的短波長光在受光面被吸收后產生的電子-空穴對很快又被復合，改善電池的藍色響應可以改善改池的開路電壓,從而提高電池的光電轉換效率。

2、現行的工業化大規模生產的晶體硅太陽能電池電極區的擴散薄層電阻50~60?ohm/sq，使太陽能電池電極的接觸電阻偏大，降低了太陽能電池的短路電流和光電轉換效率。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種中子嬗變摻雜實現選擇性發射極晶體硅太陽能電池的制作方法。本發明相比于工業化方法制作的晶體硅太陽能電池，藍光響應增強，串聯電阻減小，開路電壓和短路電流增加，太陽能電池的光電轉換效率增加。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種中子嬗變摻雜實現選擇性發射極晶體硅太陽能電池的制作方法，包括以下工藝步驟：

⑴?制絨；

⑵?輕擴散；

⑶?掩膜，中子嬗變摻雜，退火，實現電極印刷區重摻雜；

⑷?去邊緣結，去磷硅玻璃；

⑸?鍍SiNx膜；

⑹?絲網印刷，燒結。

作為上述方案的進一步設置，所述步驟⑵具體包括，將制絨后的硅片放入擴散爐，升高溫度至800~900℃，通入磷源，經過40~60分鐘擴散在硅片表面生成90~120?ohm/sq的輕擴散區。

所述步驟⑶具體包括，將輕擴散后的硅片放入中子輻照室，非電極印刷區通過掩模遮擋，沒有中子透過；電極印刷區暴露在中子輻照區，經過10¹⁸~10²⁰?neutrons/cm²劑量的中子輻照，將表面的³⁰Si原子，嬗變為³¹P原子，再經過400~600℃退火2~3小時，實現電極印刷區的重摻雜。

所述電極印刷區暴露在中子輻照區，中子輻照劑量優選為5×10¹⁹?neutrons/cm²。

上述方法利用中子嬗變摻雜實現受光面電極印刷區重摻雜(10~30?ohm/sq)。

本方法將輕擴散后的硅片放入中子輻照室，在沒有掩模的電極區，由于中子輻照，實現了部分的³⁰Si原子轉變為³¹P原子，從而實現了電極印刷區（10~30?ohm/sq）相對于發射極（90~120?ohm/sq）的重摻雜。

天然硅是由三種穩定同位素組成，其中³⁰Si占3.1％。中子嬗變方法使³⁰Si在熱中子的照射下發生核反應，可以用下面的式子來表示：

³⁰Si?+n→³¹Si+γ

³¹Si→³¹P+β