[發明專利]一種場效應晶體硅太陽能電池的制作方法

有效

• 申請號: 201110416856.3
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102522453A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 萬青;竺立強;張洪亮;吳國棟
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明涉及太陽能電池光伏發電技術領域，具體涉及一種場效應晶體硅太陽能電池的制作方法。

背景技術

近年來世界各國對新能源技術開發的投入日益增多，太陽能電池作為清潔能源利用的最重要方式之一，已經引起了世界各國的廣泛關注。經過多年發展，已經開發出了多種太陽能電池材料。晶體硅太陽能電池因其光電轉換效率較高、技術成熟并且原材料充足，占據了光伏市場85％以上的市場份額，預計在未來的10～20年內依然是光伏市場的主流。

然而，現階段晶體硅太陽能電池制造所使用的硅材料用量過大，而且電池制作工藝由多個高溫步驟組成，因此綜合能耗較高，使晶體硅太陽能電池的成本縮減受到極大限制。

目前晶體硅太陽能電池制作的主流技術是高溫擴散制作晶體硅太陽能電池，其工藝主要包括：(1)對硅片進行清洗、制絨處理，即清洗去除晶體硅片表面的損傷層，然后對晶體硅片表面進行堿腐蝕或者多晶硅片表面進行酸腐蝕得到表面絨面結構；(2)采用高溫擴散得到PN結，通常對p型晶體硅片摻雜磷元素；去除表面磷硅玻璃以及邊緣PN結；(3)采用PECVD技術在p型晶體硅片的n型發射極表面制備氮化硅(SiN_x)減反射層；(4)在沉積有氮化硅的N⁺型發射極電池前表面絲網印刷銀柵線，并在電池背面整面絲網印刷鋁漿，結合高溫燒結工藝得到前、背電極，完成電池制作。

上述晶體硅太陽能電池的制作過程簡單，工藝成熟，為產業界廣泛采納。然而該制作工藝也存在如下缺點：(1)需要有一個高溫擴散形成PN結的過程，工藝成本比較高。(2)在晶體硅片的一個表面通過高溫擴散摻雜形成PN結時，通常會在晶體硅片的另一表面產生寄生擴散，從而需要進行去背結工藝，導致工藝流程復雜化；(3)獲得的發射極特性對電池的性能影響很大，過高的摻雜濃度將導致表面復合速率過大，形成表面“死區”，而過低的表面摻雜濃度將極大增加電池的串聯電阻，影響電池的填充因子；(4)PN結擴散過程中將會形成較厚的磷硅玻璃，其中含有大量的磷原子，需要通過高污染的氫氟酸溶液去除，因此一方面導致大量磷源浪費，另一方面由于使用大量高污染的氫氟酸溶液而需要處理工藝廢液，導致綜合成本的提高。

因此，如何改進晶體硅太陽能電池的制作方法，以簡化工藝流程、降低制作成本是促進晶體硅太陽能電池進行大規模生產應用的重要研究課題。

發明內容

本發明的技術目的是針對上述現有技術的不足，提出一種全新的具有場效應結構的無結晶體硅太陽能電池的制作方法，能夠極大地降低電池的制作成本。

本發明實現上述技術目的所采用的技術方案為：一種場效應晶體硅太陽能電池的制作方法，以p型晶體硅片或n型晶體硅片為襯底，其特征是：

在清洗制絨后的p型晶體硅片的背表面沉積一層含磷的二氧化硅薄膜，在含磷的二氧化硅薄膜表面制備背收集電極，引出背收集電極后，在背收集電極表面繼續沉積二氧化硅薄膜，并在該二氧化硅薄膜表面通過濺射或蒸鍍方法制備一層場效應金屬電極；然后，在場效應金屬電極與前柵電極間加載正偏壓，從而利用二氧化硅的場效應使p型晶體硅襯底背面形成反型層；

或者，在清洗制絨后的n型晶體硅片的背表面沉積一層含硼的二氧化硅薄膜，在含硼的二氧化硅薄膜表面制備背收集電極，引出背收集電極后，在背收集電極表面繼續沉積二氧化硅薄膜，并在該二氧化硅薄膜表面通過濺射或蒸鍍方法制備一層場效應金屬電極；最后，在場效應金屬電極與前柵電極間加載負偏壓，從而利用二氧化硅的場效應使n型晶體硅襯底背面形成反型層。

作為優選，所述的含磷的二氧化硅薄膜、含硼的二氧化硅薄膜以及二氧化硅薄膜的沉積溫度為0℃～200℃。進一步優選，所述的含磷的二氧化硅薄膜、含硼的二氧化硅薄膜以及二氧化硅薄膜的沉積溫度在室溫與200℃之間。

作為優選，所述的含磷的二氧化硅薄膜、含硼的二氧化硅薄膜的厚度為50～200納米，所述的二氧化硅薄膜的厚度為100～4000納米。

作為優選，當p型晶體硅片為襯底時，首先在p型晶體硅片的前表面沉積含硼的氮化硅薄膜，然后通過絲網印刷工藝或者結合激光摻雜及蒸鍍、電鍍工藝，在含硼的氮化硅薄膜表面制備前柵電極；當n型晶體硅片為襯底時，首先在n型晶體硅片的前表面沉積含磷的氮化硅薄膜，然后在含磷的氮化硅薄膜表面制備前柵電極。