[發明專利]利用激光摻雜加刻蝕制備選擇性發射結太陽電池的方法

無效

• 申請號: 201210009252.1
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102544215A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 聞震利;王文靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及太陽電池制備方法，特別涉及一種利用激光摻雜加刻蝕制備太陽電池的方法。

背景技術

目前太陽能行業中比較普遍采用的選擇性發射結技術(Selective?Emitter，簡稱SE)，是P-N結晶體硅太陽電池生產工藝中可以實現較高效率的方法之一。選擇性發射結結構有兩個特征：(1)在電極柵線下及其附近形成高摻雜深擴散區N⁺⁺；(2)在其他區域(受光區)形成低摻雜淺擴散區N⁺。

因為，一方面低摻雜淺發射結N⁺減小了該結區和表面的少子復合速度，增大了少子的壽命，從而減少了太陽電池的飽和電流，提高了電池的開路電壓V_oc和短路電流I_sc。另一方面，高摻雜深發射結N⁺⁺容易形成歐姆接觸，接觸電阻R_c變小，從而降低太陽電池的串聯電阻R_s，提高電池的填充因子F.F.。同時，雜質深擴散可以加深加大橫向N⁺/P結，而橫向N⁺/P結和在低摻雜區和高摻雜區交界處形成的橫向N⁺/N⁺⁺高低結可以提高光生載流子的收集率，從而提高電池的短路電流I_sc。另外，深結可以防止電極金屬向結區滲透，減少電極金屬在禁帶中引入雜質能級的幾率。以上所述的好處正是在太陽電池不同的區域中形成摻雜濃度高低不同、擴散深淺不同而帶來的。

但是，目前選擇性發射結太陽電池傳統的實現工藝是采用掩膜技術加二次擴散的方法來實現的(CN200710025032選擇性發射結晶體硅太陽電池的制備方法)。這種過分復雜的工藝影響了其工藝效率，增加了生產成本，不能被強調簡單和低成本的太陽電池企業所接受。而其他的掩膜刻蝕的方法也會增加工藝的復雜性(US20100218826METHOD?FOR?PRODUCING?A?SILICON?SOLAR?CELL?WITH?A?BACK-ETCHED?EMITTER?AS?WELL?AS?A?CORRESPONDING?SOLAR?CELL)，這種方法先重擴散形成高摻雜深擴散區N⁺⁺，然后采用噴墨等技術制作阻擋層，接著采用背刻蝕的方法將沒有阻擋層的地方刻蝕成低摻雜淺擴散區N⁺。這種方法電池效率增加的收益不足以彌補成本的增加和工藝效率的下降所帶來的損傷，因而其工業化應用也受到了限制。

專利CN201010516839“一種晶體硅太陽能電池的選擇性擴散工藝”雖然直接利用激光摻雜磷硅玻璃形成重摻雜區的方法的工藝最簡單。但是經過高溫擴散之后，會在發射結表面形成一層厚度在50nm的含磷濃度高的死層，這層死層中的磷的含量一般都會大于具有電活性的磷的飽和濃度5×10²⁰個/cm³，這個死層會導致表面復合速度較高，還會使發射結的少子壽命降低，從而降低了效率。而且過高的激光功率往往會損傷硅片表面，產生損傷層，進一步降低效率并產生了效率的隨時間的衰減。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺點，提出一種利用激光摻雜加刻蝕制備選擇性發射結太陽電池的方法。本發明可以去除擴散產生的死層，并能夠去除激光產生的損傷層。提高了電池效率，降低了電池效率的衰減。同時工藝過程簡單，不增加材料成本，最少化增加設備成本。

本發明的制備方法如下：

步驟1，對硅片進行制絨，并去除硅片表面損傷層：用硝酸，氫氟酸和水制成混合化學腐蝕溶液，其中硝酸的質量濃度為30％，氫氟酸的質量濃度為8％。使用所述的混合化學腐蝕溶液對P型多晶硅片進行制絨，并去除所述的P型多晶硅片表面損傷層；用質量濃度為5％的氫氧化鉀溶液對P型單晶硅片制絨，同時去除P型單晶硅片表面損傷層；

步驟2，將步驟1制得的多晶硅片或單晶硅片置于溫度為820-828℃的的管式擴散爐中，用三氯氧磷(POCl₃)液態源對所述硅片進行擴散，形成N型深發射結N⁺⁺，同時在硅片表面形成磷硅玻璃薄層；

步驟3，用波長為532nm的激光輻照對步驟2制得的硅片進行燒蝕，在所述硅片的輻射區實現磷的重摻雜而形成N型超級深發射結N⁺⁺⁺，也即形成了初步的選擇性發射結；