[發(fā)明專利]一種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池的制備方法

有效

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• 申請(qǐng)日: 2012-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102709391A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金井升;王單單;蔣方丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上饒光電高科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及一種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池的制備方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的日益減少和由此帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境惡化，人們將目光從傳統(tǒng)的化石能源轉(zhuǎn)向新型的綠色能源。而人類獲得能源的最直接的方式就是利用太陽(yáng)能，太陽(yáng)電池是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的最有效地方式之一。晶體硅太陽(yáng)電池的發(fā)展方向仍然是降低成本和提高效率。目前中國(guó)已經(jīng)成為光伏領(lǐng)域內(nèi)晶硅太陽(yáng)電池的大國(guó)，在如何提高太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率方面，各太陽(yáng)電池制造廠商展開(kāi)了一場(chǎng)效率競(jìng)賽，為的是進(jìn)一步提高本公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)光伏發(fā)電成本的降低。

傳統(tǒng)電池片的基本工藝流程包括制絨、擴(kuò)散、等離子刻蝕、磷硅玻璃清洗、氮化硅沉積、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)。常規(guī)絲網(wǎng)印刷工藝，尤其是對(duì)大面積的電池片而言，金屬電極柵線往往有很多條，由兩到三條主柵線連接在一起，這樣設(shè)計(jì)的電池能夠收集到電池各處產(chǎn)生的電流。為了保障絲網(wǎng)印刷的正面金屬柵電極（包括主柵和細(xì)柵）與發(fā)射極之間具有良好的電極接觸性能，發(fā)射極需要較高的表面摻雜濃度，然而較高摻雜濃度的磷擴(kuò)散層會(huì)造成藍(lán)光吸收損耗與光生載流子表面再?gòu)?fù)合損耗，不利于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率的提高。選擇性發(fā)射極（Selective?Emitter，簡(jiǎn)稱SE）結(jié)構(gòu)即為克服上述困難的有效技術(shù)。

選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池的基本結(jié)構(gòu)和常規(guī)太陽(yáng)電池類似，但是需要對(duì)正面金屬柵電極與硅片接觸部位形成高摻雜深擴(kuò)散區(qū)，而在金屬柵電極之間的其他區(qū)域形成低摻雜淺擴(kuò)散區(qū)。這樣的結(jié)構(gòu)可降低正面金屬柵電極之間區(qū)域的擴(kuò)散層復(fù)合，提高太陽(yáng)電池的短波響應(yīng)，同時(shí)減少正面金屬柵電極與硅表面發(fā)射極的接觸電阻，使得短路電流、開(kāi)路電壓、填充因子都得到改善，從而提高轉(zhuǎn)換效率。

實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于如何制作兩個(gè)不同摻雜濃度的區(qū)域。現(xiàn)有的技術(shù)主要有兩次擴(kuò)散法和一次擴(kuò)散法。兩次擴(kuò)散法需要進(jìn)行兩次熱擴(kuò)散以分別形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)不同區(qū)域，工藝步驟比較復(fù)雜而且兩次高溫?zé)徇^(guò)程熱損耗很大，給硅片帶來(lái)的熱損傷較大，尤其對(duì)多晶硅影響更為嚴(yán)重；一次擴(kuò)散法是在一次熱擴(kuò)散中形成該結(jié)構(gòu)，一般采用的方法是首先在硅片表面的不同區(qū)域得到不同量的擴(kuò)散雜質(zhì)源，由于擴(kuò)散雜質(zhì)源的不同將會(huì)得到不同的擴(kuò)散結(jié)果，進(jìn)行熱擴(kuò)散后就形成高低濃度的摻雜。采用一次擴(kuò)散法制備選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池的主要方案包括：氧化層掩膜擴(kuò)散印刷法，印刷擴(kuò)散雜質(zhì)源單步擴(kuò)散法，印刷硅墨單步擴(kuò)散法，激光涂源摻雜電鍍法等。氧化層掩膜擴(kuò)散印刷法設(shè)計(jì)的技術(shù)過(guò)于復(fù)雜，影響工藝效率，增加了生產(chǎn)成本；印刷擴(kuò)散雜質(zhì)源單步擴(kuò)散法掌控雜質(zhì)源擴(kuò)散深度的準(zhǔn)確率不高；印刷硅墨單步擴(kuò)散法需要購(gòu)買昂貴的硅墨，在生產(chǎn)材料上受制于人；激光涂源摻雜電鍍法采用激光熱效應(yīng)進(jìn)行摻雜的均勻性和后續(xù)電鍍法制作電極的可控性還沒(méi)有完全解決。所以，非常有必要解決一次擴(kuò)散法的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，材料成本低，易于工業(yè)化。

本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池的制備方法，含以下步驟：選取預(yù)處理的晶體硅片，在晶體硅片表面不同位置形成織構(gòu)化程度不一致的表面結(jié)構(gòu)，即在需要進(jìn)行高摻雜深擴(kuò)散的金屬電極區(qū)域不進(jìn)行織構(gòu)化或少量織構(gòu)化，在需要進(jìn)行低摻雜淺擴(kuò)散的非金屬電極區(qū)域進(jìn)行深度織構(gòu)化，接著采用限定源擴(kuò)散在金屬電極區(qū)域沉積有更多雜質(zhì)，而在非金屬電極區(qū)域沉積有較少的雜質(zhì)，形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)，最后經(jīng)后續(xù)工序處理制備形成選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池。

本發(fā)明所述的晶體硅片優(yōu)選為p型或n型單晶或多晶硅片，其電阻率為0.1~10Ω·cm，厚度為150~500μm。

本發(fā)明晶體硅片的預(yù)處理優(yōu)選含以下工序：選取晶體硅片，去除硅片表面損傷層，形成拋光表面，并進(jìn)行化學(xué)清洗。

本發(fā)明優(yōu)選采用激光、機(jī)械法、掩膜加化學(xué)腐蝕的方法在晶體硅片表面不同位置形成織構(gòu)化程度不一致的表面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明優(yōu)選采用限定源擴(kuò)散，采用該種方式，雜質(zhì)源在單位時(shí)間和單位面積上揮發(fā)的量一定，限定源擴(kuò)散的方式優(yōu)選為固定源擴(kuò)散，在形成表面織構(gòu)化程度不一致的晶體硅片的表面上，必須保證恒定的雜質(zhì)源在垂直于擴(kuò)散面的方向上有很好的均勻性。

在限定源擴(kuò)散過(guò)程中，由于雜質(zhì)源在單位時(shí)間和單位面積上揮發(fā)的量一定，在平行于源片的硅片表面上有更小的有效表面積，所以在無(wú)織構(gòu)化或者少量織構(gòu)化的金屬電極區(qū)有更多的雜質(zhì)沉積，而在深度織構(gòu)化的非金屬電極區(qū)由于有效表面積的增加，有更少的雜質(zhì)沉積，這樣就形成了選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)。