[發明專利]離子注入制作超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池方法

無效

• 申請號: 201210445413.1
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN103811582A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 周利榮;沈培俊;李懷輝;張忠衛;胡劍豪
• 申請（專利權）人: 上海神舟新能源發展有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明涉及一種制備硅太陽電池的方法，尤其是涉及一種離子注入制作超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池方法。

背景技術

近幾年來，在能源危機和氣候變化等多重因素的刺激下，全球光伏市場保持持續高速發展。自從可用于商業的民用太陽能電池投入市場以來，特別是進入二十一世紀，太陽能電池的應用量增長幅度始終保持在較高速度。

太陽電池利用半導體材料的電子特性，把陽光直接轉換為電能。目前，常規的商業晶體硅太陽電池工藝技術路線如下：首先進行來料分選，然后將晶體硅表面的損傷層清洗干凈，并進行制絨以形成一定絨面來減少晶體硅表面反射率；再進行高溫擴散制得PN結；采用PECVD方法在電池的擴散面沉積氮化硅薄膜，起到減反和鈍化的作用；最后采用絲網印刷的方式制備金屬電極和背場，經燒結后制得晶體硅太陽電池片。太陽電池的心臟——PN結的形成對于電池轉換效率起到決定性的作用。光伏行業形成PN結的技術主要高溫管爐技術，管式擴散技術可滿足常規電池產品生產制造，當前采用管式擴散技術普通單晶工藝所達到的行業平均水平為18.3％。管式擴散技術在制備硅太陽電池的PN結時，會形成表面摻雜濃度較高的‘死層’，以及未激活的P雜質在結區會形成晶格缺陷，因此部分入射光產生的載流子會在缺陷處復合，對轉換效率產生不利影響。針對該管式擴散技術的特點，目前晶硅太陽電池的PN結發射極向著高方阻、超淺結方向發展。然而對應高方阻，為保證電池的填充因子，正面電極必須增加柵線數目，從而增加電池前表面的遮光面積，以及增加銀-硅電極區域的復合，從而抵消了高方阻、超淺結的提升作用。此外，超淺結較易燒穿，使燒結窗口變得很窄。目前，采用擴散+反刻蝕的方式可以達到低表面濃度的目的，但是該方案增加了制程及成本，且方阻較高、均勻性較難控制。針對單晶硅高效電池，為適應新的電池結構以及工藝，需要改變PN結制備方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的一個目的是離子注入后，利用退火完全激活摻雜雜質，使結區缺陷濃度很低，提供一種在不增加結區復合情況下制備低方阻發射極的方法，其能在不影響太陽電池的短波響應的情況下，減少正面柵線數量，從而減小電池前表面的遮光面積，以及降低銀-硅電極區域的復合，提高單晶硅太陽電池的轉換效率。

本發明的另一個目的是利用離子注入摻雜的深度和濃度能精確控制的特點以及退火后深PN結不會增加結區少子復合的特點，利用雜質在退火過程無源推進的過程，提供一種超低表面濃度PN結發射極的方法，能降低表面復合速率，改善太陽電池的短波響應，提高單晶硅太陽電池的轉換效率。

本發明的另一個目的是提供一種穩定制備低方阻、超低摻雜表面濃度發射極單晶硅太陽電池的方法，其不需要復雜的擴散工藝，能大大提高工藝穩定性。

本發明的另一個目的是提供一種制備超低摻雜表面濃度發射極單晶硅太陽電池，不需要高溫擴散+反刻蝕工藝，能大大降低生產成本，同時提高工藝穩定性。

本發明的另一個目的是提供一種制備低方阻、超低摻雜表面濃度發射極單晶硅太陽電池，不需要800℃-900℃的高溫擴散工藝，能大大降低能耗和生產過程中廢氣的排放量，是一種制備太陽電池PN結的環保型方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

離子注入制作超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池方法，包括以下步驟：

(1)對P型單晶硅片的表面進行清洗制絨；

(2)采用離子注入的方法對制絨后的單晶硅片的一面注入磷元素，形成PN結；

(3)對單晶硅片進行高溫退火并生長氧化層；

(4)在N型表面繼續沉積一層鈍化/減反膜；

(5)絲網印刷正電極及背面電極并烘干；

(6)經過燒結處理制作得到超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池。

步驟(1)中所述的清洗制絨制作得到的絨面為尺寸在0.1～100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結構所形成的表面。

步驟(2)具體包括以下步驟：將硅片表面充分清洗(包括采用氨水/雙氧水清洗；HCl/HF清洗)后，使用離子注入機將P離子以5～30KeV的注入能量分1～8次掃描植入硅片，隨后清洗硅片表面，在退火后硅片方阻控制在50～90Ω.cm。

第一次清洗采用氨水/雙氧水、HCl/HF對硅片表面進行充分清洗。

第二次清洗采用氨水/雙氧水、硫酸/雙氧水、鹽酸/雙氧水、氫氟酸對硅片表面進行清洗。