[發明專利]一種太陽能電池的選擇性摻雜方法

有效

• 申請號: 201510395554.0
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN105161568A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 鄧潔
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/225
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池的選擇性摻雜方法，屬于太陽能電池制造技術領域。

背景技術

隨著人們環保意識的提高，對于清潔能源的需求日益旺盛。在人們研究的新型清潔能源中，太陽能作為一種不受地域限制的清潔能源成為了未來新能源發展的主要方向。太陽能電池是人們利用太陽的光能轉換為電能的主要裝置。但是，目前太陽能電池的轉換效率還不能達到人們的要求。提高太陽能電池的轉換效率，降低太陽能電池制造成本成為了人們研究的熱點。

選擇性摻雜太陽能電池是一種有效的低成本高效率的太陽能電池。選擇性摻雜太陽能電池的結構特點在于在太陽能電池的上電極覆蓋區域進行重摻雜降低電池的接觸電阻，同時在非頂電極區進行輕摻雜，提高電池的光譜響應和降低電池中光生載流子的復合。目前進行太陽能電池選擇性摻雜的方法主要有：兩步擴散法、絲網印刷磷漿法、擴散掩膜法等。其中，兩步擴散法是先對頂電極區重擴散，再對整個發射區輕擴散，其優點為制備工藝簡單易行，但是，由于頂電極區先進行了擴散，雜質的二次分布較難控制；絲網磷漿法是用絲網在局部印刷高濃度磷漿，通過其擴散與揮發，一次擴散就能使頂電極區形成重摻雜，其他區域形成輕摻雜，但由于利用了局部的磷漿作為擴散源，必然導致表面擴散的不均勻性，這會降低電池的效率。擴散掩膜法就是先輕摻雜，再進行激光或者光刻掩膜，然后再對頂電極區進行二次重摻雜，該方法由于先進行了輕摻雜，降低了頂電極區進行選擇性摻雜時與襯底的雜質濃度差，可以較好的控制電池的選擇性摻雜區域，但需要用激光或光刻的方法，提高了成本，降低了生產效率。

綜上所述，目前主要的選擇性摻雜的方法都存在一定的缺陷，因此，必須尋找一種新型的選擇性摻雜的太陽能電池生產工藝。

發明內容

本發明的目的在于：克服上述現有技術的缺陷，提出一種太陽能電池的選擇性摻雜方法，工藝實現簡單，生產成本低，獲得的太陽能電池性能良好。

為了達到上述目的，本發明提出的一種太陽能電池的選擇性摻雜方法，包括如下步驟：

第1步、使用磁控濺射的方法在硅片上表面淀積一層厚度約為0.05微米的含有摻雜元素的二氧化硅薄膜；

第2步、將淀積后的硅片進行高溫擴散，使二氧化硅薄膜中的摻雜元素擴散入硅片，形成PN結；

第3步、除去硅片上表面頂電極區以外的氧化層；

第4步、在硅片上表面淀積本征非晶硅層；

第5步、將硅片置于無氧環境中進行高溫擴散，使硅片非頂電極區的摻雜元素被擴散入非晶硅層，降低硅片非頂電極區摻雜元素濃度，實現摻雜元素的逆向擴散；頂電極區二氧化硅薄膜中的摻雜元素進一步向頂電極區擴散，實現頂電極區的重摻雜；

第6步、采用濃硝酸和氫氟酸的混合溶液去除硅片表面的非晶硅層和二氧化硅，完成太陽能電池的逆擴散選擇性摻雜。

本發明提出了一種選擇性摻雜的逆擴散方法，通過非晶硅吸收非頂電極區的雜質，使非頂電極區的摻雜濃度降低，同時頂電極區進行了二次摻雜，導致頂電極區與非頂電極區的摻雜濃度差進一步增大，提高了選擇性摻雜的效果；并且逆擴散工藝在無氧環境下進行，從而減少對硅片表面的破壞和損耗，更好的保護了電池表面結構。與熱氧化去除非晶硅層的方法相比，電池中雜質濃度的分布更均勻，這更有利于減小電池中載流子的復合，提高電池電流；在去除非晶硅層時，通過混合溶液中的濃硝酸將非晶硅氧化為二氧化硅，同時利用氫氟酸去除二氧化硅，硅片中雜質分布穩定。

本發明進一步的改進在于：

1、所述硅片為P型單晶硅，摻雜元素為磷元素，第1步中，二氧化硅薄膜中的磷元素的濃度為1e19/cm³。

2、所述硅片為N型單晶硅，摻雜元素為硼元素，第1步中，二氧化硅薄膜中的硼元素的濃度為1e19/cm³。

3、所述第2步中，高溫擴散的溫度為900℃，高溫擴散的時間為5分鐘。

4、所述第3步中，采用絲網印刷的方法保留頂電極區域的二氧化硅，將硅片上其它區域的二氧化硅利用氫氟酸緩沖液去除掉。

5、所述第4步中，淀積的本征非晶硅層厚度約為40-50nm。

6、所述第5步中，無氧環境下的高溫擴散工藝溫度為900℃-1100℃，持續時間為30-2分鐘。

7、所述第6步中,非晶硅薄膜的去除采用濃硝酸和氫氟酸的混合溶液,其體積比為5:1。

本發明該工藝方法的特點在于：

1、不同于傳統的選擇性摻雜工藝，采用的是先全片重摻雜，后逆擴散出受光面雜質，降低受光面的雜質摻雜濃度的方法。