[發明專利]一種N型單晶硅雙面電池的制作方法

在審

• 申請號: 201611064978.X
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106653942A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 和江變;鄒凱;郭永強;郭凱華;馬承鴻;李健;段敏
• 申請（專利權）人: 內蒙古日月太陽能科技有限責任公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司11438
• 代理人: 吳婭妮,于寶慶

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體為一種N型單晶硅雙面電池的制作方法。

背景技術

常規的化石燃料日益消耗殆盡，在現有的可再生能源中，太陽能無疑是最有發展前景的替代能源。在所有的太陽能電池中，晶體硅太陽能電池在光伏領域占據著絕對的主導地位。其中，N型硅片由于其材料本身少子壽命高，幾乎無光致衰減(LID)，而成為近年來太陽能電池領域研發的熱點。隨著科技水平的不斷發展，原來困擾N型晶體硅太陽能電池的技術難題逐漸被攻克，極大的促進了N型晶體硅太陽能電池在結構和工藝方面的發展。美國Sun Power公司生產的背面接觸太陽能電池(IBC)和日本Sanyo公司生產的HIT太陽能電池就是基于N型晶體硅襯底制作的商業化太陽能電池。這兩款電池是目前商業化生產轉化效率最高的太陽能電池，也是商業化生產轉換效率突破20％的僅有的兩款太陽能電池。上述兩種電池除了加工復雜外，對電池硅材料和表面鈍化質量要求也非常高，而且IBC電池要求背面上金屬觸點的高對準精度。

雙面透光的N型電池，不僅能夠吸收從電池正面入射的太陽光，而且還能夠吸收來自電池背面的散射光、反射光等，從而產生額外的電能。因此，雙面電池能更加充分的利用太陽光，其發電量要遠高于傳統的P型單面電池，提高了電池的發電效益，而且該種電池還適合建筑一體化、垂直安裝等應用。然而傳統的雙面電池的制備方法包括了多步擴散工藝，往往還需要用到離子注入、選擇性發射極、背面局域擴散等復雜技術，整個工藝流程復雜，制備成本高，使得雙面電池大規模的生產及應用遇到了瓶頸。

目前，N型雙面太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：1.表面制絨；2.正面擴散制結；3.熱氧化，形成擴散阻擋膜；4.背面擴散制結；5.周邊刻蝕；6.去除擴散后雜質玻璃層；7.去除正面阻擋膜；8.鍍膜(一般是雙面沉積氮化硅)；9.絲網印刷并燒結形成金屬化接觸電極。

在上述制備工藝中，N型雙面電池需要對硅襯底進行雙面摻雜，目前太陽能電池生產中主要利用液態磷源、硼源作為摻雜源，在N型硅襯底的兩面分別形成n+層、p+層，其中摻P或摻B的先后順序因具體工藝路線而有所不同。以先摻B為例，現有工藝主要采用氣體攜帶三溴化硼分子的方式進行擴散，為了保證硼源有足夠的空間散布到硅片上，相鄰硅片之間需要保持一定的距離，導致產能受到限制。同時，在非擴硼面也會不可避免的沾染到硼源而形成PN結，后期需要額外的清洗步驟去除，影響了生產加工的效率。上述擴散方式中，擴散的均勻性難以控制；并且擴散溫度較高(1000℃左右)，擴散溫度過高會使得晶體硅襯底性能變壞。

在完成單面摻雜形成p+層后，為了避免正反面擴散的互相繞擴影響，需要增加一層擴散阻擋膜層(阻擋膜通常采用熱氧化形成SiO₂氧化層，或PECVD形成SiN_X膜)。熱氧化生長的SiO₂薄膜作為摻P面的擴散阻擋層的方法涉及高溫過程，熱氧化的溫度高達1000℃以上，同時氧化時間不少于30min以形成厚度約100nm的SiO₂薄膜。此高溫過程易導致p+層的擴散曲線發生改變，如表面摻雜濃度的降低，結深的增加，導致電池的串聯電阻增加，電接觸性能下降；同時高溫過程易導致硅襯底的摻雜濃度增加，電池的體復合隨之加劇，最終表現為開路電壓和整體效率的下降。并且生長擴散阻擋膜的過程中同樣會有繞擴的問題，使得阻擋擴散的效果并不好；

另外，對于P型表面(擴硼面)的鈍化及減反射效果，主要通過制作氮化硅或氧化硅實現的。但是，其中氮化硅的方式由于氮化硅帶正電荷，屬負電中心，因此對P型表面的鈍化效果很差；氧化硅采用的是熱氧化的方法制備，該方法需要至少800℃以上的高溫過程，能耗高且容易破壞已形成的PN結形貌，工藝較難把控。

發明內容

為解決上述現有技術中的至少一種缺陷，本發明提供了一種N型單晶硅雙面電池的制作方法，所采用的N型硅片襯底包括第一表面和與所述第一表面相對設置的第二表面，所述方法包括：

對所述硅片襯底進行表面制絨處理；

對所述硅片襯底的第一表面進行硼擴散處理，制得硼摻雜層；

在所述硼摻雜層形成至少一層掩膜；

對所述硅片襯底的第二表面進行磷擴散處理，制得磷摻雜層；

去除所述至少一層掩膜；以及

分別在通過硼擴散處理的第一表面以及通過磷擴散處理的第二表面制作電極，制得所述N型單晶硅雙面電池。

根據本發明的一實施方式，所述表面制絨處理包括：