[發明專利]一種三氧化二鋁鈍化N型雙面晶硅太陽能電池制備方法

在審

• 申請號: 201710044974.3
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106876519A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 周文遠;秦崇德;王建迪;方結彬;何達能;陳剛
• 申請（專利權）人: 廣東愛康太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 孔凡亮

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，特別涉及一種三氧化二鋁鈍化N型雙面晶硅太陽能電池制備方法。

背景技術

太陽能電池是一種將太陽光轉換為電能的半導體光電器件，基本原理是利用半導體技術制造出PN結，大于半導體禁帶寬度的太陽光被電池吸收，激發光生載流子，在PN結的內建勢場作用下，光生電子和空穴分離，向相反方向分別運動到N型側及P型側，形成光生電壓，經過電極引出后在負載電路上形成光生電流。

目前，主要采用厚度為200μm左右的P型晶硅為襯底來制作單晶硅及多晶硅太陽能電池，但是P型晶硅電池由于襯底需要采用硼(Boron)作為摻雜源，而硼容易與氧(Oxygen)結合形成硼氧對，硼氧對在半導體禁帶中，易形成載流子陷阱，引起少數載流子壽命降低，從而導致了電池效率的衰減。同時，傳統P型晶硅電池生產過程中背面印刷鋁背場，由于金屬鋁與硅的熱膨脹系數不同，導致硅電池片發生翹曲，碎片率增加，嚴重影響硅電池片的優良率及后續組件的工藝簡便性，并且增加后續組件封裝的難度，封裝過程中存在的應力也會導致光伏組件的衰減和壽命。

N型晶硅電池結構中發射區采用磷摻雜的P型層，常規的SixNy膜由于存在大量正向固定電荷，阻礙P型發射區的空穴傳輸，無法起到P型發射區鈍化的作用，因此需要采用新的膜層來對發射區進行鈍化。Al₂O₃是一種合適的P型發射區鈍化膜，但是目前常規的工藝采用ALD(原子層沉積)或PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)來制備Al₂O₃，存在著鋁源昂貴的問題；另外一些工藝采用磁控濺射的方法來制備Al₂O₃，但是磁控濺射工藝存在這靶材利用率低、薄膜均勻性及致密性差的缺點，也難以大規模應用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，而提供一種可有效降低晶硅電池的光致衰減、減少硅電池復合中心、提高電池片良品率及后續工藝簡便性、提高P型發射區鈍化效果、提升鈍化膜制備工藝穩定性、降低工藝成本、提升電池光電轉換效率和發電量的Al₂O₃鈍化N型雙面晶硅太陽能電池制備方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案，如下：

一種三氧化二鋁鈍化N型雙面晶硅太陽能電池制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)選取N型單晶硅片或N型多晶硅片作為基底；

(2)將基底雙面均進行清洗以及制絨處理，在基底雙面均形成陷光結構；

(3)規定基底的任一面為正面，則另一面為背面，在正面進行硼擴散工藝，形成P型發射區；

(4)刻蝕去除正面硼擴散工藝產生的硼硅玻璃，及邊緣和背面的硼摻雜層；

(5)在基底正面鍍上Al₂O₃鈍化膜；

(6)在基底正面鍍上正面SixNy減反膜；

(7)在基底背面進行磷擴散，形成N型重摻雜層；

(8)刻蝕去除背面磷擴散工藝產生的磷硅玻璃，及邊緣的磷摻雜；

(9)在基底背面鍍上背面SixNy減反膜；

(10)在基底正面印刷正面柵狀電極，烘干；

(11)在基底背面印刷背面柵狀電極，烘干；

(12)對上述半成品進行燒結處理，冷卻后得到雙面受光的N型電池。

步驟(1)中所述的N型單晶硅片和N型多晶硅片分別為磷摻雜的N型硅片，其厚度為170～210μm，優選190μm；電阻率為1～3Ω·cm，優選2Ω·cm。

步驟(5)中所述的Al₂O₃鈍化膜采用遠源等離子體濺射系統制備，其包括以下步驟：

A、采用高純金屬鋁作為等離子體濺射的靶材，基底正面作為待鍍膜的基底面，將基底加熱到一定溫度；

B、將反應室抽至一定的真空度；

C、通入一定流量的高純的氬氣；

D、采用射頻等離子體信號激發氬氣產生Ar等離子體束，并施加磁場使等離子體束發生偏轉；

E、在靶材施加偏置電壓，Ar等離子體束在偏置電壓作用下定向轟擊靶材激發出Al原子，Al原子在轟擊力作用下向基底面方向運動；

F、在反應室中通入一定流量的氧氣，被Ar等離子體束轟擊出的Al原子與氧氣反應生成Al₂O₃沉積在硅片正面，形成Al₂O₃鈍化膜。