CN101764173A - 二段式太阳能电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种二段式太阳能电池的制造方法，包括：制造基板；在基板上形成掩膜层，并在所述掩膜层表面制成开口；在掩膜层下方植入杂质，且位于所述开口处的杂质浓度高于位于非开口处的杂质浓度；进行杂质活化；在表面形成反射防止膜并形成电极。本发明仅采用一次离子植入结合一次热扩散技术。通过控制掩膜层的厚度来控制不同区域植入掺杂离子的浓度，使电极下方形成高浓度层，其他区域形成低浓度层，然后经过热扩散激活植入的离子。本发明提出的方法，能够仅采用一次植入和热扩散，实现与现有的二段式太阳能电池相同的技术参数，具有更好的接触电阻、较高的转换效率，同时又能减少生产工艺步骤、降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的制造方法，特别是指一种二段式太阳能电池的制造方法。
背景技术
随着人类的科学技术的发展，人类社会对于能源的依赖越来越严重。而煤炭、石油等能源又是不可再生的，因此现代科学技术对于太阳能这种清洁、高效、可再生的能源越来越重视。
太阳能电池是将太阳能转化为电能的设备，随着半导体技术的发展，太阳能电池技术也发展迅速。
早期的太阳能电池是采用组合热扩散法与网版印刷的方法。在P型硅上用以热扩散法形成N型扩散层。该方法仅采用一次热扩散，步骤简单，但不能有效降低接触电阻，无法得到较高的转换效率。
目前采用的二段式太阳能电池的制造方法是采用两次掩膜热扩散。即：先在电极下方形成高浓度扩散层；然后是使受光面其余部分形成低浓度扩散层。电极下方含有高浓度掺杂剂的高浓度扩散层(也就是射极层)，获得低欧姆接触。同时降低受光面的其他部分扩散层的表面浓度，抑制受光面的电极以外的部分的表面再结合以及射极内的再结合。
这种二段式太阳能电池制造方法的缺点是：最少要进行二次的掩膜热扩散工艺，不仅烦杂且增加成本。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷和问题，本发明的目的是提出一种二段式太阳能电池制造方法，能够具有更好的接触电阻、较高的转换效率，同时又能减少生产工艺步骤、降低成本。
本发明提出了一种二段式太阳能电池制造方法，包括：
步骤1、制造基板；
步骤2、在基板上形成掩膜层，并在所述掩膜层表面制成开口；
步骤3、在掩膜层下方植入杂质，并使位于所述开口处的杂质浓度高于位于非开口处的杂质浓度；
步骤4、进行杂质活化；
步骤5、在表面形成反射防止膜并形成电极。
作为上述技术方案的优选，所述步骤1具体为：
步骤11、将基板以碱性溶液进行清洗，并通过蚀刻祛除表面的切片损伤；
步骤12、在基板表面形成纹路。
作为上述技术方案的优选，所述步骤12中在基板表面形成纹路的方法为：通过湿蚀刻在基板表面形成凹凸的纹路；或是通过反应离子蚀刻法形成随机纹路。
作为上述技术方案的优选，所述步骤2具体为：
步骤21、通过氧化在所述基板表面形成氧化膜以作为掩膜层；
步骤22、在预设为电极的区域，对掩膜层进行处理以形成开口。
作为上述技术方案的优选，所述步骤3具体为：在步骤2的基础上，植入杂质，从而在基板上形成杂质扩散层；并使位于所述开口处的杂质浓度高于位于非开口处的杂质浓度。
作为上述技术方案的优选，所述步骤3中，其中植入杂质的能量和剂量根据所需形成的扩散层的浓度和深度以及掩膜层的厚度来决定。
作为上述技术方案的优选，所述步骤4具体为：
通过高温扩散实现杂质活化。
作为上述技术方案的优选，步骤4与步骤5之间还包括：
步骤4’、去除所述掩膜层。
作为上述技术方案的优选，所述步骤5具体为：
步骤51、在表面通过沉积或等离子体CVD法或真空蒸渡法形成反射防止膜，所述反射防止膜为氮化硅膜或氧化膜或二氧化钛膜或氧化锌膜；
步骤52、使用网版印刷法或真空蒸镀法或溅镀法生成电极。
作为上述技术方案的优选，所述基板为P型基板，所述杂质为N型杂质；或所述基板为N型基板，所述杂质为P型杂质。
本发明提出了一种二段式太阳能电池制造方法，包括：1、制造基板；2、在基板上形成掩膜层，并在所述掩膜层表面制成开口；3、在掩膜层下方植入杂质，且位于所述开口处的杂质浓度高于位于非开口处的杂质浓度；4、进行杂质活化；5、在表面形成反射防止膜并形成电极。本发明采用一次植入及热扩散技术，并能够通过控制掩膜层的厚度来控制不同区域植入不同浓度的掺杂离子，使电极下方形成高浓度层，其他区域形成低浓度层，然后经过热扩散激活植入的离子。本发明提出的方法，能够采用一次植入及热扩散，实现与现有的二段式太阳能电池相同的技术参数，具有更好的接触电阻、较高的转换效率，同时又能减少生产工艺步骤、降低成本。
附图说明
图1为应用本发明优选实施例提出的方法在P型硅基板上形成纹路后的结构示意图；
图2为应用本发明优选实施例提出的方法在P型硅基板上形成掩膜层后的结构示意图；
图3为应用本发明优选实施例提出的方法在掩膜层上形成开口后的结构示意图，开口部位为后续制作电极的所在位置；
图4为应用本发明优选实施例提出的方法在掩膜层下植入N型杂质后的结构示意图；
图5为应用本发明优选实施例提出的方法去除掩膜层后的结构示意图；
图6为应用本发明优选实施例提出的方法在表面形成反射防止膜后的结构示意图；
图7为应用本发明优选实施例提出的方法形成电极后的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步说明。
本发明优选实施例提出的二段式太阳能电池制造方法，包括以下步骤：
一种二段式太阳能电池制造方法，包括：
步骤1、制造基板；
步骤2、在基板上形成掩膜层，并在所述掩膜层表面制成开口；
步骤3、在掩膜层下方植入杂质，并使位于所述开口处的杂质浓度高于位于非开口处的杂质浓度；
步骤4、进行杂质活化；
步骤5、在表面形成反射防止膜并形成电极。
采用上述方法，使用一次植入及热扩散技术就可以实现与现有的二段式太阳能电池制造方法相同的效果。同时能够通过控制掩膜层的厚度来控制不同区域植入不同浓度的掺杂离子，使电极下方形成高浓度层，其他区域形成低浓度层，然后经过热扩散激活植入的离子。其中，可以先制造P型基板，然后在基板上植入N型杂质后进行扩散；也可以制造N型基板，然后在基板上植入P型杂质后就行扩散。
同时本发明还提出了上述优选实施例的更优选方案，具体为：
其中，在步骤1中制造基板的方法有多种，本发明优选实施例中采用的方法为：
步骤11、将基板以碱性溶液进行清洗，并通过蚀刻祛除表面的切片损伤；
步骤12、在基板表面形成纹路。
在步骤12中，在基板表面形成纹路可以为：通过湿蚀刻在基板表面形成凹凸的纹路；或是通过反应离子蚀刻法形成随机纹路。
其中，在步骤2中形成掩膜层及开口的方法有多种，本发明优选实施例中采用的方法为：
步骤21、通过氧化在所述基板表面形成氧化膜以作为掩膜层；
步骤22、根据预设的图案对掩膜层进行处理以形成开口。
其中，在步骤4中实现杂质活化的方法可以为：通过高温扩散实现杂质活化。
在步骤4与步骤5之间还包括：去除所述掩膜层。这样在去除低浓度区域的氧化层时，将使该区域的杂质浓度进一步降低，这样可以提高太阳能电池的转换效率。
在步骤5中，形成电极的方法可以具体为：
步骤51、在表面通过沉积或等离子体CVD法或真空蒸渡法形成反射防止膜，所述反射防止膜为氮化硅膜或氧化膜或二氧化钛膜或氧化锌膜等；
步骤52、使用网版印刷法或真空蒸镀法或溅镀法生成电极。
下面结合附图，对本发明优选实施例中一个完整的优选流程进行说明，在本实施例中采用P型基板植入N型杂质为例，本领域内技术人员可以理解采用N型基板植入P型杂质的步骤是相同的。该实施例具体包括：
步骤a、将P型硅基板以碱性溶液进行清洗，并通过蚀刻祛除表面的切片损伤；
步骤b、通过湿蚀刻在P型硅基板表面形成凹凸的纹路；或是通过反应离子蚀刻法形成随机纹路；以使可见光在受光面上进行二次以上的反射，从而降低可见光的反射率；其纹路如图1所示；
步骤c、通过氧化方法在所述P型基板表面形成氧化膜以作为离子植入的掩膜层；掩膜层的厚度须根据所需形成的扩散层浓度并结合植入离子的能量和剂量来决定；掩膜层结构如图2所示；
步骤d、根据预设的图案对掩膜层进行处理以形成开口，所述开口贯穿所述掩膜层；开口形状如图3所示；当然所述开口可以为线性开口，当然开口也可以为其他形状；
步骤e、在掩膜层下方植入N型杂质，并使位于所述开口处的N型杂质浓度高于位于非开口处的N型杂质浓度；如图4所示，由于在步骤d中在掩膜层表面形成了贯穿掩膜层的开口，在植入N型杂质时在开口处N型杂质的浓度就会高于非开口处；同时也可以通过控制掩膜层厚度及开口深度来控制N型杂质的浓度差；
步骤f、通过高温扩散，对植入的杂质进行活化；
步骤g、洗去氧化层；如图5所示，去除氧化层的过程将会使低浓度区域的N型杂质的浓度进一步降低；
步骤h、在表面形成反射防止膜，这层膜也兼做表面保护膜，厚度在70nm～100nm左右；可以采用沉淀氮化硅的方式形成反射防止膜，也可以采用等离子体CVD法或是真空蒸镀法来形成反射防止膜，膜的材料除了氮化硅外，还可以为氧化膜、二氧化钛膜、氧化锌等材料均可；
步骤1、在表面形成电极；电极的形成可以采用真空蒸渡法、溅镀法、网版印刷法。
其中步骤1中，以网版印刷法为例：首先采用网版印刷设备在不透光的背面涂布浆料，浆料可以为铝一类的金属，并使之干燥；在受光面采用网版印刷设备以梳妆电极图样的印刷版印刷上银电极，并使之干燥；这样形成的电极位于高浓度区域上，厚度一般为80nm左右。最后通过热处理进行烧结，形成BSF层、背面电极以及表面梳妆电极。
其中，在步骤c中，掩膜层的厚度须根据所需形成的扩散层浓度并结合植入离子的能量和剂量来决定，以便于精确控制。其仅为本发明的一个优选实施例，而本发明仅需在基板表面形成掩膜层即可实现发明目的。
当然，采用上述优选技术方案只是为了便于理解而对本发明进行的举例说明，本发明还可有其他实施例，本发明的保护范围并不限于此。在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种二段式太阳能电池制造方法，包括：
步骤1、制造基板；
步骤2、在基板上形成掩膜层，并在所述掩膜层表面制成开口；
步骤3、在掩膜层下方植入杂质，并使位于所述开口处的杂质浓度高于位于非开口处的杂质浓度；
步骤4、进行杂质活化；
步骤5、在表面形成反射防止膜并形成电极。
2.根据权利要求1所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
步骤11、将基板以碱性溶液进行清洗，并通过蚀刻祛除表面的切片损伤；
步骤12、在基板表面形成纹路。
3.根据权利要求2所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，所述步骤12中在基板表面形成纹路的方法为：通过湿蚀刻在基板表面形成凹凸的纹路；或是通过反应离子蚀刻法形成随机纹路。
4.根据权利要求1所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
步骤21、通过氧化在所述基板表面形成氧化膜以作为掩膜层；
步骤22、在预设为电极的区域，对掩膜层进行处理以形成开口。
5.根据权利要求1所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，所述步骤3具体为：在步骤2的基础上，植入杂质，从而在基板上形成杂质扩散层；并使位于所述开口处的杂质浓度高于位于非开口处的杂质浓度。
6.根据权利要求5所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，所述步骤3中，其中植入杂质的能量和剂量根据所需形成的扩散层的浓度和深度以及掩膜层的厚度来决定。
7.根据权利要求1所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
通过高温扩散实现杂质活化。
8.根据权利要求1所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，步骤4与步骤5之间还包括：
步骤4’、去除所述掩膜层。
9.根据权利要求1所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
步骤51、在表面通过沉积或等离子体CVD法或真空蒸渡法形成反射防止膜，所述反射防止膜为氮化硅膜或氧化膜或二氧化钛膜或氧化锌膜；
步骤52、使用网版印刷法或真空蒸镀法或溅镀法生成电极。
10.根据权利要求1至9任一项所述的二段式太阳能电池制造方法，其特征在于，所述基板为P型基板，所述杂质为N型杂质；或所述基板为N型基板，所述杂质为P型杂质。
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| CN200810189249A CN101764173A (zh) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 二段式太阳能电池的制造方法 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103515477A (zh) * | 2012-06-22 | 2014-01-15 | Lg电子株式会社 | 制造太阳能电池及其掺杂层的方法 |
| CN103618027A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-03-05 | 中电电气（南京）光伏有限公司 | 利用离子注入形成选择性掺杂和制备高效晶体硅太阳能电池的方法 |
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2008
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Open date: 20100630 |