CN101916798A - 晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，包括如下步骤：(1)采用磷扩散的方法对P型硅片进行重掺杂，形成P-N+结；(2)在步骤(1)得到的硅片所需的非电极区用酸性溶液或酸性浆料进行化学腐蚀，形成浅掺杂N区；(3)清洗上述硅片，去除残余的化学溶液及残留物，即得到所述晶体硅太阳能电池选择性发射极结构。本发明的工艺步骤简单，可以利用现有的设备来实现，因而具有良好的工业实用性，适于制备选择性发射极结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池的制备方法，具体涉及一种晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法。
背景技术
目前，常规能源的持续使用带来了能源紧缺以及环境恶化等一系列经济和社会问题，发展太阳能电池是解决上述问题的途经之一。因此，世界各国都在积极开发太阳能电池，而高转换效率、低成本是太阳能电池发展的主要趋势，也是技术研究者追求的目标。
目前，在各类太阳能电池中，晶体硅太阳能电池占了90％的市场份额，其中单晶硅电池的转化效率超过了17％，多晶硅电池转化效率也超过16％。如何在成本追加不太多的前提下，较大幅度提高转化效率是大家关注的目标。其中，选择性发射极(Selective Emitter)结构是一个非常好的选择，其具体结构是：(1)在电极栅线以下及其附近区域形成重掺杂区，以提高开路电压，降低接触电阻，提高填充因子；(2)在非栅线区域形成浅掺杂区，以获得较好的表面钝化效果，提高短波响应和载流子收集率，从而提高短路电流。
然而，目前实际应用于工业生产的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法都需要进行两次扩散工艺，以分别形成重掺杂和浅掺杂区。显然，两次扩散工艺需要较多的工序与设备，很大程度上提高了生产成本；此外，多次高温扩散会对硅片的少子寿命产生负面影响，限制了转化效率的进一步提升。
针对上述问题，出现了制备选择性发射极结构的单步扩散法，如中国发明专利申请CN101022140A公开了一种实现晶体硅太阳能电池选择性发射区的方法，先在硅片上均匀沉积含磷物质作为磷源，然后通过激光选择性加热在硅片表面局部形成重掺杂区域，最后将硅片进行整体热处理形成轻扩散区域。然而，上述方法需要额外使用激光设备，成本较高，一般只停留在实验室阶段，工业实用性较差。
发明内容
本发明目的是提供一种适于工业应用的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用磷扩散的方法对P型硅片进行重掺杂，形成P-N+结；
(2)在步骤(1)得到的硅片所需的非电极区用酸性溶液或酸性浆料进行化学腐蚀，形成浅掺杂N区；
(3)清洗上述硅片，去除残余的化学溶液及残留物，即得到所述晶体硅太阳能电池选择性发射极结构。
上文中，所述P型硅片可以是单晶硅片或多晶硅片。所述步骤(1)中的磷扩散方法可以采用现有的工艺，例如可以用POCl3为液态源的管式扩散、离子注入、或者用喷涂(Spray)/打印(Inkjet print)含磷液体再进行链式(Inline)扩散。
优选的技术方案，所述步骤(1)中重掺杂得到的N+区的方块电阻为10～40Ω/□。
所述步骤(2)中的酸性溶液或酸性浆料是现有技术，其主要成分是磷酸，可以选用市售产品。
上述技术方案中，所述步骤(2)中化学腐蚀采用丝网印刷或喷涂打印的方法。
上述技术方案中，所述步骤(2)中化学腐蚀的时间为30秒至20分钟。
上述技术方案中，所述步骤(2)形成的浅掺杂N区的方块电阻为50～150Ω/□。
上述技术方案中，所述步骤(2)中化学腐蚀的温度为常温。或者为100～450℃。
所述步骤(3)中的清洗步骤，所用清洗液可以为纯水，或者浓度为0.1～2％的氢氧化钾；可以使用超声、喷淋或两者结合的清洗方式；温度控制在20～80℃为佳。
上述硅片后续可以采用常规制备方法制备得到选择性发射极结构晶体硅太阳电池。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明开发了一种新的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其工艺步骤简单，可以利用现有的设备来实现，因而具有良好的工业实用性，适于推广应用。
2.相对于现有的两次扩散工艺，本发明的工艺简单，节省了生产成本，避免了多次高温扩散会对硅片的少子寿命产生负面影响，适合选择性发射极结构的规模化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
一种晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，包括如下步骤：
(1)以POCl3为液态源，对制绒后的单晶P型硅片做均匀磷扩散，制备P-N+结，制备的N+区方块电阻为20Ω/□；
(2)采用丝网印刷的方式，将酸性浆料印刷至所需的非电极区；
(3)经过250℃加热5分钟，酸性浆料可将N+区蚀刻成为浅掺杂N区，
(4)将上述硅片用0.5％的氢氧化钾在40℃下超声清洗5分钟，随后进行去离子纯水漂洗10分钟，最后进行5分钟去离子纯水喷淋，甩干；即得到所述晶体硅太阳能电池选择性发射极结构。
经测试，最终得到的选择性发射级结构的特征是：N+区方块电阻为20Ω/□，N区方块电阻为90Ω/□。
实施例二
一种晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，包括如下步骤：
(1)以POCl3为液态源，对制绒后的多晶P型硅片做均匀磷扩散，制备P-N+结，制备的N+区方块电阻为30Ω/□；
(2)采用打印喷涂的方式，将酸性液体打印至所需的非电极区；
(3)经过350℃加热8分钟，酸性浆料可将N+区蚀刻成为浅掺杂N区；
(4)将上述硅片用60℃去离子纯水喷淋超声清洗5分钟，随后进行去离子纯水漂洗10分钟，最后进行5分钟去离子纯水喷淋，甩干；即得到所述晶体硅太阳能电池选择性发射极结构。
经测试，最终得到的选择性发射级结构的特征是：N+区方块电阻为30Ω/□，N区方块电阻为100Ω/□。
Claims (7)
1.一种晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用磷扩散的方法对P型硅片进行重掺杂，形成P-N+结；
(2)在步骤(1)得到的硅片所需的非电极区用酸性溶液或酸性浆料进行化学腐蚀，形成浅掺杂N区；
(3)清洗上述硅片，去除残余的化学溶液及残留物，即得到所述晶体硅太阳能电池选择性发射极结构。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中重掺杂得到的N+区的方块电阻为10～40Ω/□。
3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中化学腐蚀采用丝网印刷或喷涂打印的方法。
4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中化学腐蚀的时间为30秒至20分钟。
5.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)形成的浅掺杂N区的方块电阻为50～150Ω/□。
6.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中化学腐蚀的温度为常温。
7.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中化学腐蚀的温度为100～450℃。
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