CN101937940B - 印刷磷源单步扩散法制作选择性发射结太阳电池工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及印刷磷源单步扩散法制作选择性发射结太阳电池工艺，将硅片清洗制绒之后进行丝网印刷含磷的纳米Si浆料，在200～350℃下烘干20分钟，脱除溶剂后，得到的含磷的氧化层的厚度为30～100纳米；扩散前实施BOE和SC1清洗去除70％的表面磷浆；将硅片放入扩散炉中，加入POCl3气源，加热到800～1000℃的温度范围，硅片在含磷的纳米浆料的栅线地方形成重扩散，形成较高表面浓度的重掺杂区，在其他区域形成浅扩散区。本发明采用丝网印刷含磷的纳米浆料，通过高温加热进行扩散，在与栅线接触位置形成重掺，在其它区域进行轻掺。在扩散均匀性控制较好的前提下，效率可达18.5％以上。
Description
技术领域
本发明涉及选择性发射结太阳能电池工艺的实现方法和电池的制备，尤其是涉及一种印刷磷源单步扩散法制作选择性发射结晶体硅太阳电池工艺。
背景技术
选择性发射结太阳电池，即在电极接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂。这样的结构可降低扩散层复合提高短波响应，同时减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高转换效率。由于选择性发射极太阳电池独特的电池结构特点，已成为国内外的研究热点。传统的实现工艺有：光刻掩膜技术(lithographic masking)、反腐蚀技术(etching back)，以及二次扩散法和其他掩膜方法。光刻掩模技术以及反腐蚀技术，复杂的工艺影响了工艺效率，提高了生产成本，是不能被强调简约和低成本的太阳电池企业所接受的，而其他的方法如二次扩散法和其他掩膜方法，也使工艺的复杂性大大增加，成本的增加和效率的下降不足以弥补电池效率增加的收益，限制了其工业化的应用，越来越多的研究取向于简化的工艺和实现方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种印刷磷源单步扩散法制作选择性发射结晶体硅太阳电池工艺，单次扩散实现选择性发射极的制作，提高电压电流以及效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种印刷磷源单步扩散法制作选择性发射结太阳电池工艺，将硅片清洗制绒之后进行丝网印刷含磷的纳米浆料，在200～350℃下烘干20分钟，脱除溶剂后，得到的含磷的氧化层的厚度为30～100纳米；扩散前实施BOE和SC1清洗去除70％的表面磷浆；将硅片放入扩散炉中，加入POCl3气源，加热到800～1000℃的温度范围，硅片在含磷的纳米浆料的栅线地方形成重扩散，形成较高表面浓度的重掺杂区，在其他区域形成浅扩散区。
进一步地，所述的含磷的纳米浆料为含磷的纳米Si浆料。
这样就在单步扩散中实现高低掺杂，得到在栅线处重掺杂及栅线之间轻掺杂的扩散效果，从而实现选择性发射极的结构，而不附加其他的工艺步骤，形成选择性发射结。
本发明的有益效果是：丝网印刷含磷的纳米浆料，通过高温加热进行扩散，在与栅线接触位置形成重掺，在其它区域进行轻掺。在扩散均匀性控制较好的前提下，效率可达18.5％以上。
选择性发射结电池结构的优点是可以提高太阳电池的开路电压Voc，短路电流Isc和填充因子F.F.，从而使电池获得高的光电转换效率。而这样的好处正是在太阳电池不同的区域中形成掺杂浓度高低不同、扩散深浅不同所带来的。
1)在活性区形成低掺杂浅扩散区：
在此区低掺杂可以降低少数载流子的体复合几率，且可以进行较好的表面钝化，降低少数载流子的表面复合几率，从而减小电池的反向饱和电流，提高电池的开路电压Voc和短路电流Isc。另外，因越靠近太阳电池的表面，光生载流子的产生率越高，而越靠近扩散结光生载流子的收集率越高，故浅扩散结可以在高载流子产生率的区域获得高的收集率，提高电池的短路电流Isc。
2)在电极栅线底下及其附近形成高掺杂深扩散区：
在此区高掺杂，做电极时容易形成欧姆接触，且此区域的体电阻较小，从而降低太阳电池的串联电阻，提高电池的填充因子F.F.。杂质深扩散可以加深加大横向n+/p结，而横向n+/p结和在低掺杂区和高掺杂区交界处形成的横向n+/n高低结可以提高光生载流子的收集率，从而提高电池的短路电流Isc。另外，深结可以防止电极金属向结区渗透，减少电极金属在禁带中引入杂质能级的几率。
具体实施方式
一种印刷磷源单步扩散法制作选择性发射结晶体硅太阳电池工艺，将硅片清洗制绒之后，将硅片清洗制绒之后进行丝网印刷含磷的纳米Si浆料，在230℃下烘干20分钟，脱除溶剂后，得到的含磷的氧化层的厚度为30～100纳米；扩散前实施BOE和SC1清洗去除70％的表面磷浆；将硅片放入扩散炉中，加入POCl3气源，加热到800℃～1000℃的温度范围，扩散后场区方阻为70～100ohm/sq，在印刷磷浆的栅线部分的方阻为30～50ohm/sq。扩散完成之后将硅片表面的PSG去掉，然后采用CVD设备在硅片表面镀一层氮化硅的薄膜，镀膜温度为200℃～500℃，膜厚为80nm，然后用丝网印刷技术做精准对准印刷Ag电极，形成选择性发射结电池结构。
Claims (2)
1.印刷磷源单步扩散法制作选择性发射结太阳电池工艺，其特征在于：将硅片清洗制绒之后进行丝网印刷含磷的纳米浆料，在200～350℃下烘干20分钟，脱除溶剂后，得到的含磷的氧化层的厚度为30～100纳米；扩散前实施BOE和SC1清洗去除70％的表面磷浆；将硅片放入扩散炉中，加入POCl3气源，加热到800～1000℃的温度范围，硅片在含磷的纳米浆料的栅线地方形成重扩散，形成较高表面浓度的重掺杂区，在其他区域形成浅扩散区。
2.根据权利要求1所述的印刷磷源单步扩散法制作选择性发射结太阳电池工艺，其特征在于：所述的含磷的纳米浆料为含磷的纳米Si浆料。
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