CN101976702B - 选择性发射极太阳能电池的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能晶体硅电池PN结的精细制造工艺并提出了一种新型的电池结构，其工艺步骤：硅片清洗制绒、扩散、HF溶液酸洗并去除硅片表面的氧化膜；制备氮化硅掩膜；将晶体硅太阳能电池放入HF、HNO3、H2SO4的混合溶液中，去除硅片边缘的N型层；利用氮化硅掩膜的作用进行选择性地腐蚀；对晶体硅太阳能电池进行后处理过程，在硅片表面进行PECVD镀膜、印刷、烧结并测试，形成一片完整的电池。本发明的工艺制备发射极太阳能电池，可以实现发射极有选择性的轻重掺的结果，成本低，工艺简单，适合大规模生产。

Description

选择性发射极太阳能电池的制造工艺
技术领域
本发明涉及发射极太阳能电池，尤其是一种选择性发射极太阳能电池的制造工艺。 
背景技术
目前选择性发射极电池(SE电池)的传统工艺主要还是采取掩膜两次扩散法。很少厂家和研究机构在做反腐蚀法方面的研究，主要是因为：一、反腐蚀法对与腐蚀速率和稳定性要求非常高；二、对于太阳能电池PN结而言，从表面腐蚀的方法调整表面浓度和结深的方法过与硬板和单一；三、传统的发射极电池一般都只考虑到电极下方的欧姆接触而忽略了栅线间电流传导的横向电阻变大问题。查看各种专利文献，与这方面的研究也仅仅是停留在对方法的简述，没有谈到效率方面的提升以及可以量产等关键信息，所以传统的掩膜两部扩散法的SE电池效率难以实现本质的突破。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种生产生本极低，易实现大规模量产的选择性发射极太阳能电池的制造工艺。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种选择性发射极太阳能电池的制造工艺，其工艺步骤为： 
一、对晶体硅太阳能电池进行扩散：将硅片清洗制绒，通过气流比和温度数对硅片进行POCL3液体的扩散，再将硅片放入使用HF溶液中进行浸泡，去除硅片表面的氧化膜； 
二、对晶体硅太阳能电池的发射极掩膜进行制造：准备好与发射极网板相匹配的掩膜板并固定到平板PECVD石墨框上，进行PECVD镀膜.对需要镀膜的地方镀上膜厚和折射率都合理的氮化硅膜(SINx)，氮化硅掩膜厚度为30-50nm，折射率为2.15-2.25； 
三、对完成上述2个工序的晶体硅太阳能电池进行选择性腐蚀：先将晶体硅太阳能电池放入HF、HNO3、H2SO4的混合溶液中，去除硅片四周的N型层，使得太阳能电池P型层和N型层相对绝缘，再用常温下的10％的碱或者氨水和双氧水的混合液对硅片的表面进行清洗，选择性地微腐蚀掉表面的发射极，然后通过5％的HF漂洗硅片，去除硅片表面氧化硅掩膜的残留； 
四、对完成上述3个工序的晶体硅太阳能电池的后处理过程：在硅片表面进行PECVD镀膜，然后进行印刷、烧结并进行测试，形成发射极电池，在进行印刷电极的时候使得正面银栅线匹配重掺杂区域。 
选择性发射极太阳能电池，具有细栅线，所述的发射极电池还具有与细栅线垂直设置的重掺杂横条，细栅线与重掺杂横条将电池分为重掺杂区域和轻掺杂区域。 
本发明的有益效果是，本发明的工艺所制备的选择性发射极太阳能电池，可以非常简单地实现发射极有选择性的轻重掺的结果，并且成本很低，工艺简单，适合大规模的生产；在传统的选择性发射极电池的结构基础上，本发明提出了一种新的电池结构，在栅线间高阻区域也间隔得导入了重掺区域，可以有效地降低电流横向传导电阻，并且这些重掺区域受到了良好的钝化，可以起到良好地收集传导电流的效果，充当了发射极的“隐形导线”，并且可以节省正面银栅线印刷的数量，节省了成本。 
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。 
图2为本发明选择性发射极太阳能电池的结构示意图。 
图中：1.细栅线，2.重掺杂横条，3.重掺杂区域，4.轻掺杂区域。 
具体实施方式
一种选择性发射极太阳能电池的制造工艺，其工艺步骤为： 
一、对晶体硅太阳能电池进行扩散：将硅片清洗制绒，通过气流比和温度数对硅片进行POCL3液体的扩散，再将硅片放入使用HF溶液中进行浸泡，去除硅片表面的氧化膜，进行干燥处理； 
二、对晶体硅太阳能电池的发射极掩膜进行制造：准备好与发射极网板相匹配的掩膜板并固定到平板PECVD石墨框上，掩膜板的材料为金属不锈钢或者石英，进行PECVD镀膜.对需要镀膜的地方镀上膜厚和折射率都合理的氮化硅膜(SINx)，因为掩膜板的阻挡，表面进行的镀膜也是一种选择性镀膜； 
三、对完成上述2个工序的晶体硅太阳能电池进行选择性腐蚀：先将晶体硅太阳能电池放入HF、HNO3、H2SO4的混合溶液中，去除硅片四周的N型层，使得太阳能电池P型层和N型层相对绝缘，再用常温下的低浓度碱或者氨水和双氧水的混合液对硅片的表面进行清洗，由于氮化硅的阻挡，不需要腐蚀的发射极部分被保留下来，而其他部分的发射极被微弱地腐蚀掉一层.最后通过HF酸漂洗硅片，去除硅片表面氧化硅掩膜的残留，以使得发射极表面状况一致； 
四、对完成上述3个工序的晶体硅太阳能电池的后处理过程：在硅片表面进行PECVD镀膜，然后进行印刷、烧结并进行测试，形成发射极电池，在进行印刷电极的时候必须使得正面银栅线匹配重掺杂区域。 
实施例： 
采用156*156多晶片400片，先利用POCL3液态磷源扩散在清洗制绒后的硅片表面均匀地形成N型层，方块电阻在20-25Ω/m2之间，重掺杂扩散工艺方案为：大氮流量：16slm，小氮(POCL3)流量：1500sccm，氧气流量：500sccm，通磷时间25分钟，通磷温度850℃-880℃，完成扩散后，采用了1％的HF溶液浸 泡硅片，并吹干，浸泡时间为30s。 
对硅片发射极进行氮化硅掩膜制备：氮化硅掩膜厚度为30-50nm，折射率为2.15-2.25。 
对以上烘干后的硅片进行后清洗，在后清洗中第一道是HF，HNO3，H2SO4的混合液，作用是刻蚀掉扩散时导致的四周的N型层，第二道是低温碱，采用了20℃的浓度为10％的KOH，对其表面进行漂洗，漂洗时间为50-70s，非掩膜区域方阻均匀地增加到100-110Ω，而有掩膜区域的方阻仍然为20-25Ω/m2，对其进行第三道HF的清洗，去除掉表面所有的氧化膜掩膜，HF浓度为8％，时间为55s，硅片吹干后直接下料。 
对硅片进行后道处理，镀膜，印刷电极和烧结，测试，分选，准备制作组件，镀膜采用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)法直接进行镀氮化硅，膜厚为85-90nm，折射率为2.05-2.15，在印刷电极时，采取了发射极电池的网板，印刷完后，进行烧结，烧结中电池片在800℃的实际温度下3s左右，以便形成良好的欧姆接触，然后进行测试，完成电池片一共有380片，测试结果如下： 
  E   Pmpp   Umpp   Impp   Uoc   Isc   Rs   Rsh   FF   NCell   Irev1   Irev2
  1024   4.635   0.522   8.742   0.629   9.305   0.003   103.0   79.1   19.05％   0.04   0.17
内量子测试显示新SE工艺下的短波响应大大增强，整体也有增强，该电池片同档位的部分组成4个组件，组件平均功率达到260W。 
如图1所示的选择性发射极太阳能电池，具有细栅线1，发射极电池还具有与细栅线1垂直设置的重掺杂横条2，细栅线1与重掺杂横条2将电池分为重掺杂区域3和轻掺杂区域4。 
完成晶体硅太阳能电池的发射极掩膜进行制造所用的氧化硅掩膜网板，由3根宽度为2.5mm的主栅线、59根宽度为0.1mm的垂直细栅线和119根宽度为 0.08mm的平行细栅线组成的。 
完成晶体硅太阳能电池的后处理过程时使用的发射极网板，由3根宽度为1.8mm的主栅线和59根细栅线组成。 
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限与说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。 

Claims (1)

1.一种选择性发射极太阳能电池的制造工艺，其工艺步骤为：
一、对晶体硅太阳能电池进行扩散：将硅片清洗制绒，通过气流比和温度的控制对硅片进行POCL3气体的扩散，再将硅片放入5％的HF溶液中进行浸泡，去除硅片表面的氧化膜；
二、对晶体硅太阳能电池的发射极掩膜进行制备：准备好与发射极网板相匹配的掩膜板，并固定到PECVD机台石墨框上，进行PECVD镀膜，对需要镀膜的地方镀上膜厚和折射率都合理的氮化硅膜，氮化硅掩膜厚度为30-50nm，折射率为2.15-2.25；
三、对完成上述2个工序的晶体硅太阳能电池进行选择性腐蚀：将晶体硅太阳能电池放入HF、HNO3、H2SO4的混合溶液中，去除硅片四周的N型层，使得太阳能电池P型层和N型层相对绝缘，再用常温下的10％的碱或者氨水和双氧水的混合液对硅片的表面进行清洗，选择性地微腐蚀掉表面的发射极，然后通过5％的HF漂洗硅片，去除硅片表面氧化硅掩膜的残留；
四、对完成上述3个工序的晶体硅太阳能电池的后处理过程：在硅片表面进行PECVD镀膜，然后进行印刷、烧结并进行测试，形成完整的电池，在进行印刷电极的时候使得正面银栅线匹配重掺杂区域。
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