CN102013439B - 一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法，该太阳电池由银栅线电极、减反射膜、N型重掺杂深发射极N⁺⁺、P型晶体硅和铝背场构成；铝背场设在P型晶体硅的背面；多个银栅线电极均匀分布在P型晶体硅的正面，且相邻的银栅线电极之间的间距为0.1～1mm；在对应于银栅线电极下方的P型晶体硅中设有以液态源磷扩散方式制成的N型重掺杂深发射极N⁺⁺，该N型重掺杂深发射极N⁺⁺的结深为0.5～2μm；减反射膜覆盖在除银栅线电极之外的P型晶体硅的正面中。本发明是将N型低掺杂浅发射极N⁺去除，并通过调整N型重掺杂深发射极N⁺⁺的结深尺寸和银电极栅线间的距离尺寸，形成了单深结密栅线结构，不但减少了工艺、制造流程，降低了生产成本，而且还提高了太阳电池的效率。

Description

一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳电池，特别是涉及一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法。

背景技术

随着石油等不可再生资源的日益枯竭，太阳能等清洁、无污染的能源受到越来越大的重视，现有技术中的太阳电池，经过若干年的发展，已经越来越多地被应用于各个领域中，其优势也逐渐凸显出来。

目前比较普遍采用的是选择性发射极技术(Selective Emitter，简称SE)来制作太阳电池，现有技术的这种太阳电池的结构如图1所示，图中的箭头方向表示太阳光的照射方向，该太阳电池包括银栅线电极1′、减反射膜2′、N型低掺杂浅发射极N⁺3′、N型重掺杂深发射极N⁺⁺4′、P型晶体硅5′和铝背场6′。这种太阳电池在制作时，先是，用硝酸和氢氟酸为主的化学腐蚀液，对P型多晶硅片进行绒面制作，并去除硅片表面损伤层；或者用碱液对P型单晶硅片制绒，同时去除硅片表面损伤层；接着，将硅片放置于氧化炉中进行掩膜生长；然后，在正面印刷电极位置上用刻蚀性浆料在掩膜上开槽，并清洗；再接着，用三氯氧磷(POCl₃)液态源进行扩散制结；再然后，用氢氟酸(HF)溶液进行去磷硅玻璃清洗；再接着，用PECVD制作反射膜；再然后，用丝网印刷工艺形成正、反背面的栅线电极和铝背场；最后，对丝印后的硅片进行烧结处理。这种选择性发射极的太阳电池，具有两个重要特征，一是，在电极栅线下及其附近形成高掺杂深扩散区N⁺⁺；二是在其他受光区域形成低掺杂浅扩散区N⁺。在常规的选择性发射极(SE)结构中，栅线间的距离是1.5-3.0mm，高掺杂深扩散区的结深是0.3-0.5μm，低掺杂浅扩散区的结深是0.2-0.3μm。

用选择性发射极技术制作太阳电池，是P-N结晶体硅太阳电池生产工艺中可以实现较高效率的方法之一。这是因为，一方面低掺杂浅发射极N⁺减小了该结区和表面的少子复合速度，增大了少子的寿命，从而减少了太阳电池的饱和电流，提高了电池的开路电压V_oc和短路电流I_sc。另一方面，高掺杂深扩散极N⁺⁺容易形成欧姆接触，接触电阻R_c变小，从而降低太阳电池的串联电阻R_s，提高电池的填充因子F.F.。同时，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I_sc。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。以上所述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、扩散深浅不同而带来的。

正因为有如上的优点，因此，人们在采用选择性发射极技术来制作太阳电池的传统思维中，都具有在电极栅线下及其附近形成高掺杂深扩散区N⁺⁺和在其他受光区域形成低掺杂浅扩散区N⁺的这种结构。然而，选择性发射极技术本身也存在着如下的不足：一是，选择性发射极结构要求有较高的方阻，一般为70-150Ω/□，而采用常规传统形成的方阻一般只有40-60Ω/□；所以，这种结构还使得方阻均匀性差，对工艺控制要求高；二是，在制作过程中，选择性发射极结构采用的是深结、浅结分开的两步扩散法，所以就导致了工艺复杂和成本高的弊端；三是，因为即使是浅结，表面复合速度仍然很大，使得少子寿命短，这样使得太阳电池的效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法，是改变人们的传统思维方式，将人们认为选择性发射极技术中必不可少的N型低掺杂浅发射极N⁺和N型重掺杂深发射极N⁺⁺中的N型低掺杂浅发射极N⁺去除，并通过调整N型重掺杂深发射极N⁺⁺的结深尺寸和银电极栅线间的距离尺寸，形成了单深结密栅线结构，不但减少了工艺、制造流程，降低了生产成本，而且还提高了太阳电池的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单深结密栅线结构太阳电池，由银栅线电极、减反射膜、N型重掺杂深发射极N⁺⁺、P型晶体硅和铝背场构成；铝背场设在P型晶体硅的背面；多个银栅线电极均匀分布在P型晶体硅的正面，且相邻的银栅线电极之间的间距为0.1～1mm；在对应于银栅线电极下方的P型晶体硅中设有以液态源磷扩散方式制成的N型重掺杂深发射极N⁺⁺，该N型重掺杂深发射极N⁺⁺的结深为0.5～2μm；减反射膜覆盖在除银栅线电极之外的P型晶体硅的正面中。

所述的减反射膜的厚度为65～85nm。

所述的P型晶体硅厚度为80～300μm。

所述的P型晶体硅为单晶硅片或多晶硅片。

一种单深结密栅线结构太阳电池的制作方法，包括如下步骤：

A.采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在P型晶体硅的正面上沉积减反射膜(Si₃N₄)；

B.用激光的方法在步骤A所形成的减反射膜(Si₃N₄)上根据预先所设计的银栅线电极的分布方式开槽，使每个槽口对应于一个银栅线电极的分布位置；

C.采用三氯氧磷(POCl₃)液态源扩散方法在上述覆盖有减反射膜(Si₃N₄)的P型晶体硅上制作N型深发射结，使每个槽口下方的P型晶体硅形成具有一定结深度的N型重掺杂深发射极N⁺⁺；

D.用光诱导化学镀(LICP)工艺在已形成有N型重掺杂深发射极N⁺⁺的槽口中镀银而形成银栅线电极；

E.在上述已制成有银栅线电极的P型晶体硅的背面采用丝网印刷铝(Al)浆料方式并在网带炉中热退火形成铝背面电场。

所述的步骤D中，还包括用光诱导化学镀(LICP)工艺先在槽口中镀铜，然后再镀银。

在步骤B中，所述的预先所设计的银栅线电极的分布方式为均匀分布，且相邻的银栅线电极之间的间距为0.1～1mm。

在步骤C中，所述的N型重掺杂深发射极N⁺⁺的结深为0.5～2μm。

本发明的一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法，所制成的太阳电池，没有低掺杂浅结，只有重掺杂深结，且电极栅线间距较窄，间距在0.1～1mm之间，远小于常规间距。

本发明的有益效果是，由于采用了将人们认为选择性发射极技术中必不可少的N型低掺杂浅发射极N⁺和N型重掺杂深发射极N⁺⁺中的N型低掺杂浅发射极N⁺去除，并通过调整N型重掺杂深发射极N⁺⁺的结深尺寸和银电极栅线间的距离尺寸，来形成单深结密栅线结构，与现有技术的选择性发射极技术制成的太阳电池相比较，本发明不但具备了现有技术的选择性发射极技术的优势，还具有如下有益效果：

一，在本发明中，由于只有深结而无浅结，这样就使得太阳电池表面的复合速度降低，少子寿命变长，电池的效率得以提升。同时，也使得工艺、制造流程减少，生产成本降低。

二，本发明在单深结密栅线结构的太阳电池中采用较窄的电极栅线间距，这样就可以使横向电阻降低，从而减少串联电阻R_s，也就可以提高F.F.，使得了电池效率增大。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法不局限于实施例。

附图说明

图1是现有技术的太阳电池的结构示意图；

图2是本发明的太阳电池的结构示意图。

具体实施方式

参见图2所示，本发明的一种单深结密栅线结构太阳电池，由银栅线电极1、减反射膜2、N型重掺杂深发射极N⁺⁺3、P型晶体硅4和铝背场5构成；铝背场5设在P型晶体硅4的背面；多个银栅线电极1均匀分布在P型晶体硅4的正面，且相邻的银栅线电极4之间的间距为0.1～1mm；在对应于银栅线电极4下方的P型晶体硅中设有以液态源磷扩散方式制成的N型重掺杂深发射极N⁺⁺3，该N型重掺杂深发射极N⁺⁺3的结深为0.5～2μm；减反射膜2覆盖在除银栅线电极1之外的P型晶体硅4的正面中。图中的箭头方向表示太阳光的照射方向。

其中：

所述的减反射膜2的厚度为65～85nm；

所述的P型晶体硅4厚度为80～300μm；

所述的P型晶体硅4为可以为单晶硅片，也可以为多晶硅片。

本发明的一种单深结密栅线结构太阳电池的制作方法，包括如下步骤：

A.采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在P型晶体硅4的正面上沉积减反射膜(Si₃N₄)2；

B.用激光的方法在步骤A所形成的减反射膜(Si₃N₄)2上根据预先所设计的银栅线电极1的分布方式开槽，使每个槽口对应于一个银栅线电极1的分布位置；

C.采用三氯氧磷(POCl₃)液态源扩散方法在上述覆盖有减反射膜(Si₃N₄)2的P型晶体硅4上制作N型深发射结，使每个槽口下方的P型晶体硅形成具有一定结深度的N型重掺杂深发射极N⁺⁺3；

D.用光诱导化学镀(LICP)工艺在已形成有N型重掺杂深发射极N⁺⁺的槽口中镀银而形成银栅线电极1；

E.在上述已制成有银栅线电极1的P型晶体硅4的背面采用丝网印刷铝(Al)浆料方式并在网带炉中热退火形成铝背面电场5。

其中：

所述的步骤D中，还包括用光诱导化学镀(LICP)工艺先在槽口中镀铜，然后再镀银；

在步骤B中，所述的预先所设计的银栅线电极1的分布方式为均匀分布，且相邻的银栅线电极1之间的间距为0.1～1mm；

在步骤C中，所述的N型重掺杂深发射极N⁺⁺3的结深为0.5～2μm。

本发明的一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法，所制成的太阳电池，没有低掺杂浅结，只有重掺杂深结，且电极栅线间距较窄，间距在0.1～1mm之间，远小于常规间距。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种单深结密栅线结构太阳电池及其制作方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种单深结密栅线结构太阳电池，其特征在于：由银栅线电极、减反射膜、N型重掺杂深发射极N⁺⁺、P型晶体硅和铝背场构成；铝背场设在P型晶体硅的背面；多个银栅线电极均匀分布在P型晶体硅的正面，且相邻的银栅线电极之间的间距为0.1～1mm；在对应于银栅线电极下方的P型晶体硅中设有以液态源磷扩散方式制成的N型重掺杂深发射极N⁺⁺，该N型重掺杂深发射极N⁺⁺的结深为0.5～2μm，在N型重掺杂深发射极N⁺⁺之间的区域没有设发射结；减反射膜覆盖在除银栅线电极之外的P型晶体硅的正面中。

2.根据权利要求1所述的单深结密栅线结构太阳电池，其特征在于：所述的减反射膜的厚度为65～85nm。

3.根据权利要求1所述的单深结密栅线结构太阳电池，其特征在于：所述的P型晶体硅厚度为80～300μm。

4.根据权利要求1或3所述的单深结密栅线结构太阳电池，其特征在于：所述的P型晶体硅为单晶硅片或多晶硅片。

5.一种单深结密栅线结构太阳电池的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.采用等离子体增强化学气相沉积法在P型晶体硅的正面上沉积减反射膜；

B.用激光的方法在步骤A所形成的减反射膜上根据预先所设计的银栅线电极的分布方式开槽，使每个槽口对应于一个银栅线电极的分布位置；

C.采用三氯氧磷液态源扩散方法在上述覆盖有减反射膜的P型晶体硅上制作N型深发射结，使每个槽口下方的P型晶体硅形成具有一定结深度的N型重掺杂深发射极N⁺⁺；在N型重掺杂深发射极N⁺⁺之间的区域没有形成发射结；

D.用光诱导化学镀工艺在已形成有N型重掺杂深发射极N⁺⁺的槽口中镀银而形成银栅线电极；

E.在上述已制成有银栅线电极的P型晶体硅的背面采用丝网印刷铝浆料方式并在网带炉中热退火形成铝背面电场。

6.根据权利要求5所述的单深结密栅线结构太阳电池的制作方法，其特征在于：所述的步骤D中，还包括用光诱导化学镀(LICP)工艺先在槽口中镀铜，然后再镀银。

7.根据权利要求5所述的单深结密栅线结构太阳电池的制作方法，其特征在于：在步骤B中，所述的预先所设计的银栅线电极的分布方式为均匀分布，且相邻的银栅线电极之间的间距为0.1～1mm。

8.根据权利要求5所述的单深结密栅线结构太阳电池的制作方法，其特征在于：在步骤C中，所述的N型重掺杂深发射极N⁺⁺的结深为0.5～2μm。

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