CN102222726A - 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺 - Google Patents

采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN102222726A
CN102222726A CN2011101227080A CN201110122708A CN102222726A CN 102222726 A CN102222726 A CN 102222726A CN 2011101227080 A CN2011101227080 A CN 2011101227080A CN 201110122708 A CN201110122708 A CN 201110122708A CN 102222726 A CN102222726 A CN 102222726A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
crystalline silicon
ion implantation
technology
ibc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011101227080A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102222726B (zh
Inventor
蒋方丹
周平
蒋秀林
汤坤
单伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JA Solar Technology Yangzhou Co Ltd
Original Assignee
JA Solar Technology Yangzhou Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JA Solar Technology Yangzhou Co Ltd filed Critical JA Solar Technology Yangzhou Co Ltd
Priority to CN2011101227080A priority Critical patent/CN102222726B/zh
Publication of CN102222726A publication Critical patent/CN102222726A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102222726B publication Critical patent/CN102222726B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

一种采用离子注入法制作交错背接触晶体硅太阳能电池的工艺，含以下步骤：(1)选取晶体硅基体进行表面织构化；(2)在正面形成电性能与基体相同的同型掺杂层；(3)采用离子注入法在晶体硅背面形成相互交错的n+掺杂区域和p+掺杂区域；(4)对晶体硅基体背面的n+掺杂区域和p+掺杂区域进行绝缘；(5)进行退火以消除离子注入对晶体硅基体造成的晶格损伤，并进行热氧化形成SiOx氧化层；(6)在硅片正面形成钝化减反射膜；(7)在硅片背面形成钝化膜；(8)在背面形成发射极和基极的金属接触电极，经一次烧结形成金属电极与n+掺杂区域和p+掺杂区域的欧姆接触。该方法能精确控制掺杂浓度、深度和位置，工艺流程简单易操作。

Description

采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺
技术领域
本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺。
背景技术
光伏技术是一门利用大面积的p-n结二极管将太阳能转化为电能的技术，这个p-n结二极管叫做太阳电池。制作太阳电池的半导体材料都具有一定的禁带宽度，当太阳能电池受到太阳辐射时，能量超过禁带宽度的光子在太阳电池中产生电子空穴对，p-n结将电子空穴对分离，p-n结的非对称性决定了不同类型的光生载流子的流动方向，通过外部电路连接可以向外输出功率。这跟普通的电化学电池原理类似。图1给出一个p-型晶体硅太阳电池的基本结构。其中1为p型晶体硅，2为n++发射极，3为钝化减反射层，4为发射极(-)接触栅线， 5为背接触即基极(+) 。
在传统的太阳能电池中，如图1所示，发射极接触电极和基极接触电极分别制作在电池片的正面和背面，其中接触发射极的金属栅线电极是制作在接受阳光照射的正面，因此电池的部分表面被金属覆盖，这部分遮光面积不能参与吸收入射的太阳光，造成一部分光学损失。为了减少遮光损失，可以将部分或全部的正面金属栅线电极制作在电池片的背面。交错背接触（IBC）电池的设计就是将全部的正面金属栅线电极制作在电池片的背面，并且将接触发射极的电极和接触基极的电极交错分布，以便更有效的分离和收集光生载流子。由于IBC电池正面没有金属栅线电极，除去了传统太阳能电池的遮光面积，整个电池正面接受光照，有效增加了电池片的短路电流，使能量转化效率得到极大的提高。图2给出了IBC晶体硅太阳能电池的截面图。其中11为p型硅基体， 21为p+同型掺杂层，3为钝化减反射膜，41为n+发射极，51为p+基极。与图1所示的传统太阳能电池结构相比，IBC电池的主要不同是电池的发射极和基极都位于电池的背面，位于正面的同型扩散层只充当势垒的作用。通过吸收入射阳光产生的光生载流子分别被位于电池片的背面的发射极和基极所收集。这样一来，在制作太阳能光伏组件时，电池片之间的连接均在背面接触，这样就可降低由连接焊带引起的电阻损耗，提高了电池转化效率和组件的输出功率，使电池到组件（CTM）的损耗降到最小。
与传统太阳能电池制作相比，如图2所示， IBC电池的背接触制造工艺需要将p型和n型掺杂区域在晶体硅基体的同一个背面上形成。常规的IBC电池制作方法是在掩膜保护的条件下首先使用热扩散掺杂的方法先形成p型（或n型）的掺杂区域；然后涂覆光刻胶，通过选择性光刻的技术腐蚀未扩散区域的光刻胶，然后去除保护掩膜并使用热扩散掺杂的方法再形成n型（或p型）的掺杂区域。这种方法难度很高，因为热扩散掺杂的方法可控性不高，无法精确控制掺杂的浓度和位置，容易造成n型与p型掺杂区域重叠，产生漏电减低电池片的光电转换效率。另外，常规IBC电池的制作工艺步骤繁琐、复杂而且成本很高，不利于大规模量产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，该工艺通过采用离子注入的方法替代热扩散，精确控制掺杂类型、掺杂浓度和深度以及掺杂的位置，不需要掩膜保护就能够在晶体硅基体的背面形成相互交错但不重叠的p型和n型掺杂区域，再引入激光刻蚀技术进一步有效的分离p型和n型掺杂区域，保证发射极和基极之间的电绝缘，省略了掩膜保护、热扩散和光刻等复杂和高成本的工艺，简化了IBC晶体硅太阳电池的制备工艺，从而降低电池片的制作成本，提高大规模量产的可行度。
本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，包括以下步骤：
(1) 选取晶体硅基体先进行表面织构化；
(2) 在正面即受光面形成电性能与基体相同的同型掺杂层；
(3) 采用离子注入的方法在晶体硅基体背面形成相互交错的n+掺杂区域即负电极和p+掺杂区域即正电极；
(4) 对晶体硅基体背面的n+掺杂区域即负电极和p+掺杂区域即正电极进行绝缘；
(5) 进行退火以消除离子注入对晶体硅基体造成的晶格损伤，并进行热氧化形成SiOx氧化层；
(6) 在硅片前表面形成钝化减反射膜；
(7) 在硅片后表面形成钝化膜；
(8) 在背面形成发射极和基极的金属接触电极，最后经一次烧结形成表面电极的欧姆接触。
通过上述工艺制成的一种交错背接触IBC晶体硅太阳能电池，包括：晶体硅基体（p型或n型的单晶或多晶硅片），正面同型掺杂层（杂质的电学性质与基体的相同），正面钝化减反射膜，背面发射极（杂质的电学性质与基体的相反），背面基极（杂质的电学性质与基体的相同），背面钝化膜，背面发射极金属接触电极，背面基极金属接触电极。
本发明步骤(1)中晶体硅基体为p型或n型单晶或多晶硅片，其电阻率为0.5~50Ω·cm， 其厚度为50~500μm。
其中表面织构化的具体过程为：选取合适的晶体硅基体，进行表面织构化处理。对于单晶硅基体，在重量百分含量为0.5~5%的氢氧化钠溶液中，在温度为75~90℃的条件下进行表面织构化；对于多晶硅基体，在硝酸、氢氟酸和去离子水的体积比为1~2：0.5~1：1的混合溶液中，在5~15℃的条件下进行表面织构化。
本发明步骤(2)中所述的正面是阳光入射面，同型掺杂层由离子注入方法或热扩散方法形成，其掺杂杂质的电学性质与晶体硅基体的电学性质相同：即p型杂质掺入p型基体，或n型杂质掺入n型基体。同型掺杂层的方阻为15~150Ω/□，深度在0.1~1μm。
本发明步骤(3)中形成n+掺杂区域即负电极的掺杂杂质为磷(P)、砷(As)或碲(Sb)，方阻为15~150Ω/□，深度在0.1~1μm；形成p+掺杂区域即正电极的掺杂杂质为硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)，方阻为15~150Ω/□，深度在0.1~1μm。
本发明步骤(3)中背面发射极由离子注入的方法形成，其掺杂杂质的电学性质与晶体硅基体的电学性质相反：即n型杂质掺入p型基体，或p型杂质掺入n型基体。掺杂区域方阻为15~150Ω/□，掺杂深度在0.1~1μm。
本发明步骤(3)中背面基极由离子注入的方法形成，其掺杂杂质的电学性质与晶体硅基体的电学性质相同：即p型杂质掺入p型基体，或n型杂质掺入n型基体。掺杂区域方阻为15~150Ω/□，掺杂深度在0.1~1μm。
本发明步骤(4)中对在晶体硅基体背面形成的相互交错的n+掺杂区域即负电极和p+掺杂区域即正电极进行绝缘的方法是利用激光刻蚀，其中激光为脉冲激光，激光脉冲宽度为5 ps-500 ns，激光脉冲重复率为10kHzd-80MHz，激光波长为红外、可见光或紫外。
本发明步骤(5)中消除离子注入对晶体硅基体造成的晶格损伤的退火温度为800~1100℃，退火时间为10~300min，退火气氛为惰性气体或惰性气体与氧气的混合气体，热氧化形成氧化层时的氧化温度为800~1100℃，氧化时间为10min以上，氧化气氛为氧气或氧气与水蒸气的混合气体，热氧化在硅片正面和背面形成SiOx氧化层的厚度为1~10nm。
本发明步骤(6)中硅片正面的钝化减反射膜为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜和a-Si膜中的一种膜或几种的复合膜；所述钝化减反膜的厚度为30-300nm，折射率为1.2-2.8；形成钝化减反射膜的方法为PECVD或ALD。
本发明步骤(7)中硅片背面的钝化膜为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜和a-Si膜中的一种膜或几种的复合膜；所述钝化减反膜的厚度为30-300nm，形成钝化膜的方法为PECVD或ALD。
本发明步骤(8)中优选利用丝网印刷在背面形成发射极和基极的金属接触电极，还可以采用其它方法如蒸发或溅射的方法形成，发射极接触电极的浆料为银浆或银铝浆，基极接触电极的浆料为铝浆或银铝浆。
本发明所述的离子注入法制作交错背接触IBC电池，至少包括如下步骤：
A、晶体硅基体表面制绒；
B、离子注入法或热扩散形成正面同型掺杂层；
C、离子注入法形成背面发射极掺杂区域；
D、离子注入法形成背面基极掺杂区域；
E、利用激光刻蚀的方法对硅片背面的发射极和基极之间进行绝缘；
F、利用退火和氧化工艺修复离子注入对晶体硅基体造成的晶格损伤并形成氧化层；
G、利用PECVD或ALD的方法沉积正面的钝化减反射膜和背面的钝化膜；
H、利用丝网印刷或电镀的方法在背面形成发射极和基极的金属接触电极。
在上述制作方法中，发射极和基极的绝缘通过精确控制离子注入的位置来实现，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。后续的退火工艺的温度为800~1100℃，时间为10~300min。
本发明的有益效果是：
(1) 与常规的IBC电池制备工艺相比，本发明的最大特点在于采用离子注入的方法形成背面的发射极和基极，省去了前后两道热扩散工艺所需的保护掩膜和光刻等复杂和高成本工艺，使工艺窗口增宽，电池制备流程简化，可行性更强，更利于大规模生产。
(2) 本发明所涉及的电池制备工艺制成的交错背接触IBC电池与传统的太阳能电池相比，其发射极接触电极被移到电池片的背面，减少了遮光面积，增加了电池片的输出电流，有效导致电池效率得到提高。
附图说明
图1是p型晶体硅基体上传统太阳能电池的结构示意图；
图2是利用现有技术在p型晶体硅基体上制作的IBC电池结构示意图以及本发明实施例1-2中利用离子注入法制作的IBC晶体硅太阳电池的结构示意图；
图3a是本发明实施例1-4在晶体硅基体背面上利用离子注入法形成n型掺杂区域的示意图；
图3b是本发明实施例1-4在晶体硅基体背面上利用离子注入法形成p型掺杂区域的示意图；
图3c是本发明实施例1-4利用激光刻蚀的方法对硅片背面的发射极和基极之间进行绝缘的示意图；
图4是本发明实施例3和4中在n型晶体硅基体上制作的IBC电池结构示意图。
具体实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供的采用离子注入法制作交错背接触IBC电池的工艺，制备获得的电池结构如附图2所示，包括以下步骤：
（1）绒面腐蚀
选取电阻率为0.5~50Ω·cm，厚度为50~500的p型单晶硅基体，进行表面织构化处理。对于单晶硅基体，在重量百分含量为0.5~5%的氢氧化钠去离子水溶液中，在温度为75~90℃的条件下进行表面织构化；对于多晶硅基体，在硝酸、氢氟酸和去离子水的体积比为1~2：0.5~1：1的混合溶液中，在5~15℃的条件下进行表面织构化。
（2）正面离子注入
采用离子注入的方法，在晶体硅基体正面进行硼(B)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃；掺杂后形成的p+层方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
（3）背面离子注入形成发射极
采用离子注入的方法，如图3a所示，在晶体硅基体背面进行磷(P)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。掺杂后形成的n+区域方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
（4）背面离子注入形成基极
采用离子注入的方法，如图3b所示，在晶体硅基体背面进行硼(B)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。掺杂后形成的p+区域方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
（5）激光刻蚀
利用激光刻蚀的方法，如图3c所示，对硅片背面的发射极(n+区域)和基极(p+区域)之间进行绝缘。所用激光为脉冲激光。激光脉冲宽度可以为5 ps(皮秒)到500 ns(纳秒)，激光脉冲重复率为10kHzd-80MHz，激光波长可以是红外、可见或紫外。
（6）退火和氧化
将清洗好的硅片在800~1100℃下通入惰性气体退火10~300min，以消除离子注入掺杂对晶体硅基体的晶格损伤；然后在800~1100℃的干氧或者湿氧环境下生长氧化层10min以上，在硅片正面和背面形成SiOx氧化层1~10nm。
（7）沉积正面钝化减反射膜
利用PECVD或ALD的方法，在硅片正面沉积钝化减反射膜，可为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜、a-Si膜或这些膜的复合膜。钝化减反膜厚度为30-300nm，其折射率为1.2-2.8；
（8）沉积背面钝化膜
利用PECVD或ALD的方法，在硅片背面沉积钝化膜，可为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜、a-Si膜或这些膜的复合膜。钝化膜厚度为30-300nm。
（9）丝网印刷和烧结
利用丝网印刷的方法，在硅片背面的n+发射极和p+基极上分别印刷金属栅线电极，再采用烧结工艺分别形成欧姆接触。n+发射极上使用的金属电极为银浆，p+基极上使用的金属电极为铝浆或银铝浆；烧结温度为600-900℃。
实施例2
本实施例提供的采用离子注入法制作交错背接触IBC电池的工艺，制备获得的电池结构如所附图2所示，包括以下步骤：
（1）绒面腐蚀
选取电阻率为0.5~50Ω·cm，厚度为50~500的p型多晶硅基体，进行表面织构化处理。对于单晶硅基体，在重量百分含量为0.5~5%的氢氧化钠去离子水溶液中，在温度为75~90℃的条件下进行表面织构化；对于多晶硅基体，在硝酸、氢氟酸和去离子水的体积比为1~2：0.5~1：1的混合溶液中，在5~15℃的条件下进行表面织构化。
（2）正面热扩散掺杂
采用热扩散掺杂的方法，在晶体硅基体正面进行硼掺杂，扩散温度为800~1100℃，扩散时间为15~300min，掺杂后形成的p+层方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
（3）背面离子注入形成发射极
采用离子注入的方法，如图3a所示，在晶体硅基体背面进行磷(P)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。掺杂后形成的n+区域方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
（4）背面离子注入形成基极
采用离子注入的方法，如图3b所示，在晶体硅基体背面进行镓(Ga)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。掺杂后形成的p+区域方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
（5）激光刻蚀
利用激光刻蚀的方法, 如图3c所示，对硅片背面的发射极和基极之间进行绝缘。所用激光为脉冲激光。激光脉冲宽度可以为5 ps(皮秒)到500 ns(纳秒)，激光脉冲重复率为10kHz-80MHz，激光波长可以是红外、可见或紫外。
（6）退火和氧化
将清洗好的硅片在800~1100℃下通入惰性气体退火10~300min，以消除离子注入掺杂对晶体硅基体的晶格损伤；然后在800~1100℃的干氧或者湿氧环境下生长氧化层10min以上，在硅片正面和背面形成SiOx氧化层1~10nm。
（7）沉积正面钝化减反射膜
利用PECVD或ALD的方法，在硅片正面沉积钝化减反射膜，可为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜、a-Si膜或这些膜的复合膜。钝化减反膜厚度为60-300nm，其折射率为1.3-2.8；
（8）沉积背面钝化膜
利用PECVD或ALD的方法，在硅片背面沉积钝化膜，可为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜、a-Si膜或这些膜的复合膜。钝化膜厚度为30-300nm。
（9）丝网印刷和烧结
利用丝网印刷的方法，在硅片背面的n+发射极和p+基极上分别印刷金属栅线电极，再采用烧结工艺分别形成欧姆接触。n+发射极上使用的金属电极为银浆，p+基极上使用的金属电极为铝浆或银铝浆。烧结温度为600-900℃。
实施例3
本实施例提供的采用离子注入法制作交错背接触IBC电池的工艺，制备获得的太阳电池结构如附图4所示，其中12为n型硅基体，22为n+同型掺杂层，3为钝化减反射膜，42为p+发射极，52为n+基极，包括以下步骤：
（1）绒面腐蚀
选取电阻率为0.5~50Ω·cm，厚度为50~500的n型单晶硅基体，进行表面织构化处理。对于单晶硅基体，在重量百分含量为0.5~5%的氢氧化钠溶液中，在温度为75~90℃的条件下进行表面织构化；对于多晶硅基体，在硝酸、氢氟酸和去离子水的体积比为1~2：0.5~1：1的混合溶液中，在5~15℃的条件下进行表面织构化。
（2）正面离子注入
采用离子注入的方法，在晶体硅基体正面进行磷(p)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。掺杂后形成的n+层方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
（3）背面离子注入形成发射极
采用离子注入的方法，在晶体硅基体背面进行硼(B)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。掺杂后形成的p+区域方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。离子注入的方法与图3a相似，不同之处在于注入硼离子（p型掺杂）形成发射极。
（4）背面离子注入形成基极
采用离子注入的方法，在晶体硅基体背面进行砷(As)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500°C。掺杂后形成的n+区域方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。离子注入的方法与图3b相似，不同之处在于注入砷离子（n型掺杂）形成基极。
（5）激光刻蚀
利用激光刻蚀的方法, 如图3c所示，对硅片背面的发射极(p+区域)和基极(n+区域)之间进行绝缘。所用激光为脉冲激光。激光脉冲宽度可以为5 ps(皮秒)到500 ns(纳秒)，激光脉冲重复率为10kHz-80MHz，激光波长可以是红外、可见或紫外。
（6）退火和氧化
将清洗好的硅片在350~1100℃下退火10~300min，以消除离子注入掺杂对晶体硅基体的晶格损伤；然后在700~1100℃的干氧或者湿氧环境下生长氧化层10min以上，在硅片正面和背面形成SiOx氧化层1~10nm。
（7）沉积正面钝化减反射膜
利用PECVD或ALD的方法，在硅片正面沉积钝化减反射膜，可为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜、a-Si膜或这些膜的复合膜。钝化减反膜厚度为70-300nm，其折射率为1.2-2.8；
（8）沉积背面钝化膜
利用PECVD或ALD的方法，在硅片背面沉积钝化膜，可为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜、a-Si膜或这些膜的复合膜。钝化膜厚度为30-300nm；
（9）丝网印刷和烧结
利用丝网印刷的方法，在硅片背面的p+发射极和n+基极上分别印刷金属栅线电极，再采用烧结工艺分别形成欧姆接触。p+发射极上使用的金属电极为银浆，n+基极上使用的金属电极为铝浆或银铝浆。烧结温度为600-900℃。
实施例4
本实施例提供的采用离子注入法制作交错背接触IBC电池的工艺，制备获得的太阳电池结构如附图4所示，包括以下步骤：
（1）绒面腐蚀
选取电阻率为0.5~50Ω·cm，厚度为50~500的n型单晶或多晶硅基体，进行表面织构化处理。对于单晶硅基体，在重量百分含量为0.5~5%的氢氧化钠去离子水溶液中，在温度为75~90℃的条件下进行表面织构化；对于多晶硅基体，在硝酸、氢氟酸和去离子水的体积比为1~2：0.5~1：1的混合溶液中，在5~15℃的条件下进行表面织构化。
（2）正面热扩散掺杂
采用热扩散掺杂的方法，在晶体硅基体正面进行砷(As)掺杂，扩散温度为700~1000℃，扩散时间为15~300min，掺杂后形成的p+层方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
（3）背面离子注入形成发射极
采用离子注入的方法，在晶体硅基体背面进行镓(Ga)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。掺杂后形成的p+区域方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。离子注入的方法与图3a相似，不同之处在于注入镓离子（p型掺杂）形成发射极。
（4）背面离子注入形成基极
采用离子注入的方法，在晶体硅基体背面进行磷(P)掺杂，离子注入的能量为1~200keV，剂量为5x1014 ~5x1017/cm2，时间为1~60s，基体温度为20~500℃。掺杂后形成的n+区域方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。离子注入的方法与图3b相似，不同之处在于注入磷离子（n型掺杂）形成基极。
（5）激光刻蚀
利用激光刻蚀的方法, 如图3c所示，对硅片背面的发射极和基极之间进行绝缘。所用激光为脉冲激光。激光脉冲宽度可以为5 ps(皮秒)到500 ns(纳秒)，激光脉冲重复率为10kHz-80MHz，激光波长可以是红外、可见或紫外。
（6）退火和氧化
将清洗好的硅片在350~1100℃下退火10~300min，以消除离子注入掺杂对晶体硅基体的晶格损伤；然后在700~1100℃的干氧或者湿氧环境下生长氧化层10min以上，在硅片正面和背面形成SiOx氧化层1~10nm。
（7）沉积正面钝化减反射膜
利用PECVD或ALD的方法，在硅片正面沉积钝化减反射膜，可为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜、a-Si膜或这些膜的复合膜。钝化减反膜厚度为70-300nm，其折射率为1.2-2.8。
（8）沉积背面钝化膜
利用PECVD或ALD的方法，在硅片背面沉积钝化膜，可为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜、a-Si膜或这些膜的复合膜；钝化膜厚度为30-300nm。
（9）丝网印刷和烧结
利用丝网印刷的方法，在硅片背面的p+发射极和n+基极上分别印刷金属栅线电极，再采用烧结工艺分别形成欧姆接触。p+发射极上使用的金属电极为银浆，n+基极上使用的金属电极为铝浆或银铝浆；烧结温度为600-900℃。

Claims (10)

1. 一种采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1) 选取晶体硅基体先进行表面织构化；
(2) 在正面即受光面形成电性能与基体相同的同型掺杂层；
(3) 采用离子注入的方法在晶体硅基体背面形成相互交错的n+掺杂区域即负电极和p+掺杂区域即正电极；
(4) 对晶体硅基体背面的n+掺杂区域即负电极和p+掺杂区域即正电极进行绝缘；
(5) 进行退火以消除离子注入对晶体硅基体造成的晶格损伤，并进行热氧化形成SiOx氧化层；
(6) 在硅片前表面即正面形成钝化减反射膜；
(7) 在硅片后表面即背面形成钝化膜；
(8) 在背面形成发射极和基极的金属接触电极，最后经一次烧结形成表面电极的欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：步骤(1)中所述的晶体硅基体为单晶硅片或多晶硅片。
3.根据权利要求2所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：所述的晶体硅基体为p型单晶或多晶硅片，或所述的晶体硅基体为n型单晶或多晶硅片，所述晶体硅基体的电阻率为0.5~50Ω·cm，其厚度为50~500μm。
4.根据权利要求1所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：步骤(2)中采用离子注入法或热扩散方法在正面即受光面形成电性能与基体相同的同型掺杂层，形成的正面同型掺杂层的方阻为15~150Ω/□，深度为0.1~1μm。
5.根据权利要求1所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：步骤(3)中形成n+掺杂区域即负电极的掺杂杂质为磷、砷或碲，方阻为15~150Ω/□，深度在0.1~1μm；形成p+掺杂区域即正电极的掺杂杂质为硼、铝、镓或铟，方阻为15~150Ω/□，深度在0.1~1μm。
6.根据权利要求1所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：步骤(4)中利用激光刻蚀的方法对晶体硅基体背面形成的相互交错的n+掺杂区域即负电极和p+掺杂区域即正电极进行绝缘，其中激光为脉冲激光，激光脉冲宽度为5 ps-500 ns，激光脉冲重复率为10kHzd-80MHz，激光波长为红外、可见光或紫外。
7.根据权利要求1所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：步骤(5)中消除离子注入对晶体硅基体造成的晶格损伤的退火温度为800~1100℃，退火时间为10~300min，退火气氛为惰性气体或惰性气体与氧气的混合气体，热氧化形成氧化层时的氧化温度为800~1100℃，氧化时间为10min以上，氧化气氛为氧气或氧气与水蒸气的混合气体，热氧化在硅片正面和背面形成SiOx氧化层的厚度为1~10nm。
8.根据权利要求1所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：步骤(6)中硅片正面的钝化减反射膜为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜和a-Si膜中的一种膜或几种的复合膜；所述的钝化减反膜的厚度为30-300nm，折射率为1.2-2.8；形成钝化减反射膜的方法为PECVD或ALD。
9.根据权利要求1所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：步骤(7)中硅片背面的钝化膜为SiNx膜、SiOx膜、AlOx膜、TiO2膜和a-Si膜中的一种膜或几种的复合膜；所述的钝化膜的厚度为30-300nm；形成钝化膜的方法为PECVD或ALD。
10.根据权利要求1所述的采用离子注入法制作交错背接触IBC晶体硅太阳能电池的工艺，其特征在于：步骤(8)中利用丝网印刷在背面形成发射极和基极的金属接触电极，形成发射极接触电极的浆料为银浆或银铝浆，形成基极接触电极的浆料为铝浆或银铝浆。
CN2011101227080A 2011-05-13 2011-05-13 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺 Active CN102222726B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101227080A CN102222726B (zh) 2011-05-13 2011-05-13 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101227080A CN102222726B (zh) 2011-05-13 2011-05-13 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102222726A true CN102222726A (zh) 2011-10-19
CN102222726B CN102222726B (zh) 2013-06-26

Family

ID=44779223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101227080A Active CN102222726B (zh) 2011-05-13 2011-05-13 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102222726B (zh)

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569518A (zh) * 2012-01-17 2012-07-11 杨正刚 N型背接触太阳电池生产工艺
CN102569531A (zh) * 2012-02-28 2012-07-11 常州天合光能有限公司 一种多晶硅片的钝化处理方法
CN102683492A (zh) * 2012-05-27 2012-09-19 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法
CN103367526A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 无锡尚德太阳能电力有限公司 一种背面局部接触硅太阳电池的制造方法
CN103489933A (zh) * 2013-09-06 2014-01-01 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 一种新型晶体硅太阳电池及其制备方法
CN103515483A (zh) * 2013-09-09 2014-01-15 中电电气（南京）光伏有限公司 一种晶体硅太阳能电池发射结的制备方法
CN103646981A (zh) * 2013-12-24 2014-03-19 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 用于背接触太阳能电池组件的压花焊带及组件的制备方法
CN103811582A (zh) * 2012-11-08 2014-05-21 上海神舟新能源发展有限公司 离子注入制作超低表面掺杂浓度的低方阻硅太阳电池方法
CN104218123A (zh) * 2014-09-05 2014-12-17 奥特斯维能源（太仓）有限公司 基于离子注入工艺的n型IBC硅太阳能电池制作方法
CN104425651A (zh) * 2013-09-09 2015-03-18 上海理想万里晖薄膜设备有限公司 一种低温制备正面无栅极的异质结太阳电池的工艺
CN105374899A (zh) * 2015-10-14 2016-03-02 横店集团东磁股份有限公司 一种晶体硅太阳能电池的表面钝化工艺
CN105489696A (zh) * 2014-09-18 2016-04-13 上海神舟新能源发展有限公司 一种全背接触高效晶硅电池的制作方法
CN105514184A (zh) * 2015-12-07 2016-04-20 上海空间电源研究所 一种ibc电池制造方法
CN106229352A (zh) * 2016-09-06 2016-12-14 浙江晶科能源有限公司 一种ibc结构太阳能电池及其制备方法
CN106229351A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 泰州中来光电科技有限公司 一种背接触晶体硅太阳能电池及制备方法和组件、系统
CN106299024A (zh) * 2016-08-26 2017-01-04 泰州中来光电科技有限公司 一种背接触太阳能电池的制备方法及其电池和组件、系统
CN106374009A (zh) * 2016-09-20 2017-02-01 泰州中来光电科技有限公司 一种钝化接触的ibc电池及其制备方法和组件、系统
CN107068798A (zh) * 2017-03-15 2017-08-18 深圳市科纳能薄膜科技有限公司 背接触异质结太阳能电池及其制作方法
CN107180881A (zh) * 2017-06-21 2017-09-19 浙江晶科能源有限公司 一种p型单晶太阳能电池的制备方法
CN108666379A (zh) * 2018-07-11 2018-10-16 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种p型背接触太阳电池及其制备方法
CN110137304A (zh) * 2019-04-30 2019-08-16 英利能源（中国）有限公司 一种掺杂硅片的制备方法和太阳电池
CN112289883A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 华中科技大学 一种三维半导体雪崩光电探测芯片及其制备方法
CN114664969A (zh) * 2020-12-03 2022-06-24 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种ibc电池的制备方法以及ibc电池
CN114744077A (zh) * 2022-04-14 2022-07-12 正泰新能科技有限公司 N型tbc晶硅太阳能电池的制造方法
US11631779B2 (en) 2016-11-07 2023-04-18 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Solar cell with high photoelectric conversion efficiency and method for manufacturing solar cell with high photoelectric conversion efficiency
CN117577708A (zh) * 2024-01-17 2024-02-20 金阳(泉州)新能源科技有限公司 基于p型硅片的联合钝化背接触电池及其制备和光伏组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070090394A1 (en) * 2005-10-25 2007-04-26 Udt Sensors, Inc. Deep diffused thin photodiodes
TW200947720A (en) * 2008-03-05 2009-11-16 Varian Semiconductor Equipment Establishing a high phosphorus concentration in solar cells
CN101976711A (zh) * 2010-10-27 2011-02-16 晶澳太阳能有限公司 一种采用离子注入法制作太阳电池的方法
CN102007601A (zh) * 2008-03-05 2011-04-06 瓦里安半导体设备公司 太阳能电池用的逆掺杂
US20110097840A1 (en) * 2009-10-27 2011-04-28 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Reducing surface recombination and enhancing light trapping in solar cells

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070090394A1 (en) * 2005-10-25 2007-04-26 Udt Sensors, Inc. Deep diffused thin photodiodes
TW200947720A (en) * 2008-03-05 2009-11-16 Varian Semiconductor Equipment Establishing a high phosphorus concentration in solar cells
CN102007601A (zh) * 2008-03-05 2011-04-06 瓦里安半导体设备公司 太阳能电池用的逆掺杂
US20110097840A1 (en) * 2009-10-27 2011-04-28 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Reducing surface recombination and enhancing light trapping in solar cells
CN101976711A (zh) * 2010-10-27 2011-02-16 晶澳太阳能有限公司 一种采用离子注入法制作太阳电池的方法

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569518A (zh) * 2012-01-17 2012-07-11 杨正刚 N型背接触太阳电池生产工艺
CN102569531A (zh) * 2012-02-28 2012-07-11 常州天合光能有限公司 一种多晶硅片的钝化处理方法
CN103367526A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 无锡尚德太阳能电力有限公司 一种背面局部接触硅太阳电池的制造方法
CN103367526B (zh) * 2012-03-29 2018-01-09 无锡尚德太阳能电力有限公司 一种背面局部接触硅太阳电池的制造方法
CN102683492A (zh) * 2012-05-27 2012-09-19 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法
CN102683492B (zh) * 2012-05-27 2014-10-15 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法
CN103811582A (zh) * 2012-11-08 2014-05-21 上海神舟新能源发展有限公司 离子注入制作超低表面掺杂浓度的低方阻硅太阳电池方法
CN103489933A (zh) * 2013-09-06 2014-01-01 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 一种新型晶体硅太阳电池及其制备方法
CN104425651A (zh) * 2013-09-09 2015-03-18 上海理想万里晖薄膜设备有限公司 一种低温制备正面无栅极的异质结太阳电池的工艺
CN104425651B (zh) * 2013-09-09 2016-08-10 上海理想万里晖薄膜设备有限公司 一种低温制备正面无栅极的异质结太阳电池的工艺
CN103515483A (zh) * 2013-09-09 2014-01-15 中电电气（南京）光伏有限公司 一种晶体硅太阳能电池发射结的制备方法
CN103646981A (zh) * 2013-12-24 2014-03-19 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 用于背接触太阳能电池组件的压花焊带及组件的制备方法
CN103646981B (zh) * 2013-12-24 2016-09-14 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 用于背接触太阳能电池组件的压花焊带及组件的制备方法
CN104218123A (zh) * 2014-09-05 2014-12-17 奥特斯维能源（太仓）有限公司 基于离子注入工艺的n型IBC硅太阳能电池制作方法
CN105489696A (zh) * 2014-09-18 2016-04-13 上海神舟新能源发展有限公司 一种全背接触高效晶硅电池的制作方法
CN105374899A (zh) * 2015-10-14 2016-03-02 横店集团东磁股份有限公司 一种晶体硅太阳能电池的表面钝化工艺
CN105514184A (zh) * 2015-12-07 2016-04-20 上海空间电源研究所 一种ibc电池制造方法
CN106229351A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 泰州中来光电科技有限公司 一种背接触晶体硅太阳能电池及制备方法和组件、系统
CN106299024A (zh) * 2016-08-26 2017-01-04 泰州中来光电科技有限公司 一种背接触太阳能电池的制备方法及其电池和组件、系统
CN106229352A (zh) * 2016-09-06 2016-12-14 浙江晶科能源有限公司 一种ibc结构太阳能电池及其制备方法
CN106374009A (zh) * 2016-09-20 2017-02-01 泰州中来光电科技有限公司 一种钝化接触的ibc电池及其制备方法和组件、系统
US11631779B2 (en) 2016-11-07 2023-04-18 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Solar cell with high photoelectric conversion efficiency and method for manufacturing solar cell with high photoelectric conversion efficiency
CN107068798B (zh) * 2017-03-15 2019-05-17 深圳市科纳能薄膜科技有限公司 背接触异质结太阳能电池及其制作方法
CN107068798A (zh) * 2017-03-15 2017-08-18 深圳市科纳能薄膜科技有限公司 背接触异质结太阳能电池及其制作方法
CN107180881A (zh) * 2017-06-21 2017-09-19 浙江晶科能源有限公司 一种p型单晶太阳能电池的制备方法
CN108666379A (zh) * 2018-07-11 2018-10-16 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种p型背接触太阳电池及其制备方法
CN110137304A (zh) * 2019-04-30 2019-08-16 英利能源（中国）有限公司 一种掺杂硅片的制备方法和太阳电池
CN112289883A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 华中科技大学 一种三维半导体雪崩光电探测芯片及其制备方法
CN112289883B (zh) * 2020-10-30 2023-03-28 华中科技大学 一种三维半导体雪崩光电探测芯片及其制备方法
CN114664969A (zh) * 2020-12-03 2022-06-24 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种ibc电池的制备方法以及ibc电池
CN114744077A (zh) * 2022-04-14 2022-07-12 正泰新能科技有限公司 N型tbc晶硅太阳能电池的制造方法
CN117577708A (zh) * 2024-01-17 2024-02-20 金阳(泉州)新能源科技有限公司 基于p型硅片的联合钝化背接触电池及其制备和光伏组件
CN117577708B (zh) * 2024-01-17 2024-04-16 金阳(泉州)新能源科技有限公司 基于p型硅片的联合钝化背接触电池及其制备和光伏组件

Also Published As

Publication number Publication date
CN102222726B (zh) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102222726B (zh) 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺
KR101627217B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101000064B1 (ko) 이종접합 태양전지 및 그 제조방법
CN102544195B (zh) 太阳能电池及其制作方法
EP2650923B1 (en) Solar cell, solar cell module and method of making a solar cell
CN102623517B (zh) 一种背接触型晶体硅太阳能电池及其制作方法
CN107968127A (zh) 一种钝化接触n型太阳能电池及制备方法、组件和系统
CN107482079A (zh) 选择性发射结及隧穿氧化高效n型电池制备方法
CN103489934A (zh) 一种双面透光的局部铝背场太阳能电池及其制备方法
CN206864484U (zh) 一种钝化接触太阳能电池
CN106531816A (zh) 一种背结背接触太阳能电池
CN105206699A (zh) 一种背面结n型双面晶体硅电池及其制备方法
CN104269457A (zh) 基于离子注入工艺的n型IBC硅太阳能电池制作方法
CN102683493A (zh) N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法
CN104300032A (zh) 一种单晶硅太阳能离子注入工艺
CN110459638A (zh) 一种Topcon钝化的IBC电池及其制备方法
CN110034193A (zh) 一种Topcon钝化结构的多细栅IBC电池及其制备方法
CN111477720A (zh) 一种钝化接触的n型背结太阳能电池及其制备方法
CN103904138A (zh) 一种全背面接触晶硅电池及其制备方法
KR101612133B1 (ko) Ｍｗｔ형 태양전지 및 그 제조방법
Soley et al. Advances in high efficiency crystalline silicon homo junction solar cell technology
CN103618025B (zh) 一种晶体硅背结太阳能电池制备方法
CN101964373B (zh) 一种宽谱光伏效应的双结太阳电池及其制备方法
CN202977438U (zh) 一种全背面接触晶硅电池
CN102683504B (zh) 通过离子注入砷改进晶体硅太阳能电池制作工艺的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant