CN102280519A - 一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺 - Google Patents

一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺 Download PDF

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董经兵
杨灼坚
夏正月
李晓强
宋文涛
高艳涛
卢建刚
邢国强
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Abstract

本发明公开了一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺，包括以下步骤：表面制绒；背面发射极区域丝网印刷硼浆，100~500℃条件下烘干5~30min；在硼浆或磷浆上再覆盖一层扩散阻挡层，100~500℃条件下烘干5~30min；背面基区接触区域丝网印刷磷浆，100~500℃条件下烘干5~30min；高温扩散；先在880~1100℃条件下扩散10~60min，随后降温至800~950℃，再通入POCl3源进行磷扩散10~60min；BSG、PSG和阻挡层的去除；双面钝化；背面薄膜开窗口；制备电极。

Description

一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，具体涉及一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺。
背景技术
高效、低成本是光伏产业追求的两大目标，n型电池由于具有高少子寿命和低衰减特性受到越来越多的重视。目前，效率超过20.0%的商业化高效电池只有Sunpower公司的全背电极太阳电池和Sanyo公司的HIT异质结电池，最高效率分别达到24.2%和23.0%。Sunpower公司的全背电极太阳电池采用多次高温扩散、高温氧化、掩膜、化学腐蚀等过程以形成磷前场、硼背发射极和局部硼重掺杂接触窗口，工艺非常复杂。Sanyo公司的HIT异质结电池采用苛刻的化学制绒清洗工艺、高质量低温沉积非晶硅薄膜（本征、硼掺杂、磷掺杂）以及导电薄膜和丝网印刷低温浆料技术制备HIT电池，技术难度很高，设备投入大，所以这两种电池的制造成本很高。其他一些光伏公司在牺牲部分光电转换效率的前提下采用常规的生产线制备n型电池，如采用二次高温扩散方式分别形成硼发射极和磷表面场，电池效率达到19.0%左右。但是这种制备工艺仍较繁琐，工艺影响因素较多，并且相对于目前p型太阳电池18.0~18.5%的转换效率来说，并没有多少利润优势。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺，从而有效降低n型电池制备成本、并提高电池效率。
本发明采用的技术方案是：
一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺，包括以下步骤：
1.      表面制绒；
2.      对于前场为磷掺杂结构，背面发射极区域丝网印刷硼浆，100~500℃条件下烘干5~30min；对于前场为硼掺杂悬浮结结构，背面基区接触区域丝网印刷磷浆，100~500℃条件下烘干5~30min；
3.      在硼浆或磷浆上再覆盖一层扩散阻挡层，100~500℃条件下烘干5~30min；
4.      对于前场为磷掺杂结构，背面基区接触区域丝网印刷磷浆，100~500℃条件下烘干5~30min；对于前场为硼掺杂悬浮结结构，背面发射极接触区域丝网印刷硼浆，100~500℃条件下烘干5~30min；
5.      高温扩散；对于前场为磷掺杂结构，先在880~1100℃条件下扩散10~60min，随后降温至800~950℃，再通入POCl3源进行磷扩散10~60min；对于前场为硼掺杂悬浮结结构，在880~1100℃温度条件通入BBr3源进行硼磷共扩散10~60min；
6.      BSG、PSG和阻挡层的去除；
7.      双面钝化；
8.      背面薄膜开窗口；
9.      制备电极。
作为优先，上述步骤7中双面钝化方式为：热氧钝化加上双面沉积SiN薄膜、湿化学钝化加上双面沉积SiN薄膜，或正面采用SiN 薄膜背面采用Al2O3 /SiO2叠层膜，或正面采用Al2O3/SiN薄膜背面采用Al2O3 /SiO2叠层膜。
作为优先，上述步骤8中背面采用激光或腐蚀浆料进行薄膜开孔。
有益效果：本发明基于丝网印刷的方式，采用硼、磷共扩的工艺方案，可大为简化n型电池的制备工艺和降低制造成本，并且在一次扩散情况下，减少高温过程对硅片的少子寿命的影响，提高n型电池的性能。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺路线图；
图2为本发明实施例2的工艺路线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例1
高效全背电极n型太阳电池前场为磷掺杂结构。
如图1所示：一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺，包括以下步骤：
1．    采用体少子寿命大于100μs、电阻率为0.5~15.0Ωcm的n型硅片，化学腐蚀去除硅片表面损伤层和制绒；
2．    背面发射极区域丝网印刷硼浆，100~500℃条件下烘干5~30min；
3．    在硼浆上再覆盖一层扩散阻挡层，100~500℃条件下烘干5~30min；
4．    背面基区接触区域丝网印刷磷浆，100~500℃条件下烘干5~30min；
5．    高温扩散；在880~1100℃条件下先扩散10~60min，随后降温至800~950℃，再通入POCl3源进行磷扩散10~60min。
6．    BSG、PSG和阻挡层的去除；
双面钝化；钝化方式可以为：热氧钝化加上双面沉积SiN薄膜、湿化学钝化加上双面沉积SiN薄膜，或正面采用SiN 薄膜背面采用Al2O3 /SiO2叠层膜；
7．    背面采用激光或腐蚀浆料进行薄膜开孔；
8．    制备电极。
实施例2
高效全背电极n型太阳电池前场为硼掺杂悬浮结结构。
如图2所示：一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺，包括以下步骤：
1．  采用体少子寿命大于100μs、电阻率为0.5~15.0Ωcm的n型硅片，化学腐蚀去除硅片表面损伤层和制绒；
2．  背面基区接触区域丝网印刷磷浆，100~500℃条件下烘干5~30min；
3．  在磷浆上再覆盖一层扩散阻挡层，100~500℃条件下烘干5~30min；
4．  背面发射极接触区域丝网印刷硼浆，100~500℃条件下烘干5~30min；
5．  高温扩散，在880~1100℃温度条件通入BBr3源进行硼磷共扩散10~60min；
6．  BSG、PSG和阻挡层的去除；
7．  双面钝化；钝化方式为：热氧钝化加上双面沉积SiN薄膜、湿化学钝化加上双面沉积SiN薄膜、或正面采用Al2O3/SiN薄膜背面采用Al2O3/SiO2叠层膜；
8．  背面采用激光或腐蚀浆料进行薄膜开孔；
制备电极。

Claims (3)

1.一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）表面制绒；
2）对于前场为磷掺杂结构，背面发射极区域丝网印刷硼浆，100~500℃条件下烘干5~30min；对于前场为硼掺杂悬浮结结构，背面基区接触区域丝网印刷磷浆，100~500℃条件下烘干5~30min；
3）在硼浆或磷浆上再覆盖一层扩散阻挡层，100~500℃条件下烘干5~30min；
4）对于前场为磷掺杂结构，背面基区接触区域丝网印刷磷浆，100~500℃条件下烘干5~30min；对于前场为硼掺杂悬浮结结构，背面发射极接触区域丝网印刷硼浆，100~500℃条件下烘干5~30min；
5）高温扩散；对于前场为磷掺杂结构，先在880~1100℃条件下扩散10~60min，随后降温至800~950℃，再通入POCl3源进行磷扩散10~60min；对于前场为硼掺杂悬浮结结构，在880~1100℃温度条件通入BBr3源进行硼磷共扩散10~60min；
6）BSG、PSG和阻挡层的去除；
7）双面钝化；
8）背面薄膜开窗口；
9）制备电极。
2.根据权利要求1所述的一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺，其特征在于：上述步骤7中双面钝化方式为：热氧钝化加上双面沉积SiN薄膜、湿化学钝化加上双面沉积SiN薄膜，或正面采用SiN 薄膜背面采用Al2O3/SiO2叠层膜，或正面采用Al2O3/SiN薄膜背面采用Al2O3/SiO2叠层膜。
3.根据权利要求1所述的一种利用硼磷共扩散制备高效全背电极n型太阳电池的工艺，其特征在于：上述步骤8中背面采用激光或腐蚀浆料进行薄膜开孔。
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