CN102403399A - 一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏电池制造技术领域，特别是一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法及其结构，以P型直拉单晶硅为基体，在P型背面场上制作SiO2薄膜，SiO2薄膜作为正面碱溶液制绒的掩膜，在制绒完成后进行磷源扩散，在正面制备P-N结，SiO2薄膜和SiNx薄膜在磷源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜；或者以N型直拉单晶硅为基体，在N型背面场上制作SiO2薄膜，SiO2薄膜作为正面碱溶液制绒和硼源扩散的掩膜，磷源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜。本发明的有益效果是：与现有工艺方法相比，工艺过程简单，容易控制，成本低，光电转换效率高。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池制造技术领域，特别是一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法及其结构。
背景技术
目前，世界各大太阳能公司生产的晶体硅太阳能能电池都是P-型硅基体，为了进一步提高太阳能电池效率并降低成本，业内广泛采用SE(选择性发射结)以及背钝化来制备高效电池，但是这两种技术对设备要求高，设备投资也大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种工艺简单，成本较低，比较适合大规模生产的P型硅太阳能电池工艺方法。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，以P型直拉单晶硅为基体，背面通过硼扩散制备P型背面场，在P型背面场上制作SiO2薄膜，SiO2薄膜作为正面碱溶液制绒的掩膜，在制绒完成后进行磷源扩散，在正面制备P-N结，SiO2薄膜在磷源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜。
为增强掩膜效果，在SiO2薄膜上再制作SiNx薄膜，SiO2薄膜和SiNx薄膜共同作为正面碱溶液制绒和磷源扩散的掩膜，SiO2薄膜和SiNx薄膜在磷源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜。
具有如下步骤：
a)以P型直拉单晶硅为基体，硼扩散源制备P型背面场，方块电阻为20-150ohm/Sq；
b)腐蚀性酸或碱溶液或激光或腐蚀性浆料刻蚀掉正面的P+扩散层；
c)HF酸去BSG；
d)热氧化法生长SiO2薄膜，或直接通过CVD方式单面沉积SiO2薄膜，SiO2薄膜厚度为100-400nm；
e)在背面SiO2薄膜表面再沉积50-100nm的SiNx薄膜，并高温烧结使其致密化；
f)当d步骤使用热氧化法生长SiO2薄膜时，用腐蚀性酸或碱腐蚀液或激光或腐蚀性浆料刻蚀正面的SiO2薄膜，清洗刻蚀反应物；
g)用SiO2薄膜和SiNx薄膜作为掩膜，用碱溶液做单面制绒；
h)用SiO2薄膜和SiNx薄膜作为掩膜，磷扩散源制备P-N结，方块电阻为40-150ohm/Sq；
i)等离子体刻蚀去除边缘P-N结；
j)HF酸清洗去除PSG，SiNx薄膜及部分SiO2薄膜，保留30-150nm SiO2薄膜作为背面钝化膜；
k)P-N结面用PECVD方法沉积10-100nm，折射率为1.9-2.5之间的SiNx薄膜；
l)背面场用PECVD沉积30-100nm的折射率为1.9-2.5的SiNx薄膜；
m)制作正面、背面电极。
在a步骤中硅片首先经过双面抛光处理，然后在进行硼扩散。此处理不仅可以除去切割损伤层，重要的是可以增强后期SiO2薄膜的背面钝化效果。
一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的结构，以P型直拉单晶硅为基体，硅片的正面是覆盖有SiNx薄膜的磷扩散制备的N型发射极，背面是硼扩散制备的背面场，背面场上覆盖有SiO2薄膜，SiO2薄膜上覆盖SiNx薄膜，硅片的正面和背面设置电极。
一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，以N型直拉单晶硅为基体，背面通过磷扩散制备N型背面场，在N型背面场上制作SiO2薄膜，SiO2薄膜作为正面碱溶液制绒的掩膜，在制绒完成后进行硼源扩散，在正面制备P-N结，SiO2薄膜在磷源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜。
为增强掩膜效果，在SiO2薄膜上再制作SiNx薄膜，SiO2薄膜和SiNx薄膜共同作为正面碱溶液制绒和磷源扩散的掩膜，SiO2薄膜和SiNx薄膜在硼源扩散后并不会完全去除，保留10-15OnmSiO2薄膜作为背面钝化膜。
具有如下步骤：
a)以N型直拉单晶硅为基体，磷扩散源制备N型背面场，方块电阻为20-150ohm/Sq；
b)腐蚀性酸或碱溶液或激光或腐蚀性浆料刻蚀掉正面的N+扩散层；
c)HF酸去PSG；
d)热氧化法生长SiO2薄膜，或CVD方式单面沉积SiO2薄膜，SiO2薄膜厚度为100-400nm；
e)在背面SiO2薄膜表面再沉积50-100nm的SiNx薄膜，并高温烧结使其致密化；
f)当d步骤使用热氧化法生长SiO2薄膜时，用腐蚀性酸或碱腐蚀液或激 光或腐蚀性浆料刻蚀正面的SiO2薄膜，清洗刻蚀反应物；
g)用SiO2薄膜和/SiNx薄膜作为掩膜，用碱溶液做单面制绒；
h)用SiO2薄膜和SiNx薄膜作为掩膜，硼扩散源制备P-N结，方块电阻为40-150ohm/Sq；
i)等离子体刻蚀去除边缘P-N结；
j)HF酸清洗去除BSG，SiNx薄膜及部分SiO2薄膜，保留30-150nm SiO2薄膜作为背面钝化膜；
k)P-N结面用PECVD或ALD方法沉积10-50nm Al2O3薄膜；
l)P-N结面再用PECVD方法沉积10-100nm，折射率为1.9-2.5之间的SiNx薄膜；
m)背面场用PECVD沉积30-100nm的折射率为1.9-2.5的SiNx薄膜；
n)制作正面、背面电极。
在a步骤中硅片首先经过双面抛光处理，然后在进行硼扩散。
一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的结构，以N型直拉单晶硅为基体，硅片的正面是硼扩散制备的P型发射极，P型发射极上覆盖Al2O3薄膜，Al2O3薄膜上覆盖SiNx薄膜，背面是磷扩散制备的N型背面场，N型背面场上覆盖有SiO2薄膜，SiO2薄膜上覆盖SiNx薄膜，硅片的正面和背面设置电极。
本发明的有益效果是：与现有工艺方法相比，工艺过程简单，容易控制，成本低，光电转换效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是本发明的实施例1的结构示意图；
图2是本发明的实施例2的结构示意图；
图中，1.SiNx薄膜，2.N型发射极，3.P型背面场，4.SiO2薄膜，5.N型背面场，6.Al2O3薄膜，7.P型发射极。
具体实施方式
实施例1：
选择P型直拉单晶硅片，晶向(100)，掺杂浓度1Ωcm为例，对本发明进一步说明，具有如下步骤：
a)硅片两面经过抛光处理；
b)BBr3液态硼扩散源制备P型背面场，扩散温度930℃，时间为50min，方块电阻为30ohm/Sq；
c)用RENA公司的后清洗机刻蚀掉背面P-型发射结及同时去BSG；
d)用热氧化法生长SiO2薄膜作为掩膜层，厚度为300nm；
e)在背面再沉积90nm的SiNx薄膜；
f)用腐蚀性浆料刻蚀非发射极面的SiO2薄膜；
g)用常规碱制绒溶液在正面制绒，SiO2薄膜/SiNx薄膜作为背面的掩膜；
h)POCl3液态磷扩散源制备P-N结，扩散温度840℃，时间为30min，方块电阻为50ohm/Sq；
i)等离子体刻蚀去除边缘P-N结；
j)5％HF酸去PSG，SiNx薄膜及部分SiO2薄膜，时间为30s，最终SiO2薄膜厚度为50nm；
k)正面PECVD沉积80nm，折射率2.05的SiNx薄膜；
l)背面沉积70nm的折射率2.25的SiN钝化膜；
m)背面印刷银铝浆；
n)烘干；
o)正面印刷银浆；
p)烧结；
q)测试，效率为18.5％。
如图1所示，通过实施例1制的太阳能电池的结构为：以P型直拉单晶硅为基体，硅片的正面是覆盖有SiNx薄膜1的磷扩散制备的N型发射极2，背面是硼扩散制备的P型背面场3，P型背面场3上覆盖有SiO2薄膜4，SiO2薄膜4上覆盖SiNx薄膜1，硅片的正面和背面设置电极。
实施例2：
选择n型直拉单晶硅片，晶向(100)，掺杂浓度1Ωcm为例，对本发明进一步说明，具有如下步骤：
a)硅片两面经过抛光处理；
b)POCl3液态磷扩散源制备N-型背面场，扩散温度850℃，时间为50min，方块电阻为30ohm/Sq；
c)用RENA公司的后清洗机刻蚀掉背面N-型背面场及同时去PSG；
d)用热氧化法生长SiO2薄膜掩膜层，厚度为300nm；
e)在背面再沉积90nm的SiN薄膜；
f)用腐蚀性浆料刻蚀非发射极面的SiO2掩膜层；
g)用常规碱制绒溶液在正面制绒，SiO2/SiNx作为背面的掩膜；
h)BBr3液态硼扩散源制备p-n结，扩散温度940℃，时间为50min，方块电阻为50ohm/Sq；
i)等离子体刻蚀去除边缘P-N结；
j)5％HF酸去BSG，SiNx及部分SiO2掩膜层，时间为30s，最终SiO2薄膜厚度为50nm；
k)正面PECVD沉积30nm，Al2O3薄膜；
l)正面PECVD沉积50nm，折射率2.05的SiNx薄膜；
m)背面沉积70nm的折射率2.25的SiN钝化膜；
n)正面印刷银铝浆；
o)烘干；
p)背面印刷银浆；
q)烧结；
r)测试，效率为18.5％。
如图2所示，通过实施例2制的太阳能电池的结构为：以N型直拉单晶硅为基体，硅片的正面是硼扩散制备的P型发射极7，P型发射极7上覆盖Al2O3薄膜6，Al2O3薄膜6上覆盖SiNx薄膜1，背面是磷扩散制备的N型背面场5，N型背面场5上覆盖有SiO2薄膜4，SiO2薄膜4上覆盖SiNx薄膜1，硅片的正面和背面设置电极。
Claims (10)
1.一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，其特征是：以P型直拉单晶硅为基体，背面通过硼扩散制备P型背面场，在P型背面场上制作SiO2薄膜，SiO2薄膜作为正面碱溶液制绒的掩膜，在制绒完成后进行磷源扩散，在正面制备P-N结，SiO2薄膜在磷源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜。
2.根据权利要求1所述的一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，其特征是：在SiO2薄膜上再制作SiNx薄膜，SiO2薄膜和SiNx薄膜共同作为正面碱溶液制绒和磷源扩散的掩膜，SiO2薄膜和SiNx薄膜在磷源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜。
3.根据权利要求1或2所述的一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，其特征是：
具有如下步骤：
a)以P型直拉单晶硅为基体，硼扩散源制备P型背面场，方块电阻为20-150ohm/Sq；
b)腐蚀性酸或碱溶液或激光或腐蚀性浆料刻蚀掉正面的P+扩散层；
c)HF酸去BSG；
d)热氧化法生长SiO2薄膜，或直接通过CVD方式单面沉积SiO2薄膜，SiO2薄膜厚度为100-400nm；
e)在背面SiO2薄膜表面再沉积50-100nm的SiNx薄膜，并高温烧结使其致密化；
f)当d步骤使用热氧化法生长SiO2薄膜时，用腐蚀性酸或碱腐蚀液或激光或腐蚀性浆料刻蚀正面的SiO2薄膜，清洗刻蚀反应物；
g)用SiO2薄膜和SiNx薄膜作为掩膜，用碱溶液做单面制绒；
h)用SiO2薄膜和SiNx薄膜作为掩膜，磷扩散源制备P-N结，方块电阻为40-150ohm/Sq；
i)等离子体刻蚀去除边缘P-N结；
j)HF酸清洗去除PSG，SiNx薄膜及部分SiO2薄膜，保留30-150nm SiO2薄膜作为背面钝化膜；
k)P-N结面用PECVD方法沉积10-100nm，折射率为1.9-2.5之间的SiNx薄膜；
l)背面场用PECVD沉积30-100nm的折射率为1.9-2.5的SiNx薄膜；
m)制作正面、背面电极。
4.根据权利要求3所述的一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，其特征是：在a步骤中硅片首先经过双面抛光处理，然后在进行硼扩散。
5.一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的结构，其特征是：以P型直拉单晶硅为基体，硅片的正面是覆盖有SiNx薄膜(1)的磷扩散制备的N型发射极(2)，背面是硼扩散制备的P型背面场(3)，P型背面场(3)上覆盖有SiO2薄膜(4)，SiO2薄膜(4)上覆盖SiNx薄膜(1)，硅片的正面和背面设置电极。
6.一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，其特征是：以N型直拉单晶硅为基体，背面通过磷扩散制备N型背面场，在N型背面场上制作SiO2薄膜，SiO2薄膜作为正面碱溶液制绒的掩膜，在制绒完成后进行硼源扩散，在正面制备P-N结，SiO2薄膜在硼源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜。
7.根据权利要求6所述的一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，其特征是：在SiO2薄膜上再制作SiNx薄膜，SiO2薄膜和SiNx薄膜共同作为正面碱溶液制绒和硼源扩散的掩膜，SiO2薄膜和SiNx薄膜在硼源扩散后并不会完全去除，保留10-150nmSiO2薄膜作为背面钝化膜。
8.根据权利要求6或7所述的一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，其特征是：具有如下步骤：
a)以N型直拉单晶硅为基体，磷扩散源制备N型背面场，方块电阻为20-150ohm/Sq；
b)腐蚀性酸或碱溶液或激光或腐蚀性浆料刻蚀掉正面的N+扩散层；
c)HF酸去PSG；
d)热氧化法生长SiO2薄膜，或CVD方式单面沉积SiO2薄膜，SiO2薄膜厚度为100-400nm；
e)在背面SiO2薄膜表面再沉积50-100nm的SiNx薄膜，并高温烧结使其致密化；
f)当d步骤使用热氧化法生长SiO2薄膜时，用腐蚀性酸或碱腐蚀液或激光或腐蚀性浆料刻蚀正面的S iO2薄膜，清洗刻蚀反应物；
g)用SiO2薄膜和SiNx薄膜作为掩膜，用碱溶液做单面制绒；
h)用SiO2薄膜和SiNx薄膜作为掩膜，硼扩散源制备P-N结，方块电阻为40-150ohm/Sq；
i)等离子体刻蚀去除边缘P-N结；
j)HF酸清洗去除BSG，SiNx薄膜及部分SiO2薄膜，保留30-150nm SiO2薄膜作为背面钝化膜；
k)P-N结面用PECVD或ALD方法沉积10-50nm Al2O3薄膜；
l)P-N结面再用PECVD方法沉积10-100nm，折射率为1.9-2.5之间的SiNx薄膜；
m)背面场用PECVD沉积30-100nm的折射率为1.9-2.5的SiNx薄膜；
n)制作正面、背面电极。
9.根据权利要求8所述的一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的制备方法，其特征是：在a步骤中硅片首先经过双面抛光处理，然后在进行硼扩散。
10.一种一膜多用的掩膜后制绒太阳能电池的结构，其特征是：以N型直拉单晶硅为基体，硅片的正面是硼扩散制备的P型发射极(7)，P型发射极(7)上覆盖Al2O3薄膜(6)，Al2O3薄膜(6)上覆盖SiNx薄膜(1)，背面是磷扩散制备的N型背面场(5)，N型背面场(5)上覆盖有SiO2薄膜(4)，SiO2薄膜(4)上覆盖SiNx薄膜(1)，硅片的正面和背面设置电极。
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