CN102623559A - 氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺 - Google Patents

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张黎明
刘鹏
姜言森
贾河顺
任现坤
姚增辉
张春艳
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Abstract

本发明属于晶体硅太阳电池的制作技术领域，具体涉及一种氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺。该发明先采用传统扩散，去除含掺杂源硅玻璃后，再氧化的方法，制备具有优良性能的无死层发射极，其工序包括，传统扩散发射极的制备，含掺杂源的硅玻璃去除，氧化层的制备，氧化层的去除。此工艺可以有效地去除电池片表面的死层发射极区，提高太阳电池的短波响应，减小暗电流，有效提高电池片的开路电压，并且易于工业化生产。

Description

氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺
技术领域
本发明属于晶体硅太阳电池的制作技术领域，具体涉及一种氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺。
背景技术
随着化石能源的枯竭，太阳电池作为一种绿色能源，得到快速的发展。晶体硅太阳电池成为目前太阳电池领域的主流，如何降低太阳电池的成本，提高太阳电池的效率成为国内外晶体硅太阳电池研究的重点。
发射极作为太阳电池的关键组成部分，其表面掺杂浓度，直接影响太阳电池的效率。因为当掺杂浓度大于1020/cm3时，将成为死层区，因此，通过降低发射极表面的掺杂浓度，提高电池片对短波段的响应，以及降低暗电流，提高开路电压，成为目前提高电池效率的主要方法。然而传统的发射极的制备，硅片表面的掺杂浓度都高于1020/cm3，因此表面会形成几十纳米的死层区，影响电池的效率。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷，提供一种氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺，先采用传统扩散，去除含掺杂源的硅玻璃后，再氧化的方法，制备具有优良性能的发射极，可以有效地去除电池片表面的死层区，提高太阳电池的短波响应，减小暗电流，有效提高电池片的开路电压，并且易于工业化生产。
本发明的技术方案为：一种氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺，包括以下步骤：
（1）将制绒后的硅片，放入扩散炉，进行扩散制备结深为150—500nm发射极，方阻为20—80ohm/sq;
（2）采用浓度为5%—15%的HF酸溶液，去除硅片表面的含掺杂源的硅玻璃；
（3）将已去除含掺杂源的硅玻璃的硅片，放入氧化炉中，通入氧气和TCA， 温度为650℃—850℃，时间为30min—300min，氧化层的厚度为20nm—350nm；
（4）再次采用浓度为5%—15%的HF酸溶液，去除氧化层，得到无死层发射极。
所述的步骤3）中，氧化层的制备过程中，氧气的流量为0.2—10L/min，TCA的流量为0.1—5L/min。
所述的步骤4）中，去除氧化层后，发射极方阻为50—150ohm/sq，发射极表面的掺杂浓度低于1020/cm3。
本发明，所述的硅片为P型多晶、类单晶或单晶硅，也可为N型的多晶、类单晶或单晶硅。
本发明的有益效果是：本发明的一种氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺，先采用传统扩散，去除含掺杂源的硅玻璃后，再氧化的方法，制备具有优良性能的无死层发射极，其工序包括，传统扩散发射极的制备，含掺杂源的硅玻璃去除，氧化层的制备，氧化层的去除。可以应用于各种多晶、单晶或类单晶硅，能够有效地去除电池片表面的死层区，提高太阳电池的短波响应，减小暗电流，有效提高电池片的开路电压，并且易于工业化生产。
附图说明：
图1所示为晶体硅传统扩散结构示意图；
图2所示为本发明的无死层发射极结构示意图；
图中，1.扩散源原子，2.含掺杂源的硅玻璃，3.死层发射极，4.无死层发射极，5.硅片。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
本发明是一种氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺，技术方案为，包含以下工艺步骤：传统扩散发射极的制备，含掺杂源的硅玻璃2去除，氧化层的制备，氧化层的去除。
具体步骤为：
（1）将制绒后的硅片5，放入扩散炉，进行扩散制备发射极，方阻为20—80ohm/sq，制备的发射极结深为150—500nm;
（2）采用浓度为5%—15%的HF酸溶液，去除硅片表面的含掺杂源的硅玻璃2；
（3）将已去除含掺杂源的硅玻璃2的硅片5，放入氧化炉中，通入氧气和TCA，氧气的流量为0.2—10L/min，TCA的流量为0.1—5L/min，温度为650℃—850℃，时间为30min—300min，将死层发射极3全部氧化，氧化层的厚度为20nm—350nm；
（4）再次采用浓度为5%—15%的HF酸溶液，去除氧化层，得到无死层发射极4，发射极方阻为50—150ohm/sq，发射极表面的掺杂浓度低于1020/cm3。
本发明所述的硅片为P型多晶、类单晶或单晶硅，也可为N型的多晶、类单晶或单晶硅。
实施例１
将制绒清洗后的P型多晶体硅片5，放入管式扩散炉中进行扩散，扩散源原子1进入硅片5，形成表面掺杂浓度较高的发射极，方阻为55ohm/sq；然后将硅片5放入10%的HF溶液中清洗6min，去除含掺杂源的硅玻璃2；将去除含掺杂源的硅玻璃2的硅片5放入氧化炉中，升温至700℃，通入氧气1.4L/min和TCA0.6L/min，时间为60min，将死层发射极3全部氧化，得到厚度约60nm的氧化层；再将硅片5放入10%的HF溶液中清洗6min，去除氧化层，得到无死层发射极4的方阻为79ohm/sq；将清洗好的硅片5再进行刻蚀，镀减反射膜，印刷，烧结等工艺，得到太阳电池片，其平均光电转换效率可达到17.23%。
实施例2
将制绒清洗后的P型单晶硅片5，放入管式扩散炉中进行扩散，扩散源原子1进入硅片5，形成表面掺杂浓度较高的发射极，方阻为50ohm/sq；然后将硅片5放入10%的HF溶液中清洗6min，去除含掺杂源的硅玻璃2；将去除含掺杂源的硅玻璃2的硅片放入氧化炉中，升温至700℃，通入氧气1.4L/min和TCA0.6L/min，时间为70min，将死层发射极3全部氧化，得到厚度约65nm的氧化层；再将硅片5放入10%的HF溶液中清洗6min，去除氧化层，得到无死层发射极4的方阻为75ohm/sq；将清洗好的硅片5再进行刻蚀，镀减反射膜，印刷，烧结等工艺，得到太阳电池片，其平均光电转换效率可达到18.42%。

Claims (3)

1.一种氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）将制绒后的硅片，放入扩散炉，进行扩散制备结深为150—500nm的发射极，方阻为20—80ohm/sq;
（2）采用浓度为5%—15%的HF酸溶液，去除硅片表面的含掺杂源的硅玻璃；
（3）将已去除含掺杂源的硅玻璃的硅片，放入氧化炉中，通入氧气和TCA， 温度为650℃—850℃，时间为30min—300min，氧化层的厚度为20nm—350nm；
（4）再次采用浓度为5%—15%的HF酸溶液，去除氧化层，得到无死层发射极。
2. 根据权利要求1所述的氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺，其特征在于，步骤（3）中，氧化炉中氧气的流量为0.2—10L/min，TCA的流量为0.1—5L/min。
3. 根据权利要求1所述的氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺，其特征在于，所述的步骤4）中，去除氧化层后，发射极方阻为50—150ohm/sq，发射极表面的掺杂浓度低于1020/cm3。
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