CN102709350A - 太阳能电池的选择性发射极结构及其制备方法 - Google Patents

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马杰华
邢国强
缪燕
张海涛
朱召义
王明介
范丽冰
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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池的选择性发射极结构，包括p型晶体硅衬底，上表面分布有间断的轻掺杂区，所述轻掺杂区的间断处设有n++重掺杂区。本发明还公开了一种太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，包括如下步骤：提供p型晶体硅片作为半导体衬底；在半导体衬底表面在820至900℃的环境下重扩散形成n++重掺杂区；在n++重掺杂区上形成掩膜阻隔层；利用等离子体干法刻蚀n++重掺杂区，在掩膜阻隔层以外的区域形成轻掺杂区。本发明工艺简单、成本较低。

Description

太阳能电池的选择性发射极结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及太阳能电池的选择性发射极结构及其制备方法。
背景技术
低成本、高效率的太阳能电池(简称“电池”)是工业化电池生产的方向，而选择性发射极电池无疑是实现高效率电池的重要方法之一。
选择性发射极电池的结构主要特点：首先和金属化区域接触的衬底形成重掺杂区，非金属区域形成轻掺杂区。目的是在保证金属半导体接触质量的情况下，降低发射极的复合速率，提高蓝波段的内量子效率，提高短路电流密度和开压。选择性发射极具有良好的金属接触，金属化区域重掺杂区节深大，烧结过程中金属等杂质不容易进入耗尽区形成深能级；金属化高复合域和光照区域分离，载流子复合低，横向高低结前场作用明显，有利于光生载流子收集等优点。
目前实现选择性发射极电池的主要方法有掩膜二次扩散和一次重扩散后利用掩膜保护重扩散区进行化学腐蚀形成轻掺杂区。但是这两种方法工艺相对复杂，成本较高。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供工艺简单、成本较低的太阳能电池的选择性发射极结构及其制备方法。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的第一种技术方案为一种太阳能电池的选择性发射极结构，包括p型晶体硅衬底，上表面分布有间断的轻掺杂区，所述轻掺杂区的间断处设有n++重掺杂区。
进一步地，所述衬底的厚度为160微米至220微米。
本发明采用的第二种技术方案为一种太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，包括如下步骤：
(1)提供p型晶体硅片作为半导体衬底；
(2)在半导体衬底表面在820至900℃的环境下重扩散形成n++重掺杂区(又称重掺杂发射极)；
(3)在n++重掺杂区上形成掩膜阻隔层；
(4)利用等离子体干法刻蚀n++重掺杂区，在掩膜阻隔层以外的区域形成轻掺杂区(又称浅发射极)。
进一步地，所述半导体衬底的电阻率为1至6Ω·cm，衬底的厚度为160微米至220微米。
进一步地，所述步骤(2)中，以液态POCl3为原料扩散形成n++重掺杂区，该n++重掺杂区的方块电阻为20至60ohm/□。
进一步地，所述步骤(2)中，还包括：在常温下用重量百分比1%至10%的氢氟酸清洗n++重掺杂区0.5至10min，去除n++重掺杂区表面的磷硅玻璃。
进一步地，所述步骤(3)中，使用喷墨印刷抗蚀剂作为掩膜阻隔层，然后烘干。更进一步地，烘干温度为100至350℃，烘干后的掩膜阻隔层的高度为5至20um，宽度为100至500um。
进一步地，所述轻掺杂区的方块电阻为70至140ohm/□。
进一步地，所述步骤(4)中，还包括：先去除掩膜阻隔层，再清洗等离子体干法刻蚀后在硅片表面形成的残留物。
有益效果：本发明采用一步扩散工艺，相对二次扩散工艺流程更简单，并避免二次高温造成的损伤；采用抗蚀剂作为掩膜阻隔层，通过等离子体选择性的刻蚀在没有掩膜阻隔层的区域形成轻掺杂区，和化学湿法刻蚀相比，工艺更加稳定，易控制，腐蚀更均匀；等离子体干法刻蚀减少了环境污染，降低了废液处理的成本。
附图说明
图1为p型晶体硅片作为半导体衬底的结构示意图；
图2为形成n++重掺杂区的结构示意图；
图3为形成掩膜阻隔层的结构示意图；
图4为形成轻掺杂区的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，提供p型多晶硅片为半导体衬底1，电阻率为1~6Ω·cm。衬底的厚度190±30微米。
如图2所示，在多晶硅衬底1表面之上，以液态POCl3为原料在860±40℃的高温下重扩散形成n++重掺杂区2，n++重掺杂区的方块电阻宜控制在20~60ohm/□，然后常温下用重量百分比1%至10%的HF，清洗时间为0.5~10min，去除n++重掺杂区表面的磷硅玻璃。
如图3所示，在n++重掺杂区2上使用喷墨印刷AZ4620抗蚀剂作为掩膜阻隔层3，在n++重掺杂区表面形成电极栅线区，以100-350℃烘干后掩膜阻隔层的高度5-20um，宽度100-500um。
如图4所示，使用等离子体干法刻蚀，在掩膜阻隔层3以外的区域，形成轻掺杂区4，刻蚀气体包括但不限于SF6和O2的混合气体，例如CF4和O2或NF3和O2等亦可，以SF6和O2的混合气体为例，SF6气体流量200-3000sccm，O2气体流量20-1000sccm，压强10-80pa，功率3-20kw，刻蚀时间10-300s，刻蚀后的浅发射极方块电阻宜控制在70~140ohm/□，量测49点方块电阻值的方差可以控制在10以内，比化学腐蚀形成的方块电阻均匀性好，进一步提高了效率。之后先用嘧啶酮化合物剥离液将抗蚀剂去除，然后使用重量百分比1%至10%的HF去除等离子刻蚀后在硅片表面形成的残留物，后者的时间为5~20分钟。

Claims (10)

1.一种太阳能电池的选择性发射极结构，包括p型晶体硅衬底，上表面分布有间断的轻掺杂区，所述轻掺杂区的间断处设有n++重掺杂区。
2.根据权利要求1所述太阳能电池的选择性发射极结构，其特征在于：所述衬底的厚度为160微米至220微米。
3.一种太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，包括如下步骤：
(1)提供p型晶体硅片作为半导体衬底；
(2)在半导体衬底表面在820至900℃的环境下重扩散形成n++重掺杂区；
(3)在n++重掺杂区上形成掩膜阻隔层；
(4)利用等离子体干法刻蚀n++重掺杂区，在掩膜阻隔层以外的区域形成轻掺杂区。
4.根据权利要求3所述太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述半导体衬底的电阻率为1至6Ω·cm，衬底的厚度为160微米至220微米。
5.根据权利要求3所述太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，以液态POCl3为原料扩散形成n++重掺杂区，该n++重掺杂区的方块电阻为20至60ohm/□。
6.根据权利要求3所述太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，还包括：在常温下用重量百分比1%至10%的氢氟酸清洗n++重掺杂区0.5至10min，去除n++重掺杂区表面的磷硅玻璃。
7.根据权利要求3所述太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，使用喷墨印刷抗蚀剂作为掩膜阻隔层，然后烘干。
8.根据权利要求7所述太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：烘干温度为100至350℃，烘干后的掩膜阻隔层的高度为5至20um，宽度为100至500um。
9.根据权利要求3所述太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述轻掺杂区的方块电阻为70至140ohm/□。
10.根据权利要求3所述太阳能电池的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，还包括：先去除掩膜阻隔层，再清洗等离子体干法刻蚀后在硅片表面形成的残留物。
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