CN103066150A - 一次扩散法制备选择性发射极电池的方法 - Google Patents

一次扩散法制备选择性发射极电池的方法 Download PDF

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黄仑
吴俊清
王金伟
史孟杰
崔梅兰
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Abstract

本发明公开一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于包括以下步骤：选用P型硅片，采用硅片制绒工艺对其进行表面去损伤层及构化；将制绒后的硅片完全浸泡在有机硅凝胶溶液中生成二氧化硅层；选择性去除硅片二氧化硅层，并清洗、烘干带二氧化硅层硅片；将烘干后的带二氧化硅层硅片置于扩散炉管内，通过N2作为载体导入扩散炉管，以三氯氧磷作为扩散源，进行磷离子扩散；采用湿化学刻蚀法去除扩散后硅片边缘及背面的PN结，完成后用酸去除硅片表面磷硅玻璃；使用等离子化学气相沉淀法对刻蚀后的硅片镀减反射膜；套印、烧结。本发明方法缩短了传统的二次扩散法制备选择性发射极电池的制作周期，使得设备投入降低，成品转化效率提升。

Description

一次扩散法制备选择性发射极电池的方法
技术领域
本发明涉及一种一次扩散法制备选择性发射极太阳能电池的制作工艺，尤其晶硅电池片制作工艺，具体地说是一种一次扩散法制备选择性发射极电池的方法。 
背景技术
当前选择性发射极电池技术上有多种实现方法，目前采用腐蚀扩散掩膜层制备的选择性发射极电池大多采用二氧化硅掩膜，该二氧化硅膜主要是由高温扩散法制备，形成较厚的含磷二氧化硅层，由于制备含磷二氧化硅掩膜层需要增加高温氧化设备，且高温氧化炉制备二氧化硅掩膜时间较长，对磷扩散效果的阻挡作用有限，最终将造成选择性发射极电池转化效率的降低，并且影响生产周期及生产效率，不利于选择性发射极电池的产业化发展。 
发明内容
本发明的目的是针对目前二次扩散法制备选择性发射极电池中生产周期长，生产设备成本增加的问题，提出一种一次扩散法制备选择性发射极电池的方法。 
本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 
一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于包括以下步骤： 
(1)选用P型硅片，采用硅片制绒工艺对其进行表面去损伤层及构化； 
(2)将步骤(1)制绒后的硅片完全浸泡在有机硅凝胶溶液中生成二氧化硅层； 
(3)选择性去除硅片二氧化硅层，并清洗、烘干带二氧化硅掩膜硅片； 
(4)将步骤(3)烘干后的带二氧化硅层硅片置于扩散炉管内，通过N2作为载体导入扩散炉管，以三氯氧磷作为扩散源，进行磷离子扩散； 
(5)采用湿化学刻蚀法去除扩散后硅片边缘及背面的PN结，完成后用酸去除硅片表面磷硅玻璃； 
(6)使用等离子化学气相沉淀法对刻蚀后的硅片镀减反射膜； 
(7)套印、烧结。 
本发明步骤(2)中使用有机硅凝胶溶液浸泡制绒后硅片，持续5s后在50-300℃温度下风干，持续5min，形成二氧化硅层。 
本发明步骤(3)中选择性去除硅片二氧化硅层为：采用丝网印刷技术，通过印刷HF酸浆料，在硅片表面印刷电池片图案，完成后持续2min腐蚀时间，然后使用去离子水冲洗表面印刷出的腐蚀浆料，得到选择性腐蚀的带二氧化硅掩膜硅片。 
本发明步骤(4)中N2流量为2000sccm，扩散温度790℃下进行磷原子扩散，扩散时间20min。 
本发明步骤(5)所述的酸为质量浓度为49%的氢氟酸。 
本发明步骤(6)中镀减反射膜的工艺条件为：反应温度450℃，高频电源功率为6000W，频率3000Hz，真空压力1700mTorr，氨气与硅烷体积比为11：1，沉积时间持续15min。 
本发明步骤(6)中所制备的减反射膜膜厚度为70-75nm。 
本发明步骤(7)中烧结温度为820℃，烧结炉皮带速度为5800mm/min。 
本发明的有益效果：本发明所用的一次扩散法制备选择性发射极电池的方法缩短了传统的二次扩散法制备选择性发射极电池的制作周期，制作选择性发射极电池的设备投入降低，成品转化效率提升。 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。 
一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，首先，选用P型电阻率在1-3ohm.cm的硅片，厚度为200um，采用常规的硅片制绒工艺进行表面去损伤层及构化，制绒后腐蚀硅片重量0.8-1g；使用有机硅凝胶溶液浸泡制绒后硅片，持续5秒后在50-300℃高温下风干，持续5min，形成二氧化硅层；采用丝网印刷技术，通过印刷HF酸浆料，在硅片表面印刷电池片图案，完成后持续2min腐蚀时间，然后使用去离子水冲洗表面印刷出的腐蚀浆料，得到选择性腐蚀的带二氧化硅层硅片；使用液态三氯氧磷作为扩散源，通过N2作为载体导入扩散炉管，N2流量为2000sccm,在790℃下进行磷原子扩散，扩散20min，扩散后硅片被腐蚀浆料腐蚀的区域方阻在30-40ohm/sq；采用湿化学刻蚀法去除扩散 后硅片边缘及背面的PN结，使用硝酸、质量浓度为49%的氢氟酸质量比为372：24，完成后使用质量浓度为49%的氢氟酸，去除硅片表面磷硅玻璃；使用等离子化学气相沉积工艺对刻蚀后的硅片镀减反射膜，反应温度为450℃，高频电源功率为6000W，频率3000Hz，真空压力1700mTorr，氨气与硅烷体积比为11：1，沉积时间持续15min，减反射膜膜厚范围在70-75nm；采用常规丝网印刷技术对硅片印刷正电极、背电极、背电场，其中正电极图案与第二步中印刷腐蚀浆料的图案一致，并且印刷时需要达到重合；在温度为820℃，烧结炉皮带速度在5800mm/min条件下进行烧结，得到选择性发射极电池。 
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。 

Claims (8)

1.一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)选用P型硅片，采用硅片制绒工艺对其进行表面去损伤层及织构化；
(2)将步骤(1)制绒后的硅片完全浸泡在有机硅凝胶溶液中使二氧化硅附着于硅片上；
(3)选择性去除硅片二氧化硅层，并清洗、烘干带二氧化硅掩膜硅片；
(4)将步骤(3)烘干后的带二氧化硅层硅片置于扩散炉管内，通过N2作为载体导入扩散炉管，以三氯氧磷作为扩散源，进行磷离子扩散；
(5)采用湿化学刻蚀法去除扩散后硅片边缘及背面的PN结，完成后用酸去除硅片表面磷硅玻璃；
(6)使用等离子化学气相沉淀法对刻蚀后的硅片镀减反射膜；
(7)套印、烧结。
2.根据权利要求1所述的一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于步骤(2)中使用有机硅凝胶溶液浸泡制绒后硅片，持续5s后在50-300℃温度下风干，持续5min，形成二氧化硅层。
3.根据权利要求1所述的一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于步骤(3)中选择性去除硅片二氧化硅层为：采用丝网印刷技术，通过印刷HF酸浆料，在硅片表面印刷电池片图案，完成后持续2min腐蚀时间，然后使用去离子水冲洗表面印刷出的腐蚀浆料，得到选择性腐蚀的带二氧化硅掩膜硅片。
4.根据权利要求1所述的一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于步骤(4)中N2流量为2000sccm，扩散温度790℃下进行磷原子扩散，扩散时间20min。
5.根据权利要求1所述的一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于步骤(5)所述的酸为质量浓度为49%的氢氟酸。
6.根据权利要求1所述的一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于步骤(6)中镀减反射膜的工艺条件为：反应温度450℃，高频电源功率为6000W，频率3000Hz，真空压力1700mTorr，氨气与硅烷体积比为11：1，沉积时间持续15min。
7.根据权利要求1或6所述的一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于步骤(6)中所制备的减反射膜膜厚度为70-75nm。
8.根据权利要求1所述的一次扩散法制备选择性发射极电池的方法，其特征在于步骤(7)中烧结温度为820℃，烧结炉皮带速度为5800mm/min。
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