CN103066164A

CN103066164A - 一种n型太阳能电池及其制作方法

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Publication number: CN103066164A
Application number: CN2013100398103A
Authority: CN
Inventors: 王英超; 熊景峰; 胡志岩; 李高非; 赵文超
Original assignee: Yingli Group Co Ltd
Current assignee: Yingli Group Co Ltd
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明公开了一种N型太阳能电池及其制作方法，所述方法包括：提供一N型硅片，所述N型硅片的正面包括：正面栅线区域以及正面非栅线区域；在所述N型硅片的正面形成掩膜层，所述掩膜层能够阻止P型离子的扩散；去除所述正面栅线区域的掩膜层；对所述N型硅片的正面进行第一次P型掺杂，在所述正面栅线区域形成第一P型掺杂区；去除剩余的掩膜层，对所述正面进行第二次P型掺杂，在所述正面非栅线区域形成第二P型掺杂区，所述第二P型掺杂区的掺杂浓度小于所述第一P型掺杂区的掺杂浓度；对所述N型硅片进行退火处理；在所述N型硅片上形成正面电极结构以及背面电极结构。该方法保证了硅片的机械强度，电池片不易破碎。

Description

一种N型太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种N型太阳能电池及其制作方法。

背景技术

采用太阳能电池进行光能发电是当今人们利用太阳能的一种主要方式。N型太阳能电池具有性能稳定、转化效率高等优点，是一种常见的硅太阳能电池。

具有选择性发射极的N型太阳能电池具有较高的转换效率。所述具有选择性发射极的N型太阳能电池指N型硅片正面（受光面）具有高低结P++/P+的N型太阳能电池。在N型硅片上表面的正面栅线区域形成P型重掺杂区P++，在N型硅片上表面的正面非栅线区域形成P型浅掺杂区P+，进而可在N型硅片的上表面形成高低结P++/P+。

由于正面栅线区域为P型重掺杂区，在形成正面栅线时，可降低栅线与硅片正面的接触电阻；且正面非栅线区域为P型浅掺杂区，能够提高硅片正面的钝化效果。因此，具有选择性发射极的N型太阳能电池具有较高的转换效率。

现有方法在制备具有选择性发射极的N型太阳能电池时，首先对N型硅片的正面进行P型重掺杂。然后，采用腐蚀溶剂对所述N型硅片正面的正面非栅线区域进行腐蚀，以降低正面非栅线区域的掺杂浓度，从而在正面栅线区域及正面非栅线区域形成高低结P++/P+。

由于现有技术在制备N型硅太阳能电池的选择性发射极时需要对硅片表面进行腐蚀，降低了硅片的机械强度，电池片易破碎。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种N型太阳能电池及其制作方法，该方法保证了硅片机械强度大、电池片不易破碎。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种N型太阳能电池制作方法，该方法包括：

提供一N型硅片，所述N型硅片的正面包括：正面栅线区域以及正面非栅线区域；

在所述N型硅片的正面形成掩膜层，所述掩膜层能够阻止P型离子的扩散；

去除所述正面栅线区域的掩膜层；

对所述N型硅片的正面进行第一次P型掺杂，在所述正面栅线区域形成第一P型掺杂区；

去除剩余的掩膜层，对所述正面进行第二次P型掺杂，在所述正面非栅线区域形成第二P型掺杂区，所述第二P型掺杂区的掺杂浓度小于所述第一P型掺杂区的掺杂浓度；

对所述N型硅片进行退火处理；

在所述N型硅片上形成正面电极结构以及背面电极结构，其中，所述正面电极结构位于所述N型硅片的正面，所述背面电极结构位于所述N型硅片的背面。

优选的，上述方法中，所述在所述N型硅片的正面形成掩膜层为：

在所述N型硅片的正面沉积一层氮化硅层。

优选的，上述方法中，所述氮化硅层的厚度为5μm-15μm，包括端点值。

本发明还提供了另一种N型太阳能电池的制作方法，该方法包括：

在所述N型硅片的正面形成氧化层，所述氧化层能够阻止部分P型离子的扩散；

去除所述正面栅线区域的氧化层；

对所述N型硅片的正面进行P型掺杂，在所述正面栅线区域形成第一P型掺杂区，在所述正面非栅线区域形成第二P型掺杂区；

对所述N型硅片进行退火处理；

优选的，上述方法中，所述在所述N型硅片的正面形成氧化层为：

在所述正面形成一层二氧化硅层。

优选的，上述方法中，所述二氧化硅层的厚度为0.3μm-1.5μm，包括端点值。

本发明还提供了一种N型太阳能电池，该N型太阳能电池包括：

N型硅片，所述N型硅片的正面包括：正面栅线区域以及正面非栅线区域；

位于所述N型硅片正面的正面电极结构；

位于所述N型硅片背面的背面电极结构；

位于所述N型硅片正面内的第一P型掺杂区和第二P型掺杂区；

其中，所述第二P型掺杂区的掺杂浓度小于所述第一P型掺杂区的掺杂浓度；所述第一P型掺杂区位于所述正面栅线区域的表面内；所述第二P型掺杂区域位于所述正面非栅线区域的表面内。

优选的，上述N型太阳能电池中，所述第一P型掺杂区的方阻为55Ω-65Ω，包括端点值。

优选的，上述N型太阳能电池中，所述第二P型掺杂区的方阻为80Ω-150Ω，包括端点值。

优选的，上述N型太阳能电池中，所述正面电极结构包括2条或是3条正面主栅线。

从上述技术方案可以看出，本发明所述技术方案无需对硅片进行腐蚀，即可在N型硅片表面的正面栅线区域及正面非栅线区域形成掺杂浓度不同的第一P型掺杂区以及第二P型掺杂区，从而形成高低结P++/P+。因此，所述方法保证了硅片的机械强度，电池片不易破碎。

另外，现有技术采用的腐蚀溶剂为一种价格昂贵的化学试剂，本申请所述方法无需采用所述腐蚀溶剂，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-图7为本发明实施例一提供的一种N型太阳能电池的制作方法的流程示意图；

图8-图11为发明实施例二提供的一种N型太阳能电池的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有方法在制备N型硅太阳能电池的选择性发射极时需要对硅片表面进行腐蚀，降低了硅片的机械强度，电池片易破碎。

发明人研究发现，可以通过掩膜掺杂的方式在N型硅片表面形成不同掺杂浓度的掺杂区，以形成选择性发射极。这样，在形成N型太阳能电池的高低结P++/P+时，无需对硅片进行腐蚀，即可在所述N型硅片的正面栅线区域及正面非栅线区域形成掺杂浓度不同的第一P型掺杂区P++以及第二P型掺杂区P+，保证了硅片的机械强度，电池片不易破碎。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，本申请中说明书附图会不依一般比例作局部放大，而且所述附图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及高度的三维空间尺寸。

实施例一

本发明实施例提供了一种N型太阳能电池制作方法，包括：

步骤11：提供一N型硅片。

一般的，N型太阳能电池的正面设置有多条间隔分布的正面细栅线以及多条间隔分布的正面主栅线。所述正面细栅线互相平行。所述正面主栅线互平行。所述正面细栅线与正面主栅线互相垂直。一般的正面主栅线的条数为2或3。

本实施例所述N型硅片的正面包括：正面栅线区域以及正面非栅线区域。其中，所述正面栅线区域是在制备N型太阳能电池电极时，N型硅片正面被正面主栅线以及正面细栅线覆盖的区域；所述正面非栅线区域是指所述N型硅片正面除去所述正面栅线区域外的区域。

需要说明的是，本申请的附图均是切面平行于N型太阳能电池细栅线的剖面图，所以图1所示N型硅片1中仅示出了正面主栅线覆盖的正面栅线区域A以及部分正面非栅线区域。

所述N型硅片1是经过表面清洗及制绒处理后的N型硅片。

且为了降低背面栅线与硅片的接触电阻，所述N型硅片1的背面内设置有N+扩散层2。可采用磷扩散形成所述N+扩散层2，在形成N型太阳能电池的电极结构之前形成所述N+扩散层2即可。本申请的核心在于如何形成正面的高低结，所述N+扩散层2的制作先后顺序不限定。

优选的，所述N+扩散层2可以为磷扩散层；可采用三氯氧磷进行磷扩散以形成所述N+扩散层2。

步骤12：参考图2，在所述N型硅片1的正面形成掩膜层3。

所述掩膜层3在进行P型掺杂时能够阻止P型离子的扩散。

可采用沉积工艺在所述N型硅片1的正面沉积所述掩膜层3。本实施例中，所述掩膜层3为氮化硅层。

优选的，所述氮化硅层的厚度为5μm-15μm，包括端点值。

步骤13：参考图3，去除所述正面栅线区域的掩膜层3。

可采用刻蚀工艺或激光刻槽工艺去除所述正面栅线区域表面的掩膜层3。

步骤14：参考图4，对所述N型硅片1的正面进行第一次P型掺杂，在所述正面栅线区域形成第一P型掺杂区P++。

由于剩余的掩膜层3对所述正面非栅线区域的遮挡，P型离子只能在正面栅线区域进行扩散，进而可以在正面栅线区域形成第一P型掺杂区P++，即P型重掺杂区。

可采用三溴化硼试剂进行硼扩散以形成所述第一P型掺杂区P++。

步骤15：参考图5，去除剩余的掩膜层2，对所述N型硅片1的正面进行第二次P型掺杂，在所述正面非栅线区域形成第二P型掺杂区P+，所述第二P型掺杂区P+为掺杂浓度小于所述第一P型掺杂区P++的P型浅掺杂区。

可采用三溴化硼试剂进行硼扩散以形成所述第二P型掺杂区P+。

步骤16：对所述N型硅片1进行退火处理。

参考图6，由于退火时会使得各掺杂区内掺杂离子发生再次扩散分布，会使得第一P型掺杂区P++的宽度有所增加，大于正面栅线区域的宽度。如图6中所示，扩散后，原先位于所述正面栅线区域A的第一P型掺杂区P++的宽度将会有所增大。

步骤17：在所述N型硅片1上形成正面电极结构以及背面电极结构。

参考图7，在所述该过程包括：对所述N型硅片1进行边缘刻蚀，去除所述N型硅片1侧面的PN结，防止短路；再进行去磷硅玻璃处理，去除所述N型硅片表面的氧化层；然后，在所述N型硅片1的正面形成钝化层4，在其背面形成钝化层6；最后，在所述钝化层4表面形成正面栅线，在所述钝化层6表面形成背面栅线，通过烧结工艺使所述正面栅线与所述N型硅片1的正面形成欧姆接触，使所述背面栅线与所述N型硅片1的背面形成欧姆接触。

所述使所述正面栅线与所述N型硅片1的正面形成欧姆接触指使所述正面栅线与对应的第一P型掺杂区P++形成欧姆接触。所述使所述背面栅线与所述N型硅片1的背面形成欧姆接触指使所述背面栅线与所述N+扩散层形成欧姆接触。

所述正面栅线以及背面栅线可以采用银浆或是银铝浆印刷而成。

优选的，可采用PECVD工艺在所述N型硅片1的正面以及背面分别沉积一层氮化硅层，以形成所述钝化层4和钝化层6。

所述正面栅线包括：多条平行间隔分布的正面主栅线5；多条平行间隔分布的正面细栅线，所述正面细栅线与所述正面主栅线5垂直。所述背面栅线包括：多条平行间隔分布的背面主栅线7；多条平行间隔分布的背面细栅线，所述背面细栅线与所述背面主栅线7垂直。

所述背面主栅线7与所述正面主栅线5个数相同，且上下对应。根据电池的规格设定。一般，所述正面主栅线的个数为2或3。

需要说明的是，本由于剖面图切面方向原因，图7中并未示出背面细栅线以及正面细栅线。

需要说明的是，本申请中“+”代表掺杂浓度，相同掺杂类型的区域，“+”个数越多掺杂浓度越大。

参考表1，表1中标注了本实施所述方法中第一次P型掺杂、第二次P型掺杂以及退火处理时的各工艺参数。

表1

工艺步骤	时间（min）	温度（°C）	小N₂流量（slm）	O₂流量（slm）
					第一次P型掺杂	30-50	925-935	0.5-2.5	0.2-1
第二次P型掺杂	5-15	905-915	0.5-2.5	0.2-1
					退火处理	5-20	820-890	0	5-20

上述工艺参数可使得所述第一P型掺杂区的方阻为55Ω-65Ω，包括端点值；所述第二P型掺杂区的方阻为80Ω-150Ω，包括端点值。

通过上述描述可知，本实施例所述技术方案在制备N型太阳能电池的选择性发射极时，无需对硅片进行腐蚀，避免了由于腐蚀对硅片机械强度的影响，所以硅片具有较好的机械强度，电池片不易破碎。

现有技术需要采用价格昂贵的腐蚀溶剂对硅片进行腐蚀以形成选择性发射极。而N型硅片表面的正面非栅线区域占据了该表面的大部分，所以需要大量的腐蚀溶剂，生产成本较高。而本实施例所述方法无需使用所述腐蚀溶剂，只需采用简单的工艺方法即可形成N型太阳能电池的选择性发射极，降低了生产成本。

实施例二

本实施例提供了另一种N型太阳能电池的制作方法，包括：

步骤21：同上述实施例步骤11。

步骤22：参考图8，在上述N型硅片1的正面形成氧化层8。

所述氧化层8在进行P型掺杂时能够阻止部分P型离子的扩散。即所述氧化层8对P型离子是半通透的，并不能完全阻挡P型离子的扩散。

可采用沉积工艺在所述N型硅片1的正面形成所述氧化层8。本实施例中，所述氧化层8可以为二氧化硅层。优选的，所述二氧化硅层的厚度为0.3μm-1.5μm，包括端点值。

步骤23：参考图9，去除所述N型硅片1的正面栅线区域表面的氧化层8。

可采用刻蚀工艺或激光刻槽去除正面栅线区域表面的氧化层8。

步骤24：参考图10，对所述N型硅片1的正面进行P型掺杂，在正面栅线区域形成第一P型掺杂区P++，在所述正面非栅线区域形成第二P型掺杂区P+。

由于氧化层8可以阻止部分P型离子的扩散，所以会在正面栅线区域的表面内形成掺杂浓度较大的第一P型掺杂区P++，会在正面非栅线区域的表面内形成掺杂浓度较小的第二P型掺杂区P+。

步骤25：对所述N型硅片进行退火处理。

参考图11，由于退火时会使得各掺杂区内的掺杂离子发生再次扩散分布，会使得第一P型掺杂区的宽度有所增加。

步骤26：同上述实施例步骤17。

在该步骤中，进行去磷硅玻璃处理时会去除剩余的氧化层8。

最终形成的N型太阳能电池的结构与上述实施例相同，如图7所示。

参考表2，表2中标注了本实施所述方法中氧化层制备、P型掺杂以及退火处理时的工艺参数。

表2

工艺步骤	时间（min）	温度（°C）	小N₂流量（slm）	O₂流量（slm）
					氧化层制备	10-30	820-890	0	1-3
P型掺杂	35-50	910-930	0.5-2.5	0.2-1
					退火处理	5-20	860-880	0	2-10

同样，本实施所述技术方案在制备N型太阳能电池的选择性发射极时，无需对硅片进行腐蚀，保证了硅片的机械强度，电池片不易破碎；且无需使用现有技术中的昂贵的腐蚀溶剂，生产成本较低。

实施例三

基于上述两实施例，本实施例提供了一种N型太阳能电池，参考图7，包括：

N型硅片1，所述N型硅片的正面包括：正面栅线区域以及正面非栅线区域；

位于所述N型硅片1正面的正面电极结构；

位于所述N型硅片1背面的背面电极结构；

位于所述N型硅片1的正面内的第一P型掺杂区P++和第二P型掺杂区P+；

其中，所述第二P型掺杂区P+的掺杂浓度小于所述第一P型掺杂区P++的掺杂浓度；所述第一P型掺杂区P++位于所述正面栅线区域的表面内；所述第二P型掺杂区域位于所述正面非栅线区域的表面内。

所述正面电极结构包括：设置在所述正面的钝化层4以及设置在所述第一P型掺杂区P++上的正面主栅线5以及正面细栅线。所述正面主栅线5与所述正面细栅线垂直。所述正面主栅线5以及正面细栅线与对应的第一P型掺杂区P++欧姆接触。所述正面主栅线5以及正面细栅线为电池的正面栅线。

所述背面电极结构包括：设置在所述N型硅片1背面的钝化层6以及背面栅线。所述背面栅线与所述N型硅片1的背面欧姆接触。所述背面栅线包括：背面主栅线7以及与所述背面主栅线7垂直的背面细栅线。

所述N型太阳能电池还包括：设置在所述N型硅片1背面内的N+扩散层。所述N+扩散层为磷扩散层。

所述第一P型掺杂区的方阻为55Ω-65Ω，包括端点值。

所述第二P型掺杂区的方阻为80Ω-150Ω，包括端点值。

所述主栅线4与背面栅线6的个数相同且上下对应。根据N型太阳能电池的规格，所述主栅线4的个数可以为2或3。

本实施例所述N型太阳能电池的N型硅片1的正面具有选择性发射极，正面栅线区域是P型重掺杂的第一P型掺杂区P++，有利于减少主栅线与硅片的接触电阻，产生良好的欧姆接触；正面非栅线区域为P型浅掺杂的第二P型掺杂区P+，具有较低的掺杂浓度，可使得电池表面的钝化效果较好，解决了掺杂过重产生的“死层”问题。

因此，所述N型太阳能电池使得过剩的多数载流子更容易被正面电极结构收集，大大减少少数载流子的复合，降低暗电流，故其短路电流、开路电压以及填充因子均会有所增加，具有较高的转化效率。且所述N型太阳能电池可采用上述两实施例所述方法制备，硅片机械强度大，电池片不易破碎。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种N型太阳能电池制作方法，其特征在于，包括:

去除所述正面栅线区域的掩膜层；

对所述N型硅片进行退火处理；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述N型硅片的正面形成掩膜层为：

在所述N型硅片的正面沉积一层氮化硅层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为5μm-15μm，包括端点值。

4.一种N型太阳能电池制作方法，其特征在于，包括:

去除所述正面栅线区域的氧化层；

对所述N型硅片进行退火处理；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述N型硅片的正面形成氧化层为：

在所述正面形成一层二氧化硅层。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅层的厚度为0.3μm-1.5μm，包括端点值。

7.一种N型太阳能电池，其特征在于，包括:

位于所述N型硅片正面的正面电极结构；

位于所述N型硅片背面的背面电极结构；

位于所述N型硅片正面内的第一P型掺杂区和第二P型掺杂区；

8.根据权利要求7所述的N型太阳能电池，其特征在于，所述第一P型掺杂区的方阻为55Ω-65Ω，包括端点值。

9.根据权利要求8所述的N型太阳能电池，其特征在于，所述第二P型掺杂区的方阻为80Ω-150Ω，包括端点值。

10.根据权利要求7所述的N型太阳能电池，其特征在于，所述正面电极结构包括2条或是3条正面主栅线。