CN103094419A - 一种高效太阳能电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效太阳能电池的制备方法。该方法是在常规太阳能电池的制造过程中的去PSG制程后增加一步氧化制程并搭配调整扩散制程工艺，以在硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层并使电池N型层杂质进行二次分布，以减少电池表面和N型层复合，使电池产生较高的Uoc和Isc，提升了电池的转换效率。本发明可以在常规太阳能电池产线上改造完成，迅速实现量产，制备出的电池比常规产线电池具有更高的转换效率，具有巨大的市场价值。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池制作领域，具体涉及一种高效太阳能电池的制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池片的制造工艺一般有如下几个步骤：化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、沉积减反射膜、印刷电极、烧结。晶硅太阳能电池扩散制结一般采用有源沉积和无源推进两步扩散实现，有源沉积控制掺杂总量，无源推进控制表面浓度和结深；沉积减反射氮化硅膜实现表面的减反射和钝化。
扩散制结制程因硅片表面存在一层磷硅玻璃，导致扩散后发射极表面浓度较高，表面复合较严重；氮化硅膜吸杂钝化效果较差。综上两种因素，导致晶硅电池的Uoc和Isc较低，导致晶硅电池转换效率较低。
发明内容
本发明的目的就是针对上述缺陷而提供一种高效太阳能电池制备方法，该方法是在常规太阳能电池的制造过程中的去PSG制程后增加一步氧化制程并搭配调整扩散制程工艺，以在硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层并使电池N型层杂质进行二次分布，以减少电池表面和N型层复合，使电池产生较高的Uoc和Isc，提升了电池的转换效率。
本发明的一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，在去磷硅玻璃制程后对硅片进行氧化，在硅片表面形成一层二氧化硅钝化层。
扩散后N型层方阻为70ohm/□~95ohm/□。
扩散后N型层方阻优选为75ohm/□~90ohm/□。
氧化后N型层方阻为65 ohm/□~85 ohm/□。
扩散制结工艺步骤可以为一步沉积，沉积温度为750℃~850℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量依次为4slm~15slm、500sccm~2000sccm、100sccm~2000sccm，沉积时间为5min~25min。
扩散制结工艺步骤也可以分为沉积、推进，沉积温度为750℃~840℃，推进温度为790℃~850℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量依次为4slm~15slm、500sccm~2000sccm、100sccm~2000sccm，推进气氛为氮气和氧气混合气体，气体流量依次为4slm~20slm、100sccm~3000sccm，沉积时间为5min~20min，推进时间为1min~15min。
扩散制结工艺步骤也可以分为沉积、第一步推进和第二步推进，沉积温度为750℃~830℃，第一步推进温度为790℃~840℃，第二步推进温度为800℃~850℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量依次为4slm~15slm、500sccm~2000sccm、100sccm~2000sccm，推进气氛为氮气和氧气混合气体，气体流量依次为4slm~20slm、100sccm~3000sccm，沉积时间为5min~15min，第一步推进时间为1min~10min，第二步推进时间为1min~10min。
氧化制程工艺温度800℃~870℃,氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为3slm~20slm，氧气流量为100sccm~2000sccm，氧化时间为1min~20min。
氧化制程工艺温度800℃~850℃,氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为5slm~10slm，氧气流量为200sccm~1000sccm，氧化时间为3min~10min。
本发明的有益效果是：一种高效太阳能电池制备方法，在常规晶硅太阳能电池制备工艺的基础上，调整扩散工艺，在去PSG制程后增加一步氧化制程，以在硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层并使电池N型层杂质进行二次分布，以减少电池表面和N型层复合，使电池产生较高的Uoc和Isc，提升了电池的转换效率，实现太阳电池0.30%±0.10%的效率提升。该方法对当前晶硅太阳能电池产线进行简单改造即可实现，氧化工艺可直接在扩散炉中进行，迅速实现量产。通过调整扩散工艺，可以降低扩散工艺时间，提升扩散炉产能，将节省扩散炉管直接作为氧化炉管使用。高效电池具有巨大的市场价值。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
本发明的一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、氧化、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，在常规晶硅太阳电池制备工艺的基础上，调整扩散工艺，获得一个较高表面浓度、较低结深的N型层，之后经过刻蚀洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层，并使N型层的杂质进行二次分布且不增加N型层的杂质总量，降低了表面的掺杂浓度，之后工序采用常规晶体硅太阳电池生产工艺。
本实施例采用6英寸太阳能电池级单晶硅片。
1）化学清洗及表面织构化制程采用双氧水和氢氧化钠混合溶液进行化学清洗，硅片减薄量控制在10~15微米之间。
2）扩散制结制程工艺步骤分为沉积、第一步推进和第二步推进，沉积温度为780℃，第一步推进温度为815℃，第二步推进温度为830℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量分别为8slm、1200sccm、300sccm，推进气氛为氮气和氧气的混合气体，气体流量分别为8slm、300sccm，沉积工艺时间为15min，推进一工艺时间为3min，推进二工艺时间为3min。扩散后N型层方阻为81ohm/□。
3）边缘刻蚀和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蚀洗磷设备，工艺采用常规产线工艺，腐蚀量控制0.08g/pcs~0.15g/pcs。
4）氧化制程使用扩散炉管进行氧化，氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为8slm，氧气流量为500sccm，氧化时间为8min，氧化温度为830℃。氧化后N型层方阻为76 ohm/□。
5）后续制程采用常规太阳能电池制作工艺。
6）本实施例产出的电池在常规电池的测试标准下，转换效率为19.30%，常规电池转换效率为18.90%，转换效率提升0.40%。
实施例2
本发明的一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、氧化、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，在常规晶硅太阳电池制备工艺的基础上，调整扩散工艺，获得一个较高表面浓度、较低结深的N型层，之后经过刻蚀洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层，并使N型层的杂质进行二次分布且不增加N型层的杂质总量，降低了表面的掺杂浓度，之后工序采用常规晶体硅太阳电池生产工艺。
本实施例采用6英寸太阳能电池级单晶硅片。
1）化学清洗及表面织构化制程采用双氧水和氢氧化钠混合溶液进行化学清洗，硅片减薄量控制在10~15微米之间。
2）扩散制结制程工艺步骤分为沉积、第一步推进和第二步推进，沉积温度为800℃，第一步推进温度为820℃，第二步推进温度为840℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量分别为13slm、1500sccm、700sccm，推进气氛为氮气和氧气的混合气体，气体流量分别为13slm、300sccm，沉积工艺时间为8min，推进一工艺时间为5min，推进二工艺时间为5min。扩散后N型层方阻为80ohm/□。
3）边缘刻蚀和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蚀洗磷设备，工艺采用常规产线工艺，腐蚀量控制0.08g/pcs~0.15g/pcs。
4）氧化制程使用扩散炉管进行氧化，氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为18slm，氧气流量为1500sccm，氧化时间为4min，氧化温度为860℃。氧化后N型层方阻为83 ohm/□。
5）后续制程采用常规太阳能电池制作工艺。
6）本实施例产出的电池在常规电池的测试标准下，转换效率为19.32%，常规电池转换效率为18.90%，转换效率提升0.42%。
实施例3
本发明的一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、氧化、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，在常规晶硅太阳电池制备工艺的基础上，调整扩散工艺，获得一个较高表面浓度、较低结深的N型层，之后经过刻蚀洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层，并使N型层的杂质进行二次分布且不增加N型层的杂质总量，降低了表面的掺杂浓度，之后工序采用常规晶体硅太阳电池生产工艺。
本实施例采用6英寸太阳能电池级单晶硅片。
1）化学清洗及表面织构化。
2）扩散制结制程工艺步骤分为沉积、第一步推进和第二步推进，沉积温度为750℃，第一步推进温度为790℃，第二步推进温度为820℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量分别为6slm、1000sccm、1200sccm，推进气氛为氮气和氧气的混合气体，气体流量分别为17slm、2000sccm，沉积工艺时间为10min，推进一工艺时间为8min，推进二工艺时间为8min。扩散后N型层方阻为90ohm/□。
3）边缘刻蚀和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蚀洗磷设备，工艺采用常规产线工艺。
4）氧化制程使用扩散炉管进行氧化，氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为10slm，氧气流量为1000sccm，氧化时间为12min，氧化温度为850℃。氧化后N型层方阻为70 ohm/□。
5）后续制程采用常规太阳能电池制作工艺。
6）本实施例产出的电池在常规电池的测试标准下，转换效率为19.24%，常规电池转换效率为18.90%，转换效率提升0.34%。
实施例4
本发明的一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、氧化、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，在常规晶硅太阳电池制备工艺的基础上，调整扩散工艺，获得一个较高表面浓度、较低结深的N型层，之后经过刻蚀洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层，并使N型层的杂质进行二次分布且不增加N型层的杂质总量，降低了表面的掺杂浓度，之后工序采用常规晶体硅太阳电池生产工艺。
本实施例采用6英寸太阳能电池级单晶硅片。
1）化学清洗及表面织构化。
2）扩散制结制程工艺步骤分为沉积、推进，沉积温度为800℃，推进温度为830℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量分别为10slm、1300sccm、500sccm，推进气氛为氮气和氧气的混合气体，气体流量分别为10slm、300sccm，沉积工艺时间为12min，推进工艺时间为5min。扩散后N型层方阻为83ohm/□。
3）边缘刻蚀和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蚀洗磷设备，工艺采用常规产线工艺，腐蚀量控制0.08g/pcs~0.15g/pcs。
4）氧化制程使用扩散炉管进行氧化，氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为10slm，氧气流量为800sccm，氧化时间为10min，氧化温度为850℃。氧化后N型层方阻为81ohm/□。
5）后续制程采用常规太阳能电池制作工艺。
6）本实施例产出的电池在常规电池的测试标准下，转换效率为19.28%，常规电池转换效率为18.90%，转换效率提升0.38%。
实施例5
本发明的一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、氧化、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，在常规晶硅太阳电池制备工艺的基础上，调整扩散工艺，获得一个较高表面浓度、较低结深的N型层，之后经过刻蚀洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层，并使N型层的杂质进行二次分布且不增加N型层的杂质总量，降低了表面的掺杂浓度，之后工序采用常规晶体硅太阳电池生产工艺。
本实施例采用6英寸太阳能电池级单晶硅片。
1）化学清洗及表面织构化。
2）扩散制结制程工艺步骤分为沉积、推进，沉积温度为760℃，推进温度为850℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量分别为15slm、600sccm、200sccm，推进气氛为氮气和氧气的混合气体，气体流量分别为6slm、200sccm，沉积工艺时间为20min，推进工艺时间为10min。扩散后N型层方阻为71ohm/□。
3）边缘刻蚀和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蚀洗磷设备，工艺采用常规产线工艺。
4）氧化制程使用扩散炉管进行氧化，氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为16slm，氧气流量为1800sccm，氧化时间为18min，氧化温度为800℃。氧化后N型层方阻为69ohm/□。
5）后续制程采用常规太阳能电池制作工艺。
6）本实施例产出的电池在常规电池的测试标准下，转换效率为19.15%，常规电池转换效率为18.90%，转换效率提升0.25%。
实施例6
本发明的一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、氧化、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，在常规晶硅太阳电池制备工艺的基础上，调整扩散工艺，获得一个较高表面浓度、较低结深的N型层，之后经过刻蚀洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层，并使N型层的杂质进行二次分布且不增加N型层的杂质总量，降低了表面的掺杂浓度，之后工序采用常规晶体硅太阳电池生产工艺。
本实施例采用6英寸太阳能电池级单晶硅片。
1）化学清洗及表面织构化制程采用双氧水和氢氧化钠混合溶液进行化学清洗。
2）扩散制结制程工艺步骤为一步沉积，沉积温度为820℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量分别为12slm、1000sccm、600sccm，沉积工艺时间为10min。扩散后N型层方阻为78ohm/□。
3）边缘刻蚀和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蚀洗磷设备，工艺采用常规产线工艺。
4）氧化制程使用扩散炉管进行氧化，氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为15slm，氧气流量为1200sccm，氧化时间为15min，氧化温度为810℃。氧化后N型层方阻为75ohm/□。
5）后续制程采用常规太阳能电池制作工艺。
6）本实施例产出的电池在常规电池的测试标准下，转换效率为19.20%，常规电池转换效率为18.90%，转换效率提升0.30%。
实施例7
本发明的一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、氧化、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，在常规晶硅太阳电池制备工艺的基础上，调整扩散工艺，获得一个较高表面浓度、较低结深的N型层，之后经过刻蚀洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一层二氧化硅吸杂钝化层，并使N型层的杂质进行二次分布且不增加N型层的杂质总量，降低了表面的掺杂浓度，之后工序采用常规晶体硅太阳电池生产工艺。
本实施例采用6英寸太阳能电池级单晶硅片。
1）化学清洗及表面织构化制程采用双氧水和氢氧化钠混合溶液进行化学清洗。
2）扩散制结制程工艺步骤为一步沉积，沉积温度为850℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量分别为10slm、1500sccm、1800sccm，沉积工艺时间为6min。扩散后N型层方阻为85ohm/□。
3）边缘刻蚀和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蚀洗磷设备，工艺采用常规产线工艺。
4）氧化制程使用扩散炉管进行氧化，氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为5slm，氧气流量为300sccm，氧化时间为20min，氧化温度为820℃。氧化后N型层方阻为80ohm/□。
5）后续制程采用常规太阳能电池制作工艺。
6）本实施例产出的电池在常规电池的测试标准下，转换效率为19.14%，常规电池转换效率为18.90%，转换效率提升0.24%。
Claims (9)
1.一种高效太阳能电池制备方法，包括化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、边缘刻蚀和去磷硅玻璃、沉积减反射膜、印刷电极、烧结步骤，其特征在于，在去磷硅玻璃制程后对硅片进行氧化，在硅片表面形成一层二氧化硅钝化层。
2. 根据权利要求1所述的一种高效太阳能电池制备方法，其特征在于：扩散后N型层方阻为70ohm/□~95ohm/□。
3. 根据权利要求2所述的一种高效太阳能电池制备方法，其特征在于：扩散后N型层方阻为75ohm/□~90ohm/□。
4. 根据权利要求1所述的一种高效太阳能电池制备方法，其特征在于：氧化后N型层方阻为65 ohm/□~85 ohm/□。
5. 根据权利要求1所述的一种高效太阳能电池制备方法，其特征在于：扩散制结工艺步骤为一步沉积，沉积温度为750℃~850℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量依次为4slm~15slm、500sccm~2000sccm、100sccm~2000sccm，沉积时间为5min~25min。
6. 根据权利要求1所述的一种高效太阳能电池制备方法，其特征在于：扩散制结工艺步骤分为沉积、推进，沉积温度为750℃~840℃，推进温度为790℃~850℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量依次为4slm~15slm、500sccm~2000sccm、100sccm~2000sccm，推进气氛为氮气和氧气混合气体，气体流量依次为4slm~20slm、100sccm~3000sccm，沉积时间为5min~20min，推进时间为1min~15min。
7. 根据权利要求1所述的一种高效太阳能电池的制备方法，其特征在于：扩散制结工艺步骤分为沉积、第一步推进和第二步推进，沉积温度为750℃~830℃，第一步推进温度为790℃~840℃，第二步推进温度为800℃~850℃，沉积气氛为氮气、三氯氧磷和氧气的混合气体，气体流量依次为4slm~15slm、500sccm~2000sccm、100sccm~2000sccm，推进气氛为氮气和氧气混合气体，气体流量依次为4slm~20slm、100sccm~3000sccm，沉积时间为5min~15min，第一步推进时间为1min~10min，第二步推进时间为1min~10min。
8. 根据权利要求1所述的一种高效太阳能电池的制备方法，其特征在于：氧化制程工艺温度800℃~870℃,氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为3slm~20slm，氧气流量为100sccm~2000sccm，氧化时间为1min~20min。
9. 根据权利要求1所述的一种高效太阳能电池的制备方法，其特征在于：氧化制程工艺温度800℃~850℃,氧化气氛为氮气和氧气混合气体，氮气流量为5slm~10slm，氧气流量为200sccm~1000sccm，氧化时间为3min~10min。
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