CN103367124B - 一种选择性发射极电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选择性发射极电池的制作方法，包括步骤：1)去除硅片的损伤层，在硅片的表面制备绒面；2)对损伤层去除且绒面制备完成的硅片进行喷涂磷源及激光掺杂；3)对经过喷涂磷源及激光掺杂的硅片进行高温链式扩散，得到正面正电极区以外区域的p-n结；4)去除经过高温链式扩散的硅片表面的PSG及周边的p-n结；5)在经过去除表面PSG及周边p-n结的硅片表面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；6)在具有氮化硅膜的硅片上印刷背电极，背电场和正电极，并进行烧结，使电极金属化，得到选择性发射极电池；7)测试选择性发射极电池的各项参数，并按工艺标准将其分档。本方法，有效提高太阳能电池的转换效率，并能方便应用于生产中。

Description

一种选择性发射极电池的制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种选择性发射极电池的制作方法。
背景技术
作为清洁环保的新能源，太阳能电池的应用越来越普及。但是这种电池的成本比较高，这就限制了它的快速普及。为了降低成本，就需要不断采用新的技术来提高太阳能电池的转换效率。其中选择性发射极电池就是一种工艺简单，且能有效提升太阳能电池效率的新工艺。根据选择性发射极电池的原理，有多种方法可以实现这种结构。但是，其中的许多方法是工艺步骤繁琐，增加成本高，是不适合工业化生产的。
常规太阳能电池的生产工艺如图1所述，包括：
S01、损伤层的去除及绒面制备；
S02、扩散制作p-n结；
S03、表面PSG(太阳能光伏行业晶体硅电池的制作过程中会产生含有较高磷浓度的硅氧化层，被称为磷硅玻璃，简称PSG)的去除及周边p-n结的去除；
S04、钝化减反射层的制备；
S05、金属化(背电极，背电场和正电极的印刷烧结)；
S06、分选。
现有技术是先进行一步扩散形成浅p-n结，再进行磷源的喷涂及激光掺杂。这样，激光掺杂后还需要对表面磷源进行二次处理，工艺步骤繁琐，增加成本高；另一方面，现有技术在磷源的喷涂及激光掺杂前一步先进行高温扩散形成p-n结，两种设备的上下料原理不一样，因此不易将两台设备连接起来，即不利于工业化自动化推广。
本发明就是介绍一种简单的，相对常规太阳能生产工艺，增加工艺步骤少，成本低，适合工业化生产的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种选择性发射极电池的制作方法，不需要特殊的后期处理，也就不用增加附加设备，更有利于工业化自动化生产。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种选择性发射极电池的制作方法，包括步骤：
1)去除硅片的损伤层，在硅片的表面制备绒面；
2)对所述损伤层去除且绒面制备完成的硅片进行喷涂磷源及激光掺杂；
3)对所述经过喷涂磷源及激光掺杂的硅片进行高温链式扩散，得到正面正电极区以外区域的p-n结；
4)去除所述经过高温链式扩散的硅片表面的PSG及周边的p-n结；
5)在经过去除表面PSG及周边p-n结的硅片表面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；
6)在所述具有氮化硅膜的硅片上印刷背电极，背电场和正电极，并进行烧结，使电极金属化，得到选择性发射极电池；
7)测试所述选择性发射极电池的各项参数，并按工艺标准将其分档。
优选的，所述步骤2)中，对所述损伤层去除且绒面制备完成的硅片进行均匀喷涂磷源及激光掺杂。
优选的，通过激光能量，对所述硅片表面进行选择性深掺杂。
优选的，深掺杂图案与所述选择性发射极电池的正电极图案一致，细栅宽度比正电极细栅宽度宽100-400um。
优选的，所述步骤2)中喷涂磷源的磷源浓度为20％-60％wt，激光掺杂的单脉冲能量为0.6-1.8J/cm2，激光掺杂的方块电阻为30-60Ω/□。
优选的，所述步骤3)中使用的链式扩散设备与前面步骤中的设备通过滚轮传送装置连接在一起。
优选的，所述步骤3)中使用的链式扩散设备，开始几个温区用来做低温烘干区，中间几个温区作为高温推进区，最后几个温区作为缓慢降温区。
优选的，所述步骤3)中链式扩散设备的温度曲线低温烘干区100-500℃，高温推进区700-1100℃，缓慢降温区500-150℃，传送带传输速度50-120mm/s，非激光掺杂区的方块电阻为80-120Ω/□。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的选择性发射极电池的制作方法，是在磷源喷涂及激光掺杂后再进行高温链式扩散，在高温下，磷源中的杂质成分基本都能挥发干净，因此不需要特殊的后期处理；本发明采用方法高温链式扩散，因此，磷源喷涂及激光掺杂设备可以与高温链式扩散设备连接起来，不需要另外上下料设备，更有利于工业化自动化生产；另外，磷源喷涂及激光掺杂步骤不仅得到了正电极下所需的p-n结，而且达到了硅片表面磷源喷涂的目的，在下一步高温链式扩散中，不需要增加其它化学药品，只需要提供高温链式炉即可。
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为常规太阳能电池的生产工艺流程图；
图2为本发明实施例提供的选择性发射极电池的制作方法的生产工艺流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种选择性发射极电池的制作方法，不需要特殊的后期处理，也就不用增加附加设备，更有利于工业化自动化生产。
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。
请参阅图2，本发明实施例提供的选择性发射极电池的制作方法，包括：
步骤S11：损伤层的去除及绒面制备；
去除硅片切割过程产生的损伤层，从而提高太阳电池的转换效率，同时对硅片进行化学处理，使硅片在微观上形成高低不平的表面，增加电池片表面的受光面积，降低反射率。
步骤S12：进行磷源的喷涂及激光掺杂进行磷源的喷涂及激光掺杂；
损伤层去除且绒面制备完成的硅片进行本步，完成磷源的喷涂和激光掺杂，得到正电极下的p-n结。
步骤S13：高温链式扩散高低结形成；
完成步骤S13的硅片经过本步，得到正面正电极区以外区域的p-n结。
步骤S14：表面PSG的去除及周边p-n的去除；
通过化学反应，将所处位置的p-n结刻断，以达到正面与背面绝缘的目的。
步骤S15：钝化减反射层的制备；
在硅片表面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜。
步骤S16：金属化(背电极，背电场和正电极的印刷烧结)；
通过背电极，背电场和正电极的印刷，在硅片上下表面形成电极，以利于电荷的收集；并通过烧结，使电极金属化，与硅片形成良好的欧姆接触。
步骤S17：分选。
测试所生产电池的各项参数，并按工艺标准将成品电池分档。
本发明实施例提供的选择性发射极电池的制作方法，是在磷源喷涂及激光掺杂后再进行高温链式扩散，在高温下，磷源中的杂质成分基本都能挥发干净，因此不需要特殊的后期处理，正常进行PSG去除及本源绝缘即可，即不用增加附加设备；本发明采用方法高温链式扩散，因此，磷源喷涂及激光掺杂设备可以与高温链式扩散设备连接起来，不需要另外上下料设备，更有利于工业化自动化生产；另外，磷源喷涂及激光掺杂步骤不仅得到了正电极下所需的p-n结，而且达到了硅片表面磷源喷涂的目的，在下一步高温链式扩散中，不需要增加其它化学药品，只需要提供高温链式炉即可。
选择性发射极电池生产工艺中，如何形成高低结是工艺的关键。本发明中，利用两步，“进行磷源的喷涂及激光掺杂”和“链式扩散高低结形成”来形成高低结。
具体的，硅片进行损伤层的去除及绒面制备工艺步骤后进行磷源的喷涂及激光掺杂。这步关键工艺为，对损伤层去除且绒面制备完成的硅片进行均匀喷涂磷源及激光掺杂，保证了产品的质量。
并通过激光能量，对硅片表面进行选择性深掺杂。
进一步的，深掺杂图案与选择性发射极电池的正电极图案一致，细栅宽度比正电极细栅宽度宽100-400um。
步骤2)中的主要参数为：喷涂磷源的磷源浓度为20％-60％wt，激光掺杂的单脉冲能量为0.6-1.8J/cm2，深扩散区的控制参数为：激光掺杂的方块电阻30-60Ω/□。
后一步是进行链式扩散高低结形成步骤。
在本实施例中，步骤3)中使用的链式扩散设备与前面步骤中的设备通过滚轮传送装置连接在一起，与传统技术中的结构相比，不需要额外的上下料设备，更有利于工业化自动化生产。当然，连接这两部分设备的方法还有很多种，本领域专业技术人员可以轻易地采用其他装置实现传送，比如使用传送带等等，效果相同，在此不再赘述。
步骤3)中使用的链式扩散设备，开始几个温区用来做低温烘干区，中间几个温区作为高温推进区，最后几个温区作为缓慢降温区。
进一步的，步骤3)中的链式扩散设备具体为链式扩散炉，其主要参数为：温度曲线低温烘干区100-500℃，高温推进区700-1100℃，缓慢降温区500-150℃，传送带传输速度50-120mm/s，浅扩散区的控制参数为：非激光掺杂区的方块电阻80-120Ω/□。
通过这两步工艺，形成选择性发射极电池所需要的高低结。然后再进行后续的工艺，即可得到选择性发射极电池。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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 (6)

1.一种选择性发射极电池的制作方法，其特征在于，包括步骤：
1)去除硅片的损伤层，在硅片的表面制备绒面；
2)对所述损伤层去除且绒面制备完成的硅片进行均匀喷涂磷源及激光掺杂，通过激光能量，对所述硅片表面进行选择性深掺杂；
3)对所述经过喷涂磷源及激光掺杂的硅片进行高温链式扩散，得到正面正电极区以外区域的p-n结，形成高低结；
4)去除所述经过高温链式扩散的硅片表面的PSG及周边的p-n结；
5)在经过去除表面PSG及周边p-n结的硅片表面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；
6)在所述具有氮化硅膜的硅片上印刷背电极，背电场和正电极，并进行烧结，使电极金属化，得到选择性发射极电池；
7)测试所述选择性发射极电池的各项参数，并按工艺标准将其分档。
2.根据权利要求1所述的选择性发射极电池的制作方法，其特征在于，深掺杂图案与所述选择性发射极电池的正电极图案一致，细栅宽度比正电极细栅宽度宽100-400 μm。
3.根据权利要求1所述的选择性发射极电池的制作方法，其特征在于，所述步骤2)中喷涂磷源的磷源浓度为20％-60％wt，激光掺杂的单脉冲能量为0.6-1.8J/cm2，激光掺杂的方块电阻为30-60Ω/□。
4.根据权利要求1所述的选择性发射极电池的制作方法，其特征在于，所述步骤3)中使用的链式扩散设备与前面步骤中的设备通过滚轮传送装置连接在一起。
5.根据权利要求1所述的选择性发射极电池的制作方法，其特征在于，所述步骤3)中使用的链式扩散设备，开始几个温区用来做低温烘干区，中间几个温区的温度作为高温推进区，最后几个温区的温度作为缓慢降温区。
6.根据权利要求5所述的选择性发射极电池的制作方法，其特征在于，所述步骤3)中链式扩散设备的温度曲线低温烘干区100-500℃，高温推进区700-1100℃，缓慢降温区500-150℃，传送带传输速度50-120mm/s，非激光掺杂区的方块电阻为80-120Ω/□。
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