CN103489938A - 一种渐变结构的选择性发射极太阳电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种渐变结构的选择性发射极太阳电池及其制作方法,该太阳电池包括P型晶体硅衬底、N型深发射极N++、N型浅发射极N+、减反射膜、正电极、铝背场和背电极;多个N型深发射极N++和多个N型浅发射极N+相互间隔地设在P型晶体硅的正面;所述N型深发射极N++含有激光辐照烧蚀制作时所形成的凹槽;所述N型浅发射极N+与N型深发射极N++之间为线性渐变过渡结构,且该渐变结构形成在所述凹槽的侧壁中,并使所述凹槽为梯形斜槽。该结构的太阳电池具有磷源利用率高、电流收集效果强、光生载流子收集几率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域,特别是涉及一种渐变结构的选择性发射极太阳电池及其制作方法。
背景技术
太阳电池可以将太阳能转化为电能,在提供电力的同时不产生任何有害物质,是解决能源与环境问题、实现可持续发展的有效途径。随着人们对再生绿色能源需求量的不断增长,晶体硅太阳电池技术也得到了快速的发展。现有的晶体硅太阳电池的光电转换效率一般在16%左右,随着太阳电池的广泛应用,人们对太阳电池的转换效率提出更高的要求,并要求能简化工艺,降低成本。随着石油等不可再生资源的日益枯竭,太阳能等清洁、无污染的能源受到越来越大的重视,现有技术中的太阳电池,经过若干年的发展,已经越来越多地被应用于各个领域中,其优势也逐渐凸显出来。
目前比较普遍采用的是选择性发射极技术(Selective Emitter,简称SE)来制作太阳电池,这种太阳电池通常包括P型晶体硅衬底、N型深发射极N++、N型浅发射极N+、减反射膜、正电极、铝背场和背电极,所谓选择性发射极晶体硅太阳电池,就是在金属栅线(电极)与硅片接触部位进行重掺杂,在电极之间位置进行轻掺杂。图1为现有技术的太阳电池的选择性发射极结构,该选择性发射极结构包括若干N型深发射极N++3′,且N型深发射极N++3′中含有激光辐照烧蚀制作时所形成的凹槽31′,该凹槽31′的壁面311′呈垂直状,在相邻的N型深发射极N++3′之间设有N型浅发射极N+4′。现有技术的这种结构可降低扩散层复合,由此可提高光线的短波响应,同时减少前金属电极与硅的接触电阻,使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善,从而提高转换效率。但是,仍然存在着如下的一些弊端:1、这种结构的N型深发射极N++掺杂磷浓度分布均一,没有梯度变化,不能节约磷源;2、这种结构的N型深发射极N++不能与金属栅线的抛物线分布相呼应,不利吸收光子;3、这种结构的N型深发射极N++表面容易产生扩散死层。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足,提供一种渐变结构的选择性发射极太阳电池及其制作方法,具有磷源利用率高、电流收集效果强、光生载流子收集几率高的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种渐变结构的选择性发射极太阳电池,包括P型晶体硅衬底、N型深发射极N++、N型浅发射极N+、减反射膜、正电极、铝背场和背电极;多个N型深发射极N++和多个N型浅发射极N+相互间隔地设在P型晶体硅的正面;所述N型深发射极N++含有激光辐照烧蚀制作时所形成的凹槽;所述N型浅发射极N+与N型深发射极N++之间为线性渐变过渡结构,且该渐变结构形成在所述凹槽的侧壁中,并使所述凹槽为梯形斜槽。
所述的线性渐变过渡结构为含磷浓度成线性变化,且是由上至下呈渐次增加。
所述P型晶体硅衬底为多晶硅或者单晶硅。
所述N型深发射极N++结深是渐变性的,范围为0.5-2um。
所述N型浅发射极N+结深为0.2-0.3um。
一种渐变结构的选择性发射极太阳电池的制作方法,包括如下步骤:
a.在P型晶体硅衬底上制作绒面;
b.在温度为400-1100℃的管式扩散炉中,用三氯氧磷液态源对P型晶体硅衬底进行扩散,形成N型浅发射极N+和磷硅玻璃薄层;
c.采用激光辐照方法,用具有一定波长的激光辐照烧蚀出N型重掺杂区,形成N型深发射极N++;
d.利用氢氟酸溶液进行去磷硅玻璃清洗、刻边;
e.在晶体硅表面镀氮化硅减反射膜;
f.用丝网印刷工艺印制正电极和背电极以及铝背场;
g.对晶体硅进行烧结,金属化处理;
其中,步骤c中所述激光辐照方法为通过调节激光光斑中心到边缘的焦距,让中心到边缘的光强/功率形成线性变化,使N型深发射极N++与N型浅发射极N+之间形成线性渐变过渡结构。
在步骤c中,所述激光的波长为532nm或1064nm。
所述的线性渐变过渡结构为含磷浓度成线性变化,且是由上至下呈渐次增加。
本发明的有益效果是,由于采用了将N型浅发射极N+与N型深发射极N++之间设置为线性渐变过渡结构,与现有技术相比,具有如下有益效果:
1、掺杂磷浓度的渐变梯度变化,可以节约磷源,提高磷源利用率;
2、掺杂磷浓度呈渐变梯度变化,印刷的栅线上金属呈抛物线状分布,两者呈一致分布状态,有利于吸收光子,增强电流收集效果;
3、掺杂磷浓度从底部到表面渐变梯度变化,N型深发射极N++接近于N型浅发射极N+表面的少子复合大大降低,可有效减少表面的扩散“死层”,有效降低载流子复合,提高光生载流子的收集几率。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明;但本发明的一种渐变结构的选择性发射极太阳电池及其制作方法不局限于实施例。
附图说明
图1是现有技术的选择性发射极的结构示意图;
图2是本发明的具有选择性发射极的太阳电池的结构示意图;
图3是本发明的选择性发射极的结构示意图。
具体实施方式
参见图2、图3所示,本发明的一种渐变结构的选择性发射极太阳电池,包括P型晶体硅衬底1、N型深发射极N++3、N型浅发射极N+2、减反射膜4、正电极5、铝背场6和背电极7;多个N型深发射极N++3和多个N型浅发射极N+2相互间隔地设在P型晶体硅衬底1的正面;所述N型深发射极N++3含有激光辐照烧蚀制作时所形成的凹槽31;铝背场6和背电极7设在P型晶体硅衬底1的背面;减反射膜4覆盖在P型晶体硅衬底1的正面;正电极5通过丝网印刷的方式印刷在N型深发射极N++3上面,正电极5在烧结过程中烧穿减反射膜4与N型深发射极N++3的凹槽31接触。
所述N型浅发射极N+2与N型深发射极N++3之间为线性渐变过渡结构,且该渐变结构形成在所述凹槽31的侧壁311中,并使所述凹槽31为梯形斜槽,用于印制正电极5。该梯形斜槽31是通过调节激光光斑中心到边缘的焦距所产生的,即间接调节了激光光斑中心到边缘的光强/功率,以形成线性变化,使现有技术的凹槽的垂直侧面变成了倾斜,也使得该梯形凹槽倾斜侧面的含磷浓度形成线性变化,即从上到下含磷浓度逐渐变大。
所述的线性渐变过渡结构为含磷浓度成线性变化,且是由上至下呈渐次增加。
所述P型晶体硅衬底1为多晶硅,当然,也可以为单晶硅。
所述N型深发射极N++3结深是渐变性的,范围为0.5-2um。
所述N型浅发射极N+2结深为0.2-0.3um。
本发明的一种渐变结构的选择性发射极太阳电池的制作方法,包括如下步骤:
a.在P型晶体硅衬底上制作绒面;
b.在温度为400-1100℃的管式扩散炉中,用三氯氧磷液态源对P型晶体硅衬底进行扩散,形成N型浅发射极N+和磷硅玻璃薄层;
c.采用激光辐照方法,用具有一定波长的激光辐照烧蚀出N型重掺杂区,形成N型深发射极N++;
d.利用氢氟酸溶液进行去磷硅玻璃清洗、刻边;
e.在晶体硅表面镀氮化硅减反射膜;
f.用丝网印刷工艺印制正电极和背电极以及铝背场;
g.对晶体硅进行烧结,金属化处理;
其中,步骤c中所述激光辐照方法为通过调节激光光斑中心到边缘的焦距,让中心到边缘的光强/功率形成线性变化,使原来凹槽的垂直侧面变成了倾斜,也使得该梯形凹槽倾斜侧面的含磷浓度形成线性变化,即从上到下含磷浓度逐渐变大,使N型深发射极N++与N型浅发射极N+之间形成线性渐变过渡结构。
在步骤c中,所述激光的波长为532nm,当然激光的波长也可以为1064nm。
所述的线性渐变过渡结构为含磷浓度成线性变化,且是由上至下呈渐次增加。
所述P型晶体硅衬底1为多晶硅,当然,也可以为单晶硅。
所述N型深发射极N++3结深是渐变性的,范围为0.5-2um。
所述N型浅发射极N+2结深为0.2-0.3um。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种渐变结构的选择性发射极太阳电池及其制作方法,但本发明并不局限于实施例,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种渐变结构的选择性发射极太阳电池,包括P型晶体硅衬底、N型深发射极N++、N型浅发射极N+、减反射膜、正电极、铝背场和背电极;多个N型深发射极N++和多个N型浅发射极N+相互间隔地设在P型晶体硅的正面;所述N型深发射极N++含有激光辐照烧蚀制作时所形成的凹槽;其特征在于:所述N型浅发射极N+与N型深发射极N++之间为线性渐变过渡结构,且该渐变结构形成在所述凹槽的侧壁中,并使所述凹槽为梯形斜槽。
2.根据权利要求1所述的渐变结构的选择性发射极太阳电池,其特征在于:所述的线性渐变过渡结构为含磷浓度成线性变化,且是由上至下呈渐次增加。
3.根据权利要求1所述的渐变结构的选择性发射极太阳电池,其特征在于:所述P型晶体硅衬底为多晶硅或者单晶硅。
4.根据权利要求2所述的渐变结构的选择性发射极太阳电池,其特征在于:所述N型深发射极N++结深是渐变性的,范围为0.5-2um。
5.根据权利要求2所述的渐变结构的选择性发射极太阳电池,其特征在于:所述N型浅发射极N+结深为0.2-0.3um。
6.一种渐变结构的选择性发射极太阳电池的制作方法,其特征在于:包括如下步骤:
a.在P型晶体硅衬底上制作绒面;
b.在温度为400-1100℃的管式扩散炉中,用三氯氧磷液态源对P型晶体硅衬底进行扩散,形成N型浅发射极N+和磷硅玻璃薄层;
c.采用激光辐照方法,用具有一定波长的激光辐照烧蚀出N型重掺杂区,形成N型深发射极N++;
d.利用氢氟酸溶液进行去磷硅玻璃清洗、刻边;
e.在晶体硅表面镀氮化硅减反射膜;
f.用丝网印刷工艺印制正电极和背电极以及铝背场;
g.对晶体硅进行烧结,金属化处理;
其中,步骤c中所述激光辐照方法为通过调节激光光斑中心到边缘的焦距,让中心到边缘的光强/功率形成线性变化,使N型深发射极N++与N型浅发射极N+之间形成线性渐变过渡结构。
7.根据权利要求6所述的渐变结构的选择性发射极太阳电池的制作方法,其特征在于:在步骤c中,所述激光的波长为532nm或1064nm。
8.根据权利要求6所述的渐变结构的选择性发射极太阳电池的制作方法,其特征在于:所述的线性渐变过渡结构为含磷浓度成线性变化,且是由上至下呈渐次增加。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140101 |