CN103887347B - 一种双面p型晶体硅电池结构及其制备方法 - Google Patents
一种双面p型晶体硅电池结构及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103887347B CN103887347B CN201410092258.9A CN201410092258A CN103887347B CN 103887347 B CN103887347 B CN 103887347B CN 201410092258 A CN201410092258 A CN 201410092258A CN 103887347 B CN103887347 B CN 103887347B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- boron
- silicon
- diffusion
- sided
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 68
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 62
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 claims abstract description 31
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 26
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 15
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 12
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ILAHWRKJUDSMFH-UHFFFAOYSA-N boron tribromide Chemical compound BrB(Br)Br ILAHWRKJUDSMFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 claims description 5
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 3
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 16
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 13
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 9
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005571 horizontal transmission Effects 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
- H01L31/0684—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells double emitter cells, e.g. bifacial solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
- H01L31/1868—Passivation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种双面P型晶体硅电池结构及其制备方法，该方法形成的双面P型晶体硅电池结构中包含有背面钝化减反复合膜，减反复合膜包括含有SiO2的硼硅玻璃层和氮化硅层，硼硅玻璃层在双面晶体硅电池硼扩散层之上，氮化硅层则沉积在硼硅玻璃层上；该电池结构可降低界面态的密度和界面复合速率，实现对硼扩散层的钝化作用；硼硅玻璃层与氮化硅层形成的BSG/SiNx叠层结构，可实现钝化、扩散掩蔽、抗反射等功能，可以提高电池的开路电压、短路电流和光电转换效率；在背面采用BSG(SiO2‑rich)/SiNx叠层结构，作为电池的背面钝化层、扩散掩蔽层和背面抗反射层，大大简化了工艺，提高了生产效率，降低生产工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产技术领域，特别是一种双面P型晶体硅电池结构及其制备方法。
背景技术
目前晶体硅电池是太阳能电池市场的主流产品，而传统的晶硅太阳能电池都是基于P型基底的电池，利用P型晶体硅材料，在基体正面磷扩散形成pn结，并沉积减反射膜，背面印刷铝浆形成背场，只有正面受光的“单面”太阳能电池。太阳能电池表面接收的太阳光除了直接由太阳辐射来的分量之外，还包括由空气、尘埃、天空悬浮物等散射引起的相当可观的间接辐射或散射辐射分量，这个分量可达直射的辐射总量的10～30％，在阳光不足的天气，这个比例还要增加。如果光线能从电池背面进入电池体内被吸收转化为电能，则太阳能的利用率即光电转化率将显著提高。为了充分提高太阳电池的输出功率和硅材料的利用率，双面受光型晶体硅太阳电池已经成为研究的热点。
为了实现P型双面电池背面的透光性和一定的正面、背面转换效率，通常采用在背面硼扩散代替传统P型电池背面印刷铝浆的工艺形成透光的背面，同时硼在P型硅中扩散形成背场也可以降低背表面的复合速率，然后在硼扩散面上沉积SiNx减反射膜，再印刷背面电极的来制备双面电池，这种结构和制备流程在专利CN 201699033U中有所公开，但由于SiNx对硼扩散层的表面钝化效果较差，因而这种结构一般转换效率较低。
为了获得更高的正面和背面转换效率，需要对硼扩散面进行钝化处理，减少电池背面电子复合，提高电池的开路电压和短路电流，从而提高电池效率。研究表明，用SiO2（或Al2O3）和SiNx双层膜作为电池背面的钝化层，用SiNx薄膜作为电池正面的钝化层，能够使得硼扩散面和磷扩散面分别得到最佳的钝化效果。公开号为CN 103026494A的发明专利公开了基于丝网印刷工艺的制作高效双面P型晶体硅太阳能电池的方法，其中电池制备流程为：①去除硅片损伤层，制绒；②硼扩散，去除正面及边缘硼扩散层，生长背面扩散阻挡层；③磷扩散，去除阻挡层，生长背面氧化硅或氧化铝钝化层；④双面沉积氮化硅减反层；⑤印刷正背电极烧结。上述制备方法中一方面为了减少后续磷扩散对硼扩散面的影响，采用生长背面扩散阻挡层的方法来实现扩散掩蔽（见步骤②），另外为了对硼扩散面进行钝化及背面减反射处理，在磷扩散后整体去除背面的扩散阻挡层，然后生长背面氧化硅或者氧化铝来对硼扩散面钝化（见步骤③），再沉积氮化硅减反层（见步骤④）。而在非专利文献BifacialSolar Cells with Boron Back Surface Field（25th European Photovoltaic SolarEnergy Conference and Exhibition/5th World Conference on Photovoltaic EnergyConversion, 6-10 September 2010, Valencia, Spain）中也有类似的报道，在磷扩散完毕后除去扩散阻挡层，后再用热生长的方式生长一层SiO2层及用PECVD的方式生长SiNx层来实现钝化和减反射。上述两种报道中均需要先制备扩散阻挡层，磷扩散后再去除阻挡层，制备硼扩散面的钝化层，然后再制备氮化硅减反射层，工艺比较复杂，不利于提高生产效率和降低生产成本，不利于双面电池的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种双面P型晶体硅电池结构及其制备方法，本方法形成的含SiO2的硼硅玻璃层，可降低硅与硼硅玻璃层界面处的B原子的浓度，从而降低界面态的密度，降低了界面复合速率，实现了对硼扩散层的钝化作用；在含SiO2的硼硅玻璃层与其上面的氮化硅层形成的BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，可实现钝化、扩散掩蔽、抗反射等多重功能，可以提高电池的开路电压、短路电流和光电转换效率；在背面采用BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，作为电池的背面钝化层、扩散掩蔽层和背面抗反射层，可以大大简化工艺，提高了生产效率，降低生产工艺成本，具有积极的现实意义。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种双面P型晶体硅电池结构，包括前表面Ag电极、前表面减反射膜、磷扩散n+层、P型基底、硼扩散p+层、背面钝化减反复合膜、背面Ag/Al电极，其特征在于：所述背面钝化减反复合膜包括一层含有SiO2的硼硅玻璃层和一层氮化硅层，含有SiO2的硼硅玻璃层直接在双面晶体硅电池硼扩散层之上，氮化硅层则沉积在所述含有SiO2的硼硅玻璃层上。
所述含有SiO2的硼硅玻璃层的厚度在30-100 纳米之间。
所述氮化硅层的厚度在10-50纳米之间。
上述双面P型晶体硅电池结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将原始硅片进行清洗，去除表面的损伤层，制绒；
（2）将步骤（1）处理后的硅片的正面面贴面地进行单面硼扩散，硅片背面为硼扩散面；其中，扩散时采用三溴化硼液态源扩散，扩散温度为900～960度，时间为30～60min；
（3）在硼扩散结束降温至780～830度时，通入氧气进行氧化，通入氧气的流量为0.1－10 slm，氧化时间为3－40 min；
（4）在步骤（3）氧化后的硼硅玻璃层上用等离子增强化学气相沉积的方法沉积一层氮化硅薄膜；其中，沉积温度为400～450度，厚度为10-50纳米；更优可以选择氧化过程中通入氧气的流量为0.1－3 slm，氧化时间为3－20 min；
（5）将硅片的正面进行单面化学刻蚀，去除损伤层，去除由硼扩散导致的在正面的绕射扩散层；
（6）将硅片的背面背靠背进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；
（7）去除磷扩散形成的周边结、杂质玻璃层（PSG）；
（8）在硅片的正面沉积减反膜；
（9）在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到P型双面受光晶硅太阳能电池。
步骤（5）中的化学刻蚀采用的系统为辊式运送化学刻蚀系统，化学刻蚀所用的化学溶液为硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合溶液。
本发明的有益效果如下：
本发明方法对硼扩散后在扩散层表面形成硼硅玻璃（BSG）层进行适度氧化，形成含SiO2的硼硅玻璃层，可降低硅与硼硅玻璃层界面处的B原子的浓度，从而降低界面态的密度，降低了界面复合速率，实现了对硼扩散层的钝化作用；然后在氧化处理后的硼硅玻璃层上沉积氮化硅层，含SiO2的硼硅玻璃层与其上面的氮化硅层形成BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，可作为后续磷扩散有效的阻挡层及最终电池背面的抗反射层，实现钝化、扩散掩蔽、抗反射等多重功能，可以提高电池的开路电压，短路电流和光电转换效率；在电池制程中背面采用BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，作为电池的背面钝化层、扩散掩蔽层和背面抗反射层，在背面电极印刷及烧结之前无需经历 背面硼硅玻璃去除－>沉积扩散阻挡层－>去除扩散阻挡层－>制备硼扩散钝化层－>制备氮化硅减反射层的步骤，因此简化了工艺，提高了生产效率，降低生产工艺成本，具有积极的现实意义。
附图说明
图1是本发明方法制备的P型双面晶硅电池结构示意图
其中，附图标记为：1是正面银电极；2是正面减反射膜；3是磷扩散层发射极（n+层）；4是基体材料（P型硅）；5是硼扩散层（p+区，背场区）；6是氧化后含SiO2的硼硅玻璃层（SiO2-rich BSG）；7是背面SiNx层；8是背面金属电极。
具体实施方式
下面的实施例子，对本发明作进一步的描述，但不能以此例限制本发明的保护范。
实施例1
采用本发明方法制作一种双面P型晶体硅电池结构，具体步骤如下：
（1）选用直拉单晶P型片，电阻率为1～5欧姆.厘米，单晶硅片两面经过清洗及正金字塔织构化处理，以减少最终电池的反射；
（2）将上述硅片的正面面贴面放入扩散炉进行硼扩散，采用三溴化硼液态源硼扩散，扩散过程分为沉积与推进步骤，沉积和推进时恒温区控制在900－960度，扩散时间为30-60min，采用正面面贴面的放置方式是为了尽可能减少硅片正面被硼扩散的程度，硼扩散方阻控制在70～120欧姆/方块；
（3）扩散完毕后降温至780～830摄氏度时，保持温度恒定，通入适量的氧气对上述硼扩散片进行一定时间的氧化，在硼扩散层上形成富含SiO2的硼硅玻璃层，厚度为30－100纳米，其中氧气流量为0.1－10 slm，优选0.3－2 slm，氧化时间为3－40 min，优选3－20min。
（4）在上述扩散后的硅片背面利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法沉积SiNx层，PECVD方法沉积氮化硅层是本领域的公知工艺，在此不再赘述。SiNx薄膜的厚度为10～50纳米，优选15～40纳米。
（5）把上述硅片置于单面化学蚀刻装置中，该化学刻蚀设备传送硅片的系统为为辊式运送系统，可以水平传送移动硅片，使硅片正面接触刻蚀溶液，去除硅片正面及侧边的扩散绕射层，刻蚀所用的化学溶液为硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合溶液。
（6）将硅片的背面面贴面放入扩散炉中进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；上述富含SiO2的硼硅玻璃层和SiNx组成的复合膜可以防止磷扩散对硼扩散面（背面）产生绕射，磷扩散面的方块电阻为50～85欧姆/方块；
（7）利用等离子体刻蚀或激光划刻的方法去除磷扩散形成的周边结，利用单面化学刻蚀系统去除磷扩散在正面形成的磷硅杂质玻璃层；
（8）把上述样品置于PECVD设备中，正面沉积SiNx抗反射膜，厚度为65～90纳米；
（9）丝网印刷制作正面、背面电极，烧结，形成良好接触。其中正面用Ag浆，背面经过两次印刷，第一次印刷的浆料为Ag/Al浆，第二次印刷浆料为Ag浆，覆盖在第一次印刷的栅线上面，用来进一步降低串联电阻。
（10）电池性能测试。
通过上述方法得到的电池正面均指磷扩散形成的n型面，电池背面均指硼扩散形成的p型面。
实施例2
采用本发明方法制作一种双面P型晶体硅电池结构，具体步骤如下：
（1）选用直拉单晶P型片，电阻率为1～3欧姆.厘米，单晶硅片两面经过清洗及正金字塔织构化处理，以减少最终电池的反射；
（2）将上述硅片的正面面贴面放入扩散炉进行硼扩散，采用三溴化硼液态源硼扩散，扩散过程分为沉积与推进步骤，沉积和推进时恒温区控制在900－960度，扩散时间30－60min，采用正面面贴面的放置方式是为了尽可能减少硅片正面被硼扩散的程度，硼扩散方阻控制在70～90欧姆/方块；
（3）扩散完毕后降温至780～810摄氏度时，保持温度恒定，通入适量的氧气对上述硼扩散片进行一定时间的氧化，在硼扩散层上形成富含SiO2的硼硅玻璃层，厚度为30－70纳米，其中氧气流量为0.1－3 slm，氧化时间为3－15 min。
（4）在上述扩散后的硅片背面利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法沉积SiNx层，PECVD方法沉积氮化硅层是本领域的公知工艺，在此不再赘述。SiNx薄膜的厚度为15～30纳米；
（5）把上述硅片置于单面化学蚀刻装置中，该化学刻蚀设备传送硅片的系统为为辊式运送系统，可以水平传送移动硅片，使硅片正面接触刻蚀溶液，去除硅片正面及侧边的扩散绕射层，刻蚀所用的化学溶液为硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合溶液。
（6）将硅片的背面面贴面放入扩散炉中进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；上述富含SiO2的硼硅玻璃层和SiNx组成的复合膜可以防止磷扩散对硼扩散面（背面）产生绕射，磷扩散面的方块电阻为50～85欧姆/方块；
（7）利用等离子体刻蚀或激光划刻的方法去除磷扩散形成的周边结，利用单面化学刻蚀系统去除磷扩散在正面形成的磷硅杂质玻璃层；
（8）把上述样品置于PECVD设备中，正面沉积SiNx抗反射膜，厚度为65～80纳米；
（9）丝网印刷制作正面、背面电极，烧结，形成良好接触。其中正面用Ag浆，背面经过两次印刷，第一次印刷的浆料为Ag/Al浆，第二次印刷浆料为Ag浆，覆盖在第一次印刷的栅线上面，用来进一步降低串联电阻。
（10）电池性能测试。
采用无硼硅玻璃氧化方法得到电池结构的对比例1：
（1）选用直拉单晶P型片，电阻率为1～5欧姆.厘米，单晶硅片两面经过清洗及正金字塔织构化处理，以减少最终电池的反射；
（2）将上述硅片的正面面贴面放入扩散炉进行硼扩散，采用三溴化硼液态源硼扩散，扩散过程分为沉积与推进步骤，沉积和推进时恒温区控制在900－960度，采用正面面贴面的放置方式是为了尽可能减少硅片正面被硼扩散的程度，硼扩散方阻控制在70～120欧姆/方块；
（3）在上述扩散后的硅片背面利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法沉积SiNx层，PECVD方法沉积氮化硅层是本领域的公知工艺，在此不在赘述。SiNx薄膜的厚度为10～50纳米，优选15～40纳米。
（4）把上述硅片置于单面化学蚀刻装置中，该化学刻蚀设备传送硅片的系统为为辊式运送系统，可以水平传送移动硅片，使硅片正面接触刻蚀溶液，去除硅片正面及侧边的扩散绕射层，刻蚀所用的化学溶液为硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合溶液。
（5）将硅片的背面面贴面放入扩散炉中进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；上述富含SiO2的硼硅玻璃层和SiNx组成的复合膜可以防止磷扩散对硼扩散面（背面）产生绕射，磷扩散面的方块电阻为50～85欧姆/方块；
（6）利用等离子体刻蚀或激光划刻的方法去除磷扩散形成的周边结，利用单面化学刻蚀系统去除磷扩散在正面形成的磷硅杂质玻璃层；
（7）把上述样品置于PECVD设备中，正面沉积SiNx抗反射膜，厚度为65～90纳米；
（8）丝网印刷制作正面、背面电极，烧结，形成良好接触。其中正面用Ag浆，背面经过两次印刷，第一次印刷的浆料为Ag/Al浆，第二次印刷浆料为Ag浆，覆盖在第一次印刷的栅线上面，用来进一步降低串联电阻。
（9）电池性能测试。
通过对上述实施例1和对比例1制得的两批太阳能电池的电性能进行测试，结果见下表所示：
其中，Uoc代表开路电压，Jsc代表短路电流密度，FF代表填充因子，Eff代表光电转换效率。
由上述可见，采用本发明制得的太阳电池，其开路电压和短路电流密度均有较大幅度的提高，在扩散步骤尾端对硼硅玻璃层进行适度氧化就能实现对硼扩散层的钝化，工艺相对简单，具有积极的现实意义。
Claims (5)
1.一种双面P型晶体硅电池结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将原始硅片进行清洗，去除表面的损伤层，制绒；
（2）将步骤（1）处理后的硅片的正面面贴面地放置进行单面硼扩散，硅片背面为硼扩散面；做单面硼扩散时，采用三溴化硼液态源扩散，扩散温度为900～960度，时间为30～60min；
（3）在硼扩散结束降温至780～830摄氏度时，通入氧气进行氧化；所述步骤（3）的氧化过程中通入氧气的流量为0.1－10 slm，氧化时间为3－40 min；
（4）在氧化后的硼硅玻璃层上用等离子增强化学气相沉积的方法沉积一层氮化硅薄膜；
（5）将硅片的正面进行单面化学刻蚀，去除损伤层，去除由硼扩散导致的在正面的绕射扩散层；
（6）将硅片的背面背靠背进行单面磷扩散，硅片正面为磷扩散面；
（7）去除磷扩散形成的周边结、杂质玻璃层；
（8）在硅片的正面沉积减反膜；
（9）在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到P型双面受光晶硅太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的双面P型晶体硅电池结构的制备方法，其特征在于：步骤（3）的氧化过程中通入氧气的流量为0.1－3 slm，氧化时间为3－20 min。
3.根据权利要求1所述的双面P型晶体硅电池结构的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的沉积温度为400～450度，沉积厚度为10-50纳米。
4.根据权利要求1所述的双面P型晶体硅电池结构的制备方法，其特征在于：步骤（5）的化学刻蚀采用的系统为辊式运送化学刻蚀系统，化学刻蚀所用的化学溶液为硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合溶液。
5.根据权利要求1制备方法得到的双面P型晶体硅电池结构，其特征在于：包括前表面Ag电极、前表面减反射膜、磷扩散n+层、P型基底、硼扩散p+层、背面钝化减反复合膜、背面Ag/Al电极，其特征在于：所述背面钝化减反复合膜包括一层含有SiO2的硼硅玻璃层和一层氮化硅层，含有SiO2的硼硅玻璃层在双面晶体硅电池硼扩散层之上，氮化硅层则沉积在所述含有SiO2的硼硅玻璃层上；
所述含有SiO2的硼硅玻璃层的厚度在30-100 纳米之间；
所述氮化硅层的厚度在10-50纳米之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410092258.9A CN103887347B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 一种双面p型晶体硅电池结构及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410092258.9A CN103887347B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 一种双面p型晶体硅电池结构及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103887347A CN103887347A (zh) | 2014-06-25 |
| CN103887347B true CN103887347B (zh) | 2017-04-05 |
Family
ID=50956165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410092258.9A Active CN103887347B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 一种双面p型晶体硅电池结构及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103887347B (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104143589B (zh) * | 2014-08-01 | 2020-02-14 | 北京飞行博达电子有限公司 | 一种太阳能电池的双面扩散方法 |
| CN105529251A (zh) * | 2014-09-30 | 2016-04-27 | 上海晶玺电子科技有限公司 | 掺杂方法 |
| CN204303826U (zh) * | 2014-11-19 | 2015-04-29 | 上海神舟新能源发展有限公司 | 一种高效n型双面太阳电池 |
| CN105206699A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-30 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种背面结n型双面晶体硅电池及其制备方法 |
| CN105047766A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-11-11 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种制备双面n型晶硅电池的掩膜扩散方法 |
| CN105097978A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-11-25 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种n型背结晶体硅电池及其制备方法 |
| CN105914239B (zh) * | 2016-04-08 | 2018-03-06 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种n型双面电池的制备方法 |
| CN107393976B (zh) * | 2017-08-02 | 2019-05-10 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种n型双面太阳能电池片及其制作方法 |
| CN107611185A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-01-19 | 江苏科来材料科技有限公司 | 一种p型双面电池核心的BIPV双面组件及其制作方法 |
| CN107785457A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-03-09 | 浙江昱辉阳光能源江苏有限公司 | 一种p型双面晶硅太阳电池的制作工艺 |
| CN110299416A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-10-01 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种太阳能电池的掺杂层表面钝化层结构及其制备方法 |
| CN110534594A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-03 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种p型太阳能电池的制备方法 |
| CN111106188B (zh) * | 2019-12-17 | 2022-03-18 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | N型电池及其选择性发射极的制备方法、以及n型电池 |
| CN111200039B (zh) * | 2020-01-14 | 2021-06-08 | 北京北方华创真空技术有限公司 | 单晶硅电池及其制备方法 |
| CN113161431B (zh) * | 2020-12-25 | 2023-08-25 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种硅基太阳能电池及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4712052B2 (ja) * | 2008-01-10 | 2011-06-29 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池素子及びその製造方法 |
| CN101692467A (zh) * | 2009-09-17 | 2010-04-07 | 中电电气（南京）光伏有限公司 | 基于丝网印刷工艺的制作高效双面p型晶体硅太阳电池的方法 |
| CN103026494A (zh) * | 2010-07-16 | 2013-04-03 | 希拉克电池株式会社 | 具有硼扩散层的硅太阳能电池单元及其制造方法 |
| CN103474506A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-12-25 | 苏州润阳光伏科技有限公司 | 双面受光太阳电池制作方法 |
-
2014
- 2014-03-13 CN CN201410092258.9A patent/CN103887347B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103887347A (zh) | 2014-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103887347B (zh) | 一种双面p型晶体硅电池结构及其制备方法 | |
| Xiao et al. | High-efficiency silicon solar cells—materials and devices physics | |
| CN102222726B (zh) | 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺 | |
| CN105047742A (zh) | 一种双面n型晶体硅电池及其制备方法 | |
| CN109494261A (zh) | 硅基太阳能电池及制备方法、光伏组件 | |
| CN105895738A (zh) | 一种钝化接触n型太阳能电池及制备方法和组件、系统 | |
| CN102403369A (zh) | 一种用于太阳能电池的钝化介质膜 | |
| CN105206699A (zh) | 一种背面结n型双面晶体硅电池及其制备方法 | |
| JP7368653B2 (ja) | 太陽電池及び光起電力モジュール | |
| CN102623517A (zh) | 一种背接触型晶体硅太阳能电池及其制作方法 | |
| CN105097978A (zh) | 一种n型背结晶体硅电池及其制备方法 | |
| JP6282635B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| CN105226115A (zh) | 一种n型晶硅电池及其制备方法 | |
| CN209183556U (zh) | 硅基太阳能电池及光伏组件 | |
| CN107785457A (zh) | 一种p型双面晶硅太阳电池的制作工艺 | |
| CN110459638A (zh) | 一种Topcon钝化的IBC电池及其制备方法 | |
| CN106684160A (zh) | 一种背结背接触太阳能电池 | |
| CN103219426A (zh) | 一种超小绒面太阳电池及其制备方法 | |
| Aurang et al. | Nanowire decorated, ultra-thin, single crystalline silicon for photovoltaic devices | |
| CN203812893U (zh) | 一种n型背结太阳能电池 | |
| CN106104814A (zh) | 用于生产具有同时回蚀刻的掺杂区的太阳能电池的方法 | |
| CN105957921A (zh) | 一种利用印刷技术制备n型硅ibc太阳电池的方法 | |
| CN204315589U (zh) | 一种多晶硅太阳能电池的绒面结构 | |
| CN105161552A (zh) | 一种单面抛光n型太阳能电池及其制备方法 | |
| CN106024933A (zh) | 一种晶体硅太阳电池的背面局部双质杂质掺杂结构及其掺杂方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |