CN103904164B - 一种n型背结太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种N型背结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：(1)清洗；抛光；(2)硼扩散；在硅片的前表面和背表面生长氧化层；(3)刻蚀硅片边缘和前表面；得到前表面去除氧化层的硅片；(4)采用四甲基氢氧化铵溶液对硅片的前表面进行制绒；(5)离子注入；(6)高温激活；(7)双面沉积氮化硅；(8)在硅片背表面形成点接触开口；(9)印刷铝电极、银电极；共烧结，以形成金属化接触。本发明利用背表面保留的氧化层作为阻挡层对前表面进行制绒，实现了前表面制绒的同时不影响背面氧化层的钝化效果；此外，将该背表面保留的氧化层作为钝化层，不需要再次高温形成氧化层或沉积氧化铝，从而大大简化了工艺步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种N型背结太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。现有技术中，硅片的类型主要有P型硅片和N型硅片。其中，N型硅片的少子寿命长，相应的复合就低，所以可以把电池的PN结制备在电池的背面，因而电池正面没有严重影响短波响应的死层，加上基区的大扩散长度和背面的反射，可以最大限度地利用全波段的入射光。因此，现在各研发机构和有研发能力的电池厂商都在抓紧研发基于N型硅片的太阳能电池。其中，N型背结太阳能电池也得到了广泛关注。
目前，N型背结太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：1.表面制绒；2.前表面沉积抛光阻挡层；3.背面抛光；4.前表面形成扩散阻挡层；5.背面硼扩散；6.去除前表面阻挡层；7背面形成磷扩散阻挡层；8前表面磷扩散形成前表面场；9. 边缘绝缘刻蚀；10. 背面去除阻挡层；11.背面沉积氧化铝钝化层；12.双面沉积氮化硅；13.背面激光开窗；14.丝网印刷并烧结形成金属化接触电极。由上可见，整个过程需要沉积两次阻挡层，并在之后分别去除。
通常，因为N型背结电池前表面为绒面结构，背表面为抛光结构，制备N型背结太阳能电池需要先制绒，然后经过一次高温氧化形成较厚的氧化层保护电池的前表面，再去除背面的氧化层，进一步形成背面单面抛光；之后需要进行两步扩散：前表面需要进行磷扩散形成前表面场，背表面扩散硼与N型基底形成PN结。然而，由于扩散存在绕射，前表面扩散磷时会在背表面形成部分磷掺杂，而背表面扩散硼时，又会在前表面形成硼绕射，因而扩散时必须在不需要扩散的一面用氧化硅或氮化硅等形成阻挡层进行扩散保护，之后再将其去除，这种方法需要额外步骤高温沉积阻挡层，不但使电池制备工艺更为复杂，而且由于高温等工艺步骤的增加，硅片少子寿命受到影响，因而最终影响效率。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种N型背结太阳能电池的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种N型背结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 清洗；对N型硅片的背表面或前后表面进行抛光；
(2) 将上述N型硅片进行硼扩散；
所述硼扩散采用三溴化硼液态源扩散法，先在920~980℃下通氧沉积三溴化硼20~50分钟，之后不通源在氧气氛下推进10~60分钟，然后降温到800~900℃氧化至少30分钟，在硅片的前表面和背表面生长氧化层；所述氧化层的厚度至少为20纳米；
(3) 在上述硅片的背表面喷涂一层水层，然后将硅片在含有硝酸和氢氟酸的腐蚀液中漂浮刻蚀硅片边缘和前表面；刻蚀完成后先在盐酸中清洗，再在清水中清洗，即可得到前表面去除氧化层的硅片；
(4) 采用四甲基氢氧化铵溶液对硅片的前表面进行制绒；
(5) 对制绒后的硅片的绒面进行磷元素的离子注入；
(6) 对离子注入后的硅片进行高温激活；
处理温度为650~900℃，激活气氛为氮气和氧气的组合气氛或纯氮气气氛；
(7) 在硅片双面沉积氮化硅；
(8) 在硅片的背表面形成点接触开口；
(9) 在硅片的背表面印刷铝电极，在前表面印刷银电极；将所述铝电极和银电极进行共烧结，以形成金属化接触。
上文中，所述步骤(4)中，采用四甲基氢氧化铵溶液进行制绒时，四甲基氢氧化铵溶液不会腐蚀氧化层，配合步骤(3)的背表面氧化层的保护，可以得到单面制绒，此外，制绒的同时可将正面的硼扩散层去除。
优选的，所述步骤(1)中，对N型硅片的背表面进行抛光。
上述技术方案中，所述步骤(7)中，氮化硅的厚度为60~90纳米。该氮化硅可以采用等离子增强化学气相沉积制备。
上述技术方案中，所述步骤(8)中，采用激光或腐蚀浆料在硅片背表面去除部分氮化硅和氧化层，在硅片的背表面形成点接触开口。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明开发了一种新的N型背结太阳能电池的制备方法，利用背表面保留的氧化层作为阻挡层对前表面进行制绒，实现了前表面制绒的同时不影响背面氧化层的钝化效果；此外，将该背表面保留的氧化层作为钝化层，不需要再次高温形成氧化层或沉积氧化铝，从而大大简化了工艺步骤；而由于省略了高温加工步骤，不会影响硅片少子寿命，提高了光电转换效率；
2、与现有工艺相比，本发明的制备方法不需要反复地制备保护层，工艺得到了极大简化，且高温过程只有两步，因而电池制备成本低且效率更高；
3、本发明采用四甲基氢氧化铵溶液进行制绒，由于四甲基氢氧化铵溶液不会腐蚀氧化层，配合硅片背表面氧化层的保护，可以得到单面制绒，此外，制绒的同时可将正面的硼扩散层去除，从而大大简化了工艺步骤；
4、本发明的制备方法简单易行，成本较低，适于推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例一的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步描述。
实施例一：
参见图1所示，一种N型背结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 清洗；对N型硅片的背表面和前表面进行双面抛光；抛光可选在纯的四甲基氢氧化铵溶液中进行；
(2) 将上述N型硅片进行硼扩散；
所述硼扩散采用三溴化硼液态源扩散法，硼扩散在管式炉中用三溴化硼为源高温扩散，可以插单片，也可以插双片；
先在950℃下通氧沉积三溴化硼30分钟，之后不通源在氧气氛下推进30分钟，然后降温到850℃氧化40分钟，在硅片的前表面和背表面生长氧化层；所述氧化层的厚度至少为20纳米；
(3) 在上述硅片的背表面喷涂一层水层，然后将硅片在含有硝酸和氢氟酸的腐蚀液中漂浮刻蚀硅片边缘和前表面；刻蚀完成后先在盐酸中清洗，再在清水中清洗，即可得到前表面去除氧化层且边缘刻蚀的硅片；
(4) 采用四甲基氢氧化铵溶液对硅片的前表面进行制绒；
四甲基氢氧化铵溶液不会腐蚀氧化层，配合前一步的单面氧化层保护，可以得到单面制绒，制绒的同时可将前表面的硼扩散层去除；
(5) 对制绒后的硅片的绒面进行磷元素的离子注入；
(6) 对离子注入后的硅片进行高温激活；
处理温度为650~900℃，激活气氛为氮气和氧气的组合气氛；
(7) 在硅片双面沉积氮化硅；所用方法为等离子增强化学气相沉积，氮化硅的厚度为70~90纳米；
(8) 采用激光在硅片背表面去除部分氮化硅和氧化层，在硅片的背表面形成点接触开口；
(9) 在硅片的背表面印刷铝电极，在前表面印刷银电极；将所述铝电极和银电极进行共烧结，以形成金属化接触。
Claims (4)
1.一种N型背结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 清洗；对N型硅片的背表面或前后表面进行抛光；
(2) 将上述N型硅片进行硼扩散；
所述硼扩散采用三溴化硼液态源扩散法，先在920~980℃下通氧沉积三溴化硼20~50分钟，之后不通源在氧气氛下推进10~60分钟，然后降温到800~900℃氧化至少30分钟，在硅片的前表面和背表面生长氧化层；所述氧化层的厚度至少为20纳米；
(3) 在上述硅片的背表面喷涂一层水层，然后将硅片在含有硝酸和氢氟酸的腐蚀液中漂浮刻蚀硅片边缘和前表面；刻蚀完成后先在盐酸中清洗，再在清水中清洗，即可得到前表面去除氧化层且边缘刻蚀的硅片；
(4) 采用四甲基氢氧化铵溶液对上述硅片的前表面进行制绒；
(5) 对制绒后的硅片的绒面进行磷元素的离子注入；
(6) 对离子注入后的硅片进行高温激活；
处理温度为650~900℃，激活气氛为氮气和氧气的组合气氛或纯氮气气氛；
(7) 在硅片双面沉积氮化硅；
(8) 在硅片的背表面形成点接触开口；
(9) 在硅片的背表面印刷铝电极，在前表面印刷银电极；将所述铝电极和银电极进行共烧结，以形成金属化接触。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对N型硅片的背表面进行抛光。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中，氮化硅的厚度为60~90纳米。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(8)中，采用激光或腐蚀浆料在硅片背表面去除部分氮化硅和氧化层，在硅片的背表面形成点接触开口。
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