CN105489696A - 一种全背接触高效晶硅电池的制作方法 - Google Patents
一种全背接触高效晶硅电池的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105489696A CN105489696A CN201410479235.3A CN201410479235A CN105489696A CN 105489696 A CN105489696 A CN 105489696A CN 201410479235 A CN201410479235 A CN 201410479235A CN 105489696 A CN105489696 A CN 105489696A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- silicon
- concentration
- manufacture method
- silicon chip
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，将硅片去除损伤层并抛光，然后在表面形成P+发射结及镀膜层，然后进行激光或湿法腐蚀图形化，在背面形成N+背场区域窗口，再进行表面制绒，然后在硅片正面及背面不同浓度的方阻，高温氧化退火后进行沉积，电池高温烧结形成欧姆接触，即制作得到全背接触高效晶硅电池。与现有技术相比，本发明不需要昂贵的光刻等设备，具有更低的成本优势，适用于太阳能行业的离子注入技术，显著降低电池制备工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶硅电池的制作方法，尤其是涉及一种全背接触高效晶硅电池的制作方法。
背景技术
现有技术中，关于背接触高效晶体硅电池方面的专利，多数涉及的是金属穿孔(MetalWrapThrough：MWT)电池，也有部分涉及到的是薄膜方面的背接触技术，而且多数涉及的只是电池外观、电极结构及工艺的简单叙述，很多基本上是采用较高技术成本的工艺完成，如光刻、高进度掩膜对位等高成本工艺。
申请号为201310721710.9的中国专利公开了背接触晶体硅电池，包括硅基底，硅基底包括硅基底非受光面；位于所述硅基底非受光面的PN掺杂区，PN掺杂区包括位置交替排列的表面具有汇流导电带的P型区和N型区，其中，沿每条P型区或N型区的延伸方向，相邻条之间存在距离差，相邻条之间的第一条沿所述延伸方向，超出第二条之外的部分作为所述第一条的边缘条；边缘条为P型区边缘条或N型区边缘条；边缘条作为电极引出部。该种电池在制作时避免了开孔步骤和电极副栅末端与主栅之间保留必要的间隙，简化了制作工艺并降低了生产成本。
上述专利中，电极背面P+区域与N+区域的延伸方向存在距离差，这是为满足其后续电流汇集的要求；本专利中N+区域及P+区域采用的是简单的指交叉设计结构，另外，上述专利中N+及P+区域均采用离子注入工艺，其后续N+区域及P+区域的退火推结任然需要非常高的温度(＞950C)，尤其是硼注入退火需要温度更高。在电极金属化方面采用的是采用溅射、热蒸发或者电镀金属化工艺，这些工艺后续都要涉及到昂贵的图形化工艺。本专利中采用了离子注入与高温扩散相结合的工艺，优化了工艺步骤，降低了工艺成本，采用的丝网印刷电极及后续烧结工艺都是基于现有规模批产工艺设备，且能满足电极设计要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有低工艺设备成本优势的全背接触电池制备工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，采用以下步骤：
(1)将硅片在KOH及H2O2溶液中去除损伤层，然后再高浓度KOH溶液中将硅片进行抛光；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为960℃扩散20-40min，然后控制温度为900℃通入氧气推结，形成低表面浓度P+发射结，同时在硅片表面形成连续的镀膜层；
(3)对硅片表面的镀膜层进行激光或湿法腐蚀图形化，在背面形成N+背场区域窗口；
(4)控制温度为80℃，利用四甲基氢氧化铵及异丙醇构成混合溶液对硅片进行正面制绒、背面腐蚀，正面形成具有1-2μm的金字塔绒面；
(5)采用离子注入机对硅片正面及背面进行不同剂量磷的注入，形成正面低浓度高方阻前场及背面高浓度低方阻背场；
(6)将硅片在高温扩散炉中进行高温氧化退火，在硅片正面及背面形成高质量致密氧化层；
(7)在硅片正面沉积75-85nmSiNx，背面依次沉积10-20nmSiOx及100-20nmSiNx，并用激光或湿法刻蚀方式打开背面钝化层；
(8)采用丝网印刷工艺在背表面场N+区域印刷Ag浆，经烘干后在发射结P+区域印刷Ag-Al浆，经高温共烧结过程在N+区域及P+区域形成欧姆接触。
步骤(1)中的硅片厚度为140-200μm，KOH溶液的浓度为1wt％-5wt％，H2O2溶液的浓度为3wt％-6wt％，高浓度KOH溶液的浓度为6wt％-10wt％。
步骤(2)中所述的镀膜层为硼硅玻璃层与SiNx掩蔽层，硼硅玻璃层与非晶硅(a-Si)掩蔽层，或者硼硅玻璃层与采用CVD或湿氧氧化方式制备的氧化层，其中硼硅玻璃层厚度为10nm-200nm，SiNx掩蔽层、非晶硅(a-Si)掩蔽层、采用CVD或湿氧氧化方式制备的氧化层的厚度为10nm-400nm。
步骤(4)的混合溶液中甲基氢氧化铵的浓度为2-10wt％，异丙醇的浓度为5-8wt％。
步骤(5)在对硅片注入磷时，采用高能粒子束将磷原子或硼原子注入到硅片体内，形成高掺杂N+或P+表面，采用磷烷(PH3)作为反应气源，利用离子注入机对硅片正面注入的剂量为1E15--3E15，硅片背面注入的剂量为3E15--5E15。
与现有技术相比，本专利中N+区域及P+区域采用的是简单的指交叉设计结构，且设计尺寸满足后续丝网印刷对位套印的要求。N+及P+区域采用了离子注入与高温扩散相结合的工艺，优化了工艺步骤，降低了工艺成本。在电极金属化方面，本专利中采用的丝网印刷电极及后续烧结工艺都是基于现有规模批产工艺设备，且能满足电极设计要求。不需要昂贵的光刻和高精度对位设备。因此，本发明中使用的设备均为常规高效晶体硅电池批量产设备，不需要昂贵的光刻等设备，具有更低的成本优势；采用了可用于高效晶硅电池批量产的，适用于太阳能行业的离子注入技术，显著降低电池制备工艺，更大程度降低电池制备成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，采用以下步骤：
(1)将厚度为140μm硅片在浓度为1wt％的KOH及3wt％的H2O2溶液中去除损伤层，然后再用6wt％KOH溶液中将硅片进行抛光；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为960℃扩散20min，然后控制温度为900℃通入氧气推结，形成低表面浓度P+发射结，同时在硅片表面形成连续的厚度为40nm的硼硅玻璃层(BoronSiliconGlass：BSG)以及厚度为160nm的SiNx掩蔽层、非晶硅(a-Si)掩蔽层、采用CVD或湿氧氧化方式制备的氧化层，本实施例中采用的是SiNx掩蔽层；
(3)对硅片表面的镀层进行激光或湿法腐蚀图形化，在背面形成N+背场区域窗口；
(4)控制温度为80℃，利用浓度为2wt％的四甲基氢氧化铵及5wt％异丙醇构成混合溶液对硅片进行正面制绒、背面腐蚀，正面形成具有1μm的金字塔绒面；
(5)采用离子注入机对硅片正面及背面进行注入不同剂量的磷元素，在对硅片注入磷时，采用高能粒子束将磷原子或硼原子注入到硅片体内，形成高掺杂N+或P+表面，采用磷烷(PH3)作为反应气源，正面注入的剂量为1E15，背面注入的剂量为3E15，形成正面低浓度高方阻前场及背面高浓度低方阻背场；
(6)将硅片在高温扩散炉中进行高温氧化退火，在硅片正面及背面形成高质量致密氧化层；
(7)在硅片正面沉积75nmSiNx，背面依次沉积10nmSiOx及100nmSiNx，并用激光或湿法刻蚀方式打开背面钝化层；
(8)采用丝网印刷工艺在背表面场N+区域印刷Ag浆，经烘干后在发射结P+区域印刷Ag-Al浆，经高温共烧结过程在N+区域及P+区域形成欧姆接触。
对经过以上流程制备得到的全背接触高效晶硅电池进行检测，获得的初步数据，SunsVoc测试Voc639mV，FF：0.797，电池效率19.4％，如表1所示。
在我们现有实验数据优化的基础上，我们可以获得650mV以上的开压(Voc)，由于电池表面没有电极栅线，电池正面电流密度，根据目前的结果可以实现39mA^cm-2以上，这是相对于常规晶体硅电池在电性能方面的优势。
相对于其他背接触电池专利，主要优势就是，我们没有昂贵的光刻曝光设备及高精度对位设备，工艺设备采用的多数是现有量产设备，且工艺路线稳定、可靠，制备出电池关键性能已经超越现有常规高效单晶电池。
实施例2
一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，采用以下步骤：
(1)将厚度为150μm硅片在浓度为2wt％的KOH及4wt％的H2O2溶液中去除损伤层，然后再用8wt％KOH溶液中将硅片进行抛光；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为960℃扩散30min，然后控制温度为900℃通入氧气推结，形成低表面浓度P+发射结，同时在硅片表面形成连续的厚度为50nm的硼硅玻璃层(BoronSiliconGlass：BSG)以及厚度为170nm的SiNx掩蔽层、非晶硅(a-Si)掩蔽层、采用CVD或湿氧氧化方式制备的氧化层，本实施例中采用的是非晶硅(a-Si)掩蔽层；
(3)对硅片表面的镀层进行激光或湿法腐蚀图形化，在背面形成N+背场区域窗口；
(4)控制温度为80℃，利用浓度为5wt％的四甲基氢氧化铵及6wt％异丙醇构成混合溶液对硅片进行正面制绒、背面腐蚀，正面形成具有1μm的金字塔绒面；
(5)采用离子注入机对硅片正面及背面进行注入不同剂量的磷元素，在对硅片注入磷时，采用高能粒子束将磷原子或硼原子注入到硅片体内，形成高掺杂N+或P+表面，采用磷烷(PH3)作为反应气源，正面注入的剂量为2E15，背面注入的剂量为4E15，形成正面低浓度高方阻前场及背面高浓度低方阻背场；
(6)将硅片在高温扩散炉中进行高温氧化退火，在硅片正面及背面形成高质量致密氧化层；
(7)在硅片正面沉积80nmSiNx，背面依次沉积15nmSiOx及50nmSiNx，并用激光或湿法刻蚀方式打开背面钝化层；
(8)采用丝网印刷工艺在背表面场N+区域印刷Ag浆，经烘干后在发射结P+区域印刷Ag-Al浆，经高温共烧结过程在N+区域及P+区域形成欧姆接触。
实施例3
一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，采用以下步骤：
(1)将厚度为200μm硅片在浓度为5wt％的KOH及6wt％的H2O2溶液中去除损伤层，然后再用10wt％KOH溶液中将硅片进行抛光；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为960℃扩散40min，然后控制温度为900℃通入氧气推结，形成低表面浓度P+发射结，同时在硅片表面形成连续的厚度为60nm的硼硅玻璃层(BoronSiliconGlass：BSG)以及厚度为180nm的SiNx掩蔽层、非晶硅(a-Si)掩蔽层、采用CVD或湿氧氧化方式制备的氧化层，本实施例中采用的是CVD或湿氧氧化方式制备的氧化层；
(3)对硅片表面的镀层进行激光或湿法腐蚀图形化，在背面形成N+背场区域窗口；
(4)控制温度为80℃，利用浓度为10wt％的四甲基氢氧化铵及8wt％异丙醇构成混合溶液对硅片进行正面制绒、背面腐蚀，正面形成具有2μm的金字塔绒面；
(5)采用离子注入机对硅片正面及背面进行注入不同剂量的磷元素，在对硅片注入磷时，采用高能粒子束将磷原子或硼原子注入到硅片体内，形成高掺杂N+或P+表面，采用磷烷(PH3)作为反应气源，正面注入的剂量为3E15，背面注入的剂量为5E15，形成正面低浓度高方阻前场及背面高浓度低方阻背场；
(6)将硅片在高温扩散炉中进行高温氧化退火，在硅片正面及背面形成高质量致密氧化层；
(7)在硅片正面沉积85nmSiNx，背面依次沉积20nmSiOx及20nmSiNx，并用激光或湿法刻蚀方式打开背面钝化层；
(8)采用丝网印刷工艺在背表面场N+区域印刷Ag浆，经烘干后在发射结P+区域印刷Ag-Al浆，经高温共烧结过程在N+区域及P+区域形成欧姆接触。
Claims (9)
1.一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)将硅片在KOH及H2O2溶液中去除损伤层，然后再高浓度KOH溶液中将硅片进行抛光；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为960℃扩散20-40min，然后控制温度为900℃通入氧气推结，形成低表面浓度P+发射结，同时在硅片表面形成连续的镀膜层；
(3)对硅片表面的镀膜层进行激光或湿法腐蚀图形化，在背面形成N+背场区域窗口；
(4)控制温度为80℃，利用四甲基氢氧化铵及异丙醇构成混合溶液对硅片进行正面制绒、背面腐蚀，正面形成具有1-2μm的金字塔绒面；
(5)采用离子注入机对硅片正面及背面进行不同剂量磷的注入，形成正面低浓度高方阻前场及背面高浓度低方阻背场；
(6)将硅片在高温扩散炉中进行高温氧化退火，在硅片正面及背面形成高质量致密氧化层；
(7)在硅片正面沉积75-85nmSiNx，背面依次沉积10-20nmSiOx及100-20nmSiNx，并用激光或湿法刻蚀方式打开背面钝化层；
(8)采用丝网印刷工艺在背表面场N+区域印刷Ag浆，经烘干后在发射结P+区域印刷Ag-Al浆，经高温共烧结过程在N+区域及P+区域形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，步骤(1)中的硅片厚度为140-200μm。
3.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，步骤(1)中KOH溶液的浓度为1wt％-5wt％，H2O2溶液的浓度为3wt％-6wt％，高浓度KOH溶液的浓度为6wt％-10wt％。
4.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，步骤(2)中所述的镀膜层为硼硅玻璃层与SiNx掩蔽层，硼硅玻璃层与非晶硅(a-Si)掩蔽层，或者硼硅玻璃层与采用CVD或湿氧氧化方式制备的氧化层。
5.根据权利要求4所述的一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，所述的硼硅玻璃层厚度为10nm-200nm，所述的SiNx掩蔽层、非晶硅(a-Si)掩蔽层、采用CVD或湿氧氧化方式制备的氧化层的厚度为10nm-400nm。
6.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，步骤(4)的混合溶液中甲基氢氧化铵的浓度为2-10wt％，异丙醇的浓度为5-8wt％。
7.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，步骤(5)在对硅片注入磷时，采用高能粒子束将磷原子或硼原子注入到硅片体内，形成高掺杂N+或P+表面。
8.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，步骤(5)采用离子注入机对硅片正面注入的剂量为1E15--3E15，硅片背面注入的剂量为3E15--5E15。
9.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池的制作方法，其特征在于，步骤(5)在对硅片注入磷时采用磷烷(PH3)作为反应气源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410479235.3A CN105489696A (zh) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | 一种全背接触高效晶硅电池的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410479235.3A CN105489696A (zh) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | 一种全背接触高效晶硅电池的制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105489696A true CN105489696A (zh) | 2016-04-13 |
Family
ID=55676558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410479235.3A Pending CN105489696A (zh) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | 一种全背接触高效晶硅电池的制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105489696A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106784163A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-31 | 英利能源（中国）有限公司 | 太阳能电池的制备方法 |
| CN109378356A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-02-22 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种ibc太阳能电池的制备方法 |
| CN117457803A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-26 | 金阳(泉州)新能源科技有限公司 | 一种背接触电池的一次退火制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102222726A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-10-19 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 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 |
| CN103208557A (zh) * | 2012-01-13 | 2013-07-17 | 上海凯世通半导体有限公司 | 太阳能电池的制作方法及太阳能电池 |
| CN103208556A (zh) * | 2012-01-13 | 2013-07-17 | 上海凯世通半导体有限公司 | 太阳能电池的制作方法及太阳能电池 |
| CN103400904A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-11-20 | 中国科学院微电子研究所 | 一种制备晶体硅双发射极背结背接触太阳能电池的方法 |
-
2014
- 2014-09-18 CN CN201410479235.3A patent/CN105489696A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102222726A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-10-19 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 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 |
| CN103208557A (zh) * | 2012-01-13 | 2013-07-17 | 上海凯世通半导体有限公司 | 太阳能电池的制作方法及太阳能电池 |
| CN103208556A (zh) * | 2012-01-13 | 2013-07-17 | 上海凯世通半导体有限公司 | 太阳能电池的制作方法及太阳能电池 |
| CN103400904A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-11-20 | 中国科学院微电子研究所 | 一种制备晶体硅双发射极背结背接触太阳能电池的方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106784163A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-31 | 英利能源（中国）有限公司 | 太阳能电池的制备方法 |
| CN106784163B (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-27 | 英利能源（中国）有限公司 | 太阳能电池的制备方法 |
| CN109378356A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-02-22 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种ibc太阳能电池的制备方法 |
| CN117457803A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-26 | 金阳(泉州)新能源科技有限公司 | 一种背接触电池的一次退火制备方法 |
| CN117457803B (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-22 | 金阳(泉州)新能源科技有限公司 | 一种背接触电池的一次退火制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103794679B (zh) | 一种背接触太阳能电池的制备方法 | |
| CN108807565A (zh) | 一种钝化接触电极结构，其适用的太阳能电池及制作方法 | |
| CN106409956B (zh) | 一种n型晶体硅双面太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN103904164B (zh) | 一种n型背结太阳能电池的制备方法 | |
| CN107482079A (zh) | 选择性发射结及隧穿氧化高效n型电池制备方法 | |
| CN102044574B (zh) | 一种n型单晶硅衬底pn结反型层电池及其制造方法 | |
| CN103077975B (zh) | 一种低成本n型双面太阳电池及其制备方法 | |
| CN105322043A (zh) | 一种可双面进光的晶硅太阳电池及其制备方法 | |
| CN108666393A (zh) | 太阳能电池的制备方法及太阳能电池 | |
| CN102332495A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池的制作方法 | |
| CN107148677A (zh) | 太阳能电池的制造方法及太阳能电池 | |
| CN101794845A (zh) | 一种一次扩散制备选择性发射极的方法 | |
| CN109802008B (zh) | 一种高效低成本n型背结pert双面电池的制造方法 | |
| CN105826409B (zh) | 一种局部背场n型太阳能电池的制备方法 | |
| WO2023077787A1 (zh) | 一种perc电池的se激光掺杂图形和perc电池制备方法 | |
| CN101950781A (zh) | 一种承载硅片的载具及选择性发射极太阳电池的掩膜工艺 | |
| CN105810779A (zh) | 一种perc太阳能电池的制备方法 | |
| TW201104907A (en) | Surface treatment of silicon | |
| CN108922938A (zh) | 一种背接触异质结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN110112230A (zh) | 一种mwt太阳能电池的制备方法 | |
| CN103646994A (zh) | 一种太阳电池正面电极的制备方法 | |
| CN106486554B (zh) | 一种实现n型双面电池隧穿氧化层钝化的方法 | |
| CN110137305A (zh) | 一种p型多晶硅选择性发射极双面电池的制备方法 | |
| CN105489696A (zh) | 一种全背接触高效晶硅电池的制作方法 | |
| CN208806263U (zh) | 一种钝化接触电极结构及其适用的太阳能电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160413 |