CN105633218B - 晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构及其制备方法，其特征是：包括硅衬底，在硅衬底表面覆盖第一钝化层和第二钝化层，在硅衬底上设有槽体，槽体由第一钝化层的表面延伸至硅衬底内部，第二钝化层覆盖第一钝化层、槽体的侧壁和底部，在槽体内嵌设有电极。所述制备方法包括以下步骤：第一步，在硅衬底表面生长第一钝化层；第二步，使用激光在硅衬底上形成槽体，槽体由第一钝化层表面延伸至硅衬底内部；第三步，在第一钝化层表面生成第二钝化层，第二钝化层覆盖第一钝化层的表面以及槽体的侧壁和底部；第四步，在槽体中金属化形成电极，使电极嵌在硅衬底中。本发明钝化接触电极，防止金属扩散至硅衬底内形成复合中心，实现高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种钝化接触电极的结构及其制备方法，尤其是一种高效晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构及其制备方法。
背景技术
提升晶体硅电池效率，是有效降低太阳能电池片效率的手段之一。随着电池扩散工艺逐渐进步，低方阻均匀扩散电池已经可以在产线上实现，满足了降低太阳能电池发射极杂质，减少少子复合，从而提升电池电压的要求。同时，为了弥补金属接触发射极升高的接触电阻问题，选择发射极技术被广泛应用，主流的技术为激光制熔选择发射极技术。传统的激光制熔选择性发射极为以下制备步骤：
第一步，如图1-1所示，硅衬底1a表面生长钝化层2a，一般为氮化硅薄膜；
第二步，如图1-2所示，扩散掺杂溶液喷涂，形成掺杂涂层3a，主要为磷源或者硼源；
第三部，如图1-3、图1-4所示，激光4a开口去除表面掺杂涂层3a，同时融化硅，使掺杂物掺进硅衬底中，形成选择发射极5a；
第四部，如图1-5所示，完成金属化，在开口处生长金属6a；方式一般为丝网印刷或电镀。
上述工艺主要存在两个问题，第一，激光制熔带来半导体损伤，会降低电压；第二，形成的金属电极在硅表面附着力较小，容易脱落。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构及其制备方法，钝化接触电极，同时防止金属扩散至硅衬底内形成复合中心，达到高效的目的。
按照本发明提供的技术方案，所述晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
第一步，在硅衬底表面生长第一钝化层；
第二步，使用激光开槽，在硅衬底上形成槽体，槽体由第一钝化层表面延伸至硅衬底内部；
第三步，在第一钝化层表面生成第二钝化层，第二钝化层覆盖第一钝化层的表面以及槽体的侧壁和底部；
第四步，在槽体中金属化形成电极，使电极嵌在硅衬底中。
进一步的，所述第一钝化层采用氮化硅薄膜。
进一步的，所述第一钝化层的厚度为75nm。
进一步的，所述激光的波长为600～1200nm。
进一步的，所述第二钝化层的厚度≤10nm。
进一步的，所述第二钝化层采用ALD生长的氧化铝。
所述晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构，其特征是：包括硅衬底，在硅衬底表面覆盖第一钝化层和第二钝化层；在所述硅衬底上设有槽体，槽体由第一钝化层的表面延伸至硅衬底内部，第二钝化层覆盖第一钝化层以及槽体的侧壁和底部；在所述槽体内嵌设有电极。
本发明所述晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构及其制备方法，引入钝化层和刻槽技术，一方面用激光在硅衬底表面刻槽，在金属生长时候可以停留在槽内，增强附着力；另一方面在开口面生长超薄钝化膜以达到钝化目的，同时防止金属扩散至硅衬底内形成复合中心，达到高效的目的。
附图说明
图1-1～图1-5为传统的激光制熔选择性发射极的流程图，其中：
图1-1为在硅衬底表面生长钝化层的示意图。
图1-2为制作掺杂涂层的示意图。
图1-3为采用激光开口去除掺杂涂层的示意图。
图1-4为形成选择发射极的示意图。
图1-5为生长金属的示意图。
图2-1～图2-4为本发明所述钝化接触电极结构的制作流程图，其中：
图2-1为在硅衬底表面生长第一钝化层的示意图。
图2-2为在硅衬底上制作槽体的示意图。
图2-3为制作第二钝化层的示意图。
图2-4为本发明所述钝化接触电极结构的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
所述晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构的制备方法，包括以下步骤：
第一步，如图2-1所示，在硅衬底1表面生长第一钝化层2，第一钝化层2一般采用氮化硅薄膜，第一钝化层2的厚度一般为75nm左右；
第二步，如图2-2所示，使用激光开槽，在硅衬底1上形成槽体3，槽体3的深度小于硅衬底1的厚度；一般采用波长相对较大的激光（波长范围一般为600～1200nm）；该过程完成了去除第一钝化层2和开槽的目的，与传统方式比，该步骤利用的波长相对较长的激光蒸发硅，而不是熔融，从而在硅衬底表面生成了槽体；
第三步，如图2-3所示，在第一钝化层2表面生成较薄的第二钝化层4，第二钝化层4覆盖第一钝化层2的表面以及槽体3的侧壁和底部；第二钝化层4的厚度足够电子从槽体3中穿越到金属电极表面，第二钝化层4的厚度一般≤10nm；相对于传统的开槽技术，该步骤省去了槽的清理，同时利用薄膜钝化，减少损伤对硅少子寿命的影响；第二钝化层4同时也成为阻挡金属扩散进硅衬底的障碍层，该第二钝化层4可以用ALD生长的氧化铝，因为其厚度可控，钝化效果好，稳定性强，所以可以成为较好的钝化层；
第四步，如图2-4所示，在槽体3中金属化形成电极5；所述金属化过程可以使用多种手段，如丝网印刷或光诱导电镀等。
本发明具有以下优点：（1）本发明使用激光在硅衬底表面开槽，将金属电极嵌入槽内形成接触，可以增加金属电极与硅衬底的附着力；
（2）本发明在开槽内部形成一层薄膜（第二钝化层），完成对槽内硅表面的钝化，同时薄膜的厚度可以实现电子可以通过遂穿效应进入硅衬底表面；
（3）本发明利用可控厚度的稳定薄膜阻挡金属的扩散，去除激光制熔表面应有的扩散，实现更高电压潜力；本发明避免了现有技术中激光熔融开口过程中形成的掺杂选择发射极，避免对硅衬底造成损伤，以及造成电压偏低等现象。
Claims (1)
1.一种晶体硅刻槽埋栅电池的钝化接触电极结构的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
第一步，在硅衬底（1）表面生长第一钝化层（2）；
第二步，使用激光开槽，在硅衬底（1）上形成槽体（3），槽体（3）由第一钝化层（2）表面延伸至硅衬底（1）内部；
第三步，在第一钝化层（2）表面生成第二钝化层（4），第二钝化层（4）覆盖第一钝化层（2）的表面以及槽体（3）的侧壁和底部；
第四步，在槽体（3）中金属化形成电极（5），使电极（5）嵌在硅衬底（1）中；所述电极（5）与槽体（3）由第二钝化层（4）隔开；
所述第一钝化层（2）采用氮化硅薄膜；所述第一钝化层（2）的厚度为75nm；所述激光的波长为600～1200nm；所述第二钝化层（4）的厚度≤10nm；所述第二钝化层（4）采用ALD生长的氧化铝。
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