CN105742411B - 一种太阳能电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池及其制作方法，包括：提供一基底；在基底一表面形成第一保护层；在基底背离第一保护层的表面制作硼扩散层；去除第一保护层和硼硅玻璃后，在硼扩散层背离基底一侧形成第二保护层；在基底背离硼扩散层的表面制作磷扩散层；去除第二保护层、磷硅玻璃和边缘pn结后，在磷扩散层背离基底一侧形成第一钝化层，以及，在硼扩散层背离基底一侧形成第二钝化层；在第一钝化层背离基底一侧形成正面电极并烧结后，得到太阳能电池。在基底的一表面制作硼扩散层，进而将硼扩散层作为太阳能电池的背电场，以在基底背离正面电极一侧形成高浓度掺杂区域，提高了背电场的效果，提高了太阳能电池的性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更为具体的说，涉及一种太阳能电池及其制作方法。
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，太阳能无疑是一种清洁、普遍和潜力高的替代能源。太阳能电池，也称光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且太阳能是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源，并受到了广泛的关注。
背电场作为太阳能电池的主要结构之一，其作用是在太阳能电池背面形成P/P+的高低结结构，阻止P区光生电子到其背面的复合，降低其背表面复合速率。现有的太阳能电池主要采用丝网印刷铝浆并烧结的方式在太阳能电池的背面形成铝背场。但是，由于铝在硅中的溶解度较低，很难得到一个较高的铝背场掺杂浓度，因而形成的背电场效果受到制约，影响太阳能电池的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池及其制作方法，通过对基底一表面制作硼扩散层以作为背电场，以在基底背离正面电极一侧形成高浓度掺杂区域，进而提高了背电场的效果，提高了太阳能电池的性能。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种太阳能电池的制作方法，包括：
提供一基底；
在所述基底一表面形成第一保护层；
在所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层；
去除所述第一保护层和硼硅玻璃后，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二保护层；
在所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层；
去除所述第二保护层、磷硅玻璃和边缘pn结后，在所述磷扩散层背离所述基底一侧形成第一钝化层，以及，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二钝化层；
在所述第一钝化层背离所述基底一侧形成正面电极并烧结后，得到所述太阳能电池。
优选的，在形成所述正面电极的同时、且在所述烧结前，还包括：
在所述第二钝化层背离所述基底一侧形成背面电极。
优选的，在提供所述基底后、且在形成所述第一保护层前，还包括：
对所述基底进行表面抛光；
或者，将所述基底的表面制作为绒面。
优选的，在对所述基底进行表面抛光时，其中，在形成所述第二保护层后、且在制作所述磷扩散层前，还包括：
将所述基底背离所述硼扩散层的表面制作为绒面。
优选的，在所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层为：
在扩散炉管中对所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层，其中，扩散工艺参数为：
所述扩散炉管中的温度范围为850℃～1100℃，包括端点值；
扩散时长范围为45min～120min，包括端点值；
对所述扩散炉管通入的氧气和氮气的流量比氧气流量：氮气流量的范围为1：20～1:5，包括端点值。
优选的，在所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层为：
采用液态三氯氧磷扩散工艺对所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层，其中，扩散工艺参数为：
扩散温度范围为800℃～900℃，包括端点值；
扩散时长范围为30min～120min，包括端点值。
优选的，所述第一保护层和/或第二保护层为第一氮化硅层；
以及，所述第一保护层和第二保护层的厚度范围为25nm～55nm，包括端点值。
优选的，所述第一钝化层和/或第二钝化层为第二氮化硅层；
以及，所述第二氮化硅层的厚度范围为80nm～120nm，包括端点值。
优选的，所述第二钝化层为氧化铝/氮化硅叠层；
以及，所述氧化铝/氮化硅叠层的厚度范围为70nm～90nm，包括端点值，且所述氧化铝/氮化硅叠层中氧化铝层的厚度范围为5nm～30nm，包括端点值，所述氧化铝/氮化硅叠层中氮化硅层的厚度范围为40nm～85nm，包括端点值。
相应的，本发明还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池采用上述的太阳能电池的制作方法制作而成。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种太阳能电池及其制作方法，包括：提供一基底；在所述基底一表面形成第一保护层；在所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层；去除所述第一保护层和硼硅玻璃后，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二保护层；在所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层；去除所述第二保护层、磷硅玻璃和边缘pn结后，在所述磷扩散层背离所述基底一侧形成第一钝化层，以及，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二钝化层；在所述第一钝化层背离所述基底一侧形成正面电极并烧结后，得到所述太阳能电池。
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，在基底的一表面制作硼扩散层，进而将硼扩散层作为太阳能电池的背电场，以在基底背离正面电极一侧形成高浓度掺杂区域，进而提高了背电场的效果，提高了太阳能电池的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种太阳能电池的制作方法的流程图；
图2a至图2g为图1示制作方法对应的结构流程图；
图3a为本申请实施例提供的另一种太阳能电池的制作方法的流程图；
图3b为图3a所示制作方法中太阳能电池烧结前对应的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种基底制绒后的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，由于铝在硅中的溶解度较低，很难得到一个较高的铝背场掺杂浓度，因而形成的背电场效果受到制约，影响太阳能电池的性能。
基于此，本申请实施例提供了一种太阳能电池及其制作方法，通过对基底一表面制作硼扩散层以作为背电场，以在基底背离正面电极一侧形成高浓度掺杂区域，进而提高了背电场的效果，提高了太阳能电池的性能。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图4所示，对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本申请实施例提供的一种太阳能电池的制作方法的流程图，其中，太阳能电池的制作方法包括：
S1、提供一基底；
S2、在所述基底一表面形成第一保护层；
S3、在所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层；
S4、去除所述第一保护层和硼硅玻璃后，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二保护层；
S5、在所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层；
S6、去除所述第二保护层、磷硅玻璃和边缘pn结后，在所述磷扩散层背离所述基底一侧形成第一钝化层，以及，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二钝化层；
S7、在所述第一钝化层背离所述基底一侧形成正面电极并烧结后，得到所述太阳能电池。
由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，在基底的一表面制作硼扩散层，进而将硼扩散层作为太阳能电池的背电场，以在基底背离正面电极一侧形成高浓度掺杂区域，进而提高了背电场的效果，提高了太阳能电池的性能。
具体的，结合图2a至图2g所示，对本申请实施例提供的技术方案进行更详细的描述，图2a至图2g为图1示制作方法对应的结构流程图。其中，参考图2a所示，首先提供一基底10；本申请实施例提供的基底为硅片，其可以为N型基底，还可以为P型基底，对此本申请实施例不做具体限制，需要根据实际需要进行具体选取。
参考图2b所示，在获取基底10后，对基底10的一表面形成一第一保护层21；其中，第一保护层的材质可以为氮化硅，其作用相当于掩膜，用于在后续对基底另一表面制作硼扩散层时，保护与第一保护层接触的基底的表面不受影响。
进一步的，在提供所述基底后、且在形成所述第一保护层前，本申请实施例提供的制作方法还包括：对所述基底进行表面抛光；或者，将所述基底的表面制作为绒面。其中，可以采用碱性抛光液(NaOH抛光液)对基底进行抛光，由于本申请实施例提供的制作方法在制作硼扩散层前对基底表面进行抛光，进而保证了硼扩散过程的均匀性高，提高硼扩散层的质量，并且光滑的表面有利于增强背反射和钝化效果。另外，将基底的表面制作为绒面，能够降低太阳能电池背面的反射率，且制作工艺较为简单。
参考图2c所示，制作完毕第一保护层21后，需要在基底10背离第一保护层21的表面制作硼扩散层30；其中，在所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层为：
在扩散炉管中对所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层，其中，扩散工艺参数为：
所述扩散炉管中的温度范围为850℃～1100℃，包括端点值；
扩散时长范围为45min～120min，包括端点值；
对所述扩散炉管通入的氧气和氮气的流量比氧气流量：氮气流量的范围为1：20～1:5，包括端点值。
需要说明的是，对于上述硼扩散工艺中，其扩散炉管中的温度可以为860℃、900℃、1000℃等任意数值，扩散时长可以为50min、70min、90min、100min、110min等任意数值，以及，氧气和氮气的流量比可以为1：15、1：10、1：8、1：6等任意数值，对此本申请不做具体限制，需要根据实际应用进行具体选取。其中，本申请实施例提供的硼扩散层的扩散方阻为20欧姆～80欧姆，包括端点值。
参考图2d所示，制作完毕硼扩散层30后，后续需要在基底10背离硼扩散层30的表面制作磷扩散层，且为了避免制作磷扩散层时对硼扩散层30的影响，需要将硼扩散层30进行保护；即，去除第一保护层21和硼硅玻璃后，在硼扩散层背离基底10一侧形成第二保护层22；其中，第二保护层的材质可以为氮化硅，其作用相当于掩膜，用于在后续对基底一表面制作磷扩散层时，保护与第二保护层接触的硼扩散层不受影响。
需要说明的是，本申请实施例提供的技术方案，首先在基底上制作硼扩散层，而后制作磷扩散层，避免出现由于磷扩散需要温度比硼扩散需要温度低而出现硼磷交叉影响的情况，保证了各自的掺杂质量高。进一步的，在制作第二保护层前，本申请实施例提供的制作方法可以采用酸溶液清洗基底以去除第一保护层，且同时去除硼硅玻璃，提高太阳能电池的质量；其中，酸溶液可以为氢氟酸溶液。
另外，本申请实施例提供的所述第一保护层和/或第二保护层为第一氮化硅层；
以及，所述第一保护层和第二保护层的厚度范围为25nm～55nm，包括端点值。由于现有技术中在太阳能电池的制作过程中需要制作氮化硅膜作为减反膜，因此，将本申请实施例提供的第一保护层和第二保护层均制作为第一氮化硅层，不需要新增设备。此外，本申请实施例在制作第一保护层和第二保护层时，其厚度的选取需要满足清洗腐蚀及扩散时的掩膜作用，其厚度需要适中，避免出现过厚而造成去除时困难的情况，其厚度可以为30nm、40nm、50nm等任意数值，对此本申请实施不做具体限制，需要根据实际需要进行具体选取。
参考图2e所示，在制作完毕第二保护层22后，开始制作磷扩散层40，即，在基底10背离硼扩散层30的表面制作磷扩散层40；其中，在所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层为：
采用液态三氯氧磷扩散工艺对所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层，其中，扩散工艺参数为：
扩散温度范围为800℃～900℃，包括端点值；
扩散时长范围为30min～120min，包括端点值。
需要说明的是，对于上述磷扩散工艺中，扩散温度可以为820℃、850℃、880℃等任意数值，以及，扩散时长可以为40min、80min、100min等任意数值，对此本申请实施不做具体限制，需要根据实际需要进行具体选取。其中，磷扩散层的扩散方阻为50欧姆～110欧姆，包括端点值。
参考图2f所示，制作完毕磷扩散层40后，将要去除第二保护层22、磷硅玻璃和边缘pn结，而后制作第一钝化层51和第二钝化层52；即，去除第二保护层22、磷硅玻璃和边缘pn结后，在磷扩散层40背离基底10一侧形成第一钝化层51，以及，在硼扩散层30背离基底10一侧形成第二钝化层52。其中，本申请实施例提供的制作方法可以采用酸溶液去除第二保护层，且同时去除磷硅玻璃，保证太阳能电池的质量高；进一步的，可以采用等离子或激光刻蚀等刻蚀工艺，去除基底边缘的pn结，进一步提高太阳能电池的质量。
其中，本申请实施例提供的所述第一钝化层和/或第二钝化层可以为第二氮化硅层；
以及，所述第二氮化硅层的厚度范围为80nm～120nm，包括端点值；其中，第二氮化硅层的厚度可以为90nm、100nm、110nm等任意数值，对此本申请实施不做具体限制，需要根据实际需要进行具体选取。
另外，本申请实施例提供的所述第二钝化层为氧化铝/氮化硅叠层；其中，氧化铝层位于氮化硅层和硼扩散层之间；
以及，所述氧化铝/氮化硅叠层的厚度范围为70nm～90nm，包括端点值，且所述氧化铝/氮化硅叠层中氧化铝层的厚度范围为5nm～30nm，包括端点值，所述氧化铝/氮化硅叠层中氮化硅层的厚度范围为40nm～85nm，包括端点值；其中，氧化铝/氮化硅叠层的厚度可以为80nm、85nm等任意数值，且氧化铝层的厚度可以为10nm、20nm等任意数值，以及，氮化硅层的厚度可以为45nm、55nm、60nm、80nm等任意数值，对此本申请实施不做具体限制，需要根据实际需要进行具体选取。
参考图2g所示，在制作完毕第一钝化层51和第二钝化层52后，需要在第一钝化层51背离基底10一侧形成正面电极61并烧结，以得到太阳能电池。其中，可以采用丝网印刷工艺且采用银浆制作正面电极，正面电极即包括有主栅线和副栅线的电极，且主栅线和副栅线均为银线，其主栅线数量可以为2～5根，对此本申请实施不做具体限制，需要根据实际需要进行具体选取。
进一步的，为了提高太阳能电池的发电量，本申请实施例提供的制作方法还可以进一步将太阳能电池制作为双面电池结构，即，参考图3a所示，为本申请实施例提供的另一种太阳能电池的制作方法的流程图，在步骤S7中，在形成所述正面电极的同时、且在所述烧结前，还包括：
在所述第二钝化层背离所述基底一侧形成背面电极。
即，步骤S7为：在所述第一钝化层背离所述基底一侧形成正面电极，且同时在所述第二钝化层背离所述基底一侧形成背面电极并烧结后，得到所述太阳能电池。
参考图3b所示，为3a所示制作方法中太阳能电池烧结前对应的结构示意图，其中，在得到形成有第一钝化层51和第二钝化层52的基底10后，在第一钝化层51背离基底一侧形成正面电极61，同时在第二钝化层52背离基底10一侧形成背面电极62，其中，背面电极可以采用丝网印刷工艺且采用银铝浆制作，背面电极即包括有主栅线和副栅线的电极，且主栅线和副栅线均为银铝线，其主栅线的数量与正面电极的主栅线的数量相同、且位置对应。
进一步的，为了降低反射率，且提高太阳能电池的光电转化效率，在之前制作工艺中对基底进行表面抛光时，本申请实施例提供的太阳能电池的磷扩散层一侧还可以制作为绒面。其中，在对所述基底进行表面抛光时，其中，在形成所述第二保护层后、且在制作所述磷扩散层前，还包括：
将所述基底背离所述硼扩散层的表面制作为绒面，其中，本申请实施例通过制绒工艺对基底背离硼扩散层的表面制作为绒面，本申请实施例对于制绒工艺不做具体限制。
具体参考图4所示，为本申请实施例提供的一种基底制绒后的结构示意图，其中，图4为在形成所述第二保护层22后、且在制作所述磷扩散层前的制绒结构示意图，其中，基底10背离硼扩散层30一侧制作有绒面70。
相应的，本申请实施例还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池采用上述任意一实施例提供的的太阳能电池的制作方法制作而成。
本申请实施例提供了一种太阳能电池及其制作方法，包括：提供一基底；在所述基底一表面形成第一保护层；在所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层；去除所述第一保护层和硼硅玻璃后，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二保护层；在所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层；去除所述第二保护层、磷硅玻璃和边缘pn结后，在所述磷扩散层背离所述基底一侧形成第一钝化层，以及，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二钝化层；在所述第一钝化层背离所述基底一侧形成正面电极并烧结后，得到所述太阳能电池。
由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，在基底的一表面制作硼扩散层，进而将硼扩散层作为太阳能电池的背电场，以在基底背离正面电极一侧形成高浓度掺杂区域，进而提高了背电场的效果，提高了太阳能电池的性能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供一基底；
在所述基底一表面形成第一保护层；
在所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层；
去除所述第一保护层和硼硅玻璃后，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二保护层；
在所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层；
去除所述第二保护层、磷硅玻璃和边缘pn结后，在所述磷扩散层背离所述基底一侧形成第一钝化层，以及，在所述硼扩散层背离所述基底一侧形成第二钝化层；
在所述第一钝化层背离所述基底一侧形成正面电极并烧结后，得到所述太阳能电池；
其中，在所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层为：
在扩散炉管中对所述基底背离所述第一保护层的表面制作硼扩散层，其中，扩散工艺参数为：
所述扩散炉管中的温度范围为850℃～1000℃，包括端点值；
扩散时长范围为45min～110min，包括端点值；
对所述扩散炉管通入的氧气和氮气的流量比氧气流量：氮气流量的范围为1：20～1:5，包括端点值。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在形成所述正面电极的同时、且在所述烧结前，还包括：
在所述第二钝化层背离所述基底一侧形成背面电极。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在提供所述基底后、且在形成所述第一保护层前，还包括：
对所述基底进行表面抛光；
或者，将所述基底的表面制作为绒面。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在对所述基底进行表面抛光时，其中，在形成所述第二保护层后、且在制作所述磷扩散层前，还包括：
将所述基底背离所述硼扩散层的表面制作为绒面。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层为：
采用液态三氯氧磷扩散工艺对所述基底背离所述硼扩散层的表面制作磷扩散层，其中，扩散工艺参数为：
扩散温度范围为800℃～900℃，包括端点值；
扩散时长范围为30min～120min，包括端点值。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一保护层和/或第二保护层为第一氮化硅层；
以及，所述第一保护层和第二保护层的厚度范围为25nm～55nm，包括端点值。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一钝化层和/或第二钝化层为第二氮化硅层；
以及，所述第二氮化硅层的厚度范围为80nm～120nm，包括端点值。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第二钝化层为氧化铝/氮化硅叠层；
以及，所述氧化铝/氮化硅叠层的厚度范围为70nm～90nm，包括端点值，且所述氧化铝/氮化硅叠层中氧化铝层的厚度范围为5nm～30nm，包括端点值，所述氧化铝/氮化硅叠层中氮化硅层的厚度范围为40nm～85nm，包括端点值。
9.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池采用权利要求1～8任意一项所述的太阳能电池的制作方法制作而成。
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