CN106653942A - 一种n型单晶硅双面电池的制作方法 - Google Patents

一种n型单晶硅双面电池的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106653942A
CN106653942A CN201611064978.XA CN201611064978A CN106653942A CN 106653942 A CN106653942 A CN 106653942A CN 201611064978 A CN201611064978 A CN 201611064978A CN 106653942 A CN106653942 A CN 106653942A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
silicon
boron
silicon chip
chip substrate
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
Application number
CN201611064978.XA
Other languages
English (en)
Inventor
和江变
邹凯
郭永强
郭凯华
马承鸿
李健
段敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INNER MONGOLIA RIYUE SOLAR ENERGY CO Ltd
Original Assignee
INNER MONGOLIA RIYUE SOLAR ENERGY CO Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INNER MONGOLIA RIYUE SOLAR ENERGY CO Ltd filed Critical INNER MONGOLIA RIYUE SOLAR ENERGY CO Ltd
Priority to CN201611064978.XA priority Critical patent/CN106653942A/zh
Publication of CN106653942A publication Critical patent/CN106653942A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01L31/18—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
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种N型单晶硅双面电池的制作方法，所采用的N型硅片衬底包括第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面，所述方法包括：对所述硅片衬底进行表面制绒处理；对所述硅片衬底的第一表面进行硼扩散处理，制得硼掺杂层；在所述硼掺杂层形成至少一层掩膜；对所述硅片衬底的第二表面进行磷扩散处理，制得磷掺杂层；去除所述至少一层掩膜；以及分别在通过硼扩散处理的第一表面以及通过磷扩散处理的第二表面制作电极，制得所述N型单晶硅双面电池。本发明一实施方式的N型单晶硅双面电池的制作方法，工艺简单，有效地提高了电池的效率。

Description

一种N型单晶硅双面电池的制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体为一种N型单晶硅双面电池的制作方法。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可再生能源中，太阳能无疑是最有发展前景的替代能源。在所有的太阳能电池中，晶体硅太阳能电池在光伏领域占据着绝对的主导地位。其中，N型硅片由于其材料本身少子寿命高，几乎无光致衰减(LID)，而成为近年来太阳能电池领域研发的热点。随着科技水平的不断发展，原来困扰N型晶体硅太阳能电池的技术难题逐渐被攻克，极大的促进了N型晶体硅太阳能电池在结构和工艺方面的发展。美国Sun Power公司生产的背面接触太阳能电池(IBC)和日本Sanyo公司生产的HIT太阳能电池就是基于N型晶体硅衬底制作的商业化太阳能电池。这两款电池是目前商业化生产转化效率最高的太阳能电池，也是商业化生产转换效率突破20％的仅有的两款太阳能电池。上述两种电池除了加工复杂外，对电池硅材料和表面钝化质量要求也非常高，而且IBC电池要求背面上金属触点的高对准精度。
双面透光的N型电池，不仅能够吸收从电池正面入射的太阳光，而且还能够吸收来自电池背面的散射光、反射光等，从而产生额外的电能。因此，双面电池能更加充分的利用太阳光，其发电量要远高于传统的P型单面电池，提高了电池的发电效益，而且该种电池还适合建筑一体化、垂直安装等应用。然而传统的双面电池的制备方法包括了多步扩散工艺，往往还需要用到离子注入、选择性发射极、背面局域扩散等复杂技术，整个工艺流程复杂，制备成本高，使得双面电池大规模的生产及应用遇到了瓶颈。
目前，N型双面太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：1.表面制绒；2.正面扩散制结；3.热氧化，形成扩散阻挡膜；4.背面扩散制结；5.周边刻蚀；6.去除扩散后杂质玻璃层；7.去除正面阻挡膜；8.镀膜(一般是双面沉积氮化硅)；9.丝网印刷并烧结形成金属化接触电极。
在上述制备工艺中，N型双面电池需要对硅衬底进行双面掺杂，目前太阳能电池生产中主要利用液态磷源、硼源作为掺杂源，在N型硅衬底的两面分别形成n+层、p+层，其中掺P或掺B的先后顺序因具体工艺路线而有所不同。以先掺B为例，现有工艺主要采用气体携带三溴化硼分子的方式进行扩散，为了保证硼源有足够的空间散布到硅片上，相邻硅片之间需要保持一定的距离，导致产能受到限制。同时，在非扩硼面也会不可避免的沾染到硼源而形成PN结，后期需要额外的清洗步骤去除，影响了生产加工的效率。上述扩散方式中，扩散的均匀性难以控制；并且扩散温度较高(1000℃左右)，扩散温度过高会使得晶体硅衬底性能变坏。
在完成单面掺杂形成p+层后，为了避免正反面扩散的互相绕扩影响，需要增加一层扩散阻挡膜层(阻挡膜通常采用热氧化形成SiO2氧化层，或PECVD形成SiNX膜)。热氧化生长的SiO2薄膜作为掺P面的扩散阻挡层的方法涉及高温过程，热氧化的温度高达1000℃以上，同时氧化时间不少于30min以形成厚度约100nm的SiO2薄膜。此高温过程易导致p+层的扩散曲线发生改变，如表面掺杂浓度的降低，结深的增加，导致电池的串联电阻增加，电接触性能下降；同时高温过程易导致硅衬底的掺杂浓度增加，电池的体复合随之加剧，最终表现为开路电压和整体效率的下降。并且生长扩散阻挡膜的过程中同样会有绕扩的问题，使得阻挡扩散的效果并不好；
另外，对于P型表面(扩硼面)的钝化及减反射效果，主要通过制作氮化硅或氧化硅实现的。但是，其中氮化硅的方式由于氮化硅带正电荷，属负电中心，因此对P型表面的钝化效果很差；氧化硅采用的是热氧化的方法制备，该方法需要至少800℃以上的高温过程，能耗高且容易破坏已形成的PN结形貌，工艺较难把控。
发明内容
为解决上述现有技术中的至少一种缺陷，本发明提供了一种N型单晶硅双面电池的制作方法，所采用的N型硅片衬底包括第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面，所述方法包括：
对所述硅片衬底进行表面制绒处理；
对所述硅片衬底的第一表面进行硼扩散处理，制得硼掺杂层；
在所述硼掺杂层形成至少一层掩膜；
对所述硅片衬底的第二表面进行磷扩散处理，制得磷掺杂层；
去除所述至少一层掩膜；以及
分别在通过硼扩散处理的第一表面以及通过磷扩散处理的第二表面制作电极，制得所述N型单晶硅双面电池。
根据本发明的一实施方式，所述表面制绒处理包括：
以氢氧化钠或氢氧化钾溶液对所述硅片衬底的第一表面、第二表面进行处理，在所述第一表面、第二表面制得陷光结构；以及
用盐酸和氢氟酸对所述第一表面、第二表面进行清洗。
根据本发明的一实施方式，所述硼扩散处理包括：
通过旋涂的方式在硅片衬底的第一表面涂抹液态硼源，并对所述硅片衬底进行烘干处理；以及
将经过烘干处理的硅片衬底于扩散炉管中进行硼扩散。
根据本发明的一实施方式，所述至少一层掩膜包括位于所述硼掺杂层上的二氧化硅掩膜层以及位于所述二氧化硅掩膜层上的氮化硅掩膜层。
根据本发明的一实施方式，所述磷扩散处理包括：
在所述第二表面沉积二氧化硅层；以及
在沉积了二氧化硅层的第二表面进行磷扩散处理。
根据本发明的一实施方式，待所述硼扩散处理、磷扩散处理完成后，通过等离子刻蚀或激光刻蚀去除周边的边结。
根据本发明的一实施方式，在所述硼掺杂层的表面通过等离子化学气相沉积法形成氧化铝钝化层。
根据本发明的一实施方式，在所述氧化铝钝化层上形成至少一层氮化硅减反射层。
根据本发明的一实施方式，在所述磷掺杂层的表面通过等离子化学气相沉积法形成二氧化硅钝化层；以及在所述二氧化硅钝化层上形成至少一层氮化硅减反射层。
本发明一实施方式的N型单晶硅双面电池的制作方法，工艺简单，有效地提高了电池的效率。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1为本发明一实施方式的硅片衬底的结构示意图；
图2是本发明一实施方式的经过清洗制绒后的硅片的结构示意图；
图3是本发明一实施方式的经过清洗制绒后在第一、第二表面制备二氧化硅膜的硅片的结构示意图；
图4是本发明一实施方式的第一表面的二氧化硅膜上均匀涂上硼源后的硅片的结构示意图；
图5是本发明一实施方式的第一表面上形成P+层的硅片的结构示意图；
图6是本发明一实施方式的去除P+层上硼硅玻璃后的硅片的结构示意图；
图7是本发明一实施方式的在P+层上制备二氧化硅掩膜后的硅片的结构示意图；
图8是本发明一实施方式的在二氧化硅掩膜上制备氮化硅掩膜后的硅片的结构示意图；
图9是本发明一实施方式的去除第二表面二氧化硅膜后的硅片的结构示意图；
图10是本发明一实施方式的在第二表面制备二氧化硅膜阻挡层后的硅片的结构示意图；
图11是本发明一实施方式在第二表面制备N+层后的硅片的结构示意图；
图12是本发明一实施方式的去除第一表面氮化硅掩膜后的硅片的结构示意图；
图13是本发明一实施方式的去除第一表面二氧化硅掩膜及第二表面N+层磷硅玻璃后的硅片的结构示意图；
图14是本发明一实施方式的在第一表面制备氧化铝钝化层后的硅片的结构示意图；
图15是本发明一实施方式的在第一表面的氧化铝钝化层上制备三层氮化硅减反射膜后的硅片的结构示意图；
图16是本发明一实施方式的在第二表面的N+层上制备二氧化硅钝化层后的硅片的结构示意图；
图17是本发明一实施方式的在第二表面二氧化硅钝化层上制备两层氮化硅减反射膜后的硅片的结构示意图；
图18是本发明一实施方式制得的N型单晶硅双面电池的结构示意图；
图19是本发明另一实施方式制得的N型单晶硅双面电池的结构示意图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
本发明一实施方式提供了一种N型单晶硅双面电池的制作方法，所采用的N型硅片衬底包括第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面，所述方法包括：
对所述硅片衬底进行表面制绒处理；
对所述硅片衬底的第一表面进行硼扩散处理；
在通过硼扩散处理后的第一表面上形成至少一层掩膜；
对所述硅片衬底的第二表面进行磷扩散处理；
去除所述至少一层掩膜；以及
分别在通过硼扩散处理的第一表面以及通过磷扩散处理的第二表面制作电极，制得所述N型单晶硅双面电池。
本发明一实施方式的双面太阳能电池，所使用的是N型硅片，N型硅片具有较长的少数载流子寿命，并且太阳能电池背面使用磷重掺杂，电池无翘曲，能加工更薄的硅衬底；电池背面印刷电极后，在磷背场作用下，可将入射到太阳能电池背面光产生的载流子收集，实现了双面光电转化效应。与现有P型单面电池相比，本发明一实施方式的双面电池具有更好的弱光响应和温度特性，在早晨和傍晚能发出更多的电量。
如图1至19所示，本发明一实施方式的N型单晶硅双面电池的制作方法，以N型硅片为衬底，硅片衬底100包括第一表面110和与第一表面110相对设置的第二表面120。具体地，双面电池的制作方法包括如下步骤：
S1：对硅片衬底100进行表面制绒处理
于本发明的一实施方式中，可先将原始硅片衬底100在氢氧化钠及双氧水的混合液中进行超声清洗，再利用氢氧化钠和制绒添加剂的混合液对硅片衬底100的第一表面110、第二表面120进行处理，制备出具有大小均匀的金字塔形状的陷光结构，以提高所制作的双面电池的陷光性，增加太阳光的利用率。随后分别用盐酸和氢氟酸混合液、去离子水对硅片衬底100进行漂洗，得到如图2所示的具有陷光结构的硅片衬底100。
其中，氢氧化钠及双氧水的混合液中，纯度≥98％(EL级)氢氧化钠的浓度可以为2～10wt％，双氧水的质量浓度可以为25％～30％；氢氧化钠和制绒添加剂的混合液中，氢氧化钠的浓度可以为2～10wt％，制绒添加剂可以为常州时创TS45、德清丽晶S403等单晶硅制绒辅助品；盐酸和氢氟酸混合液中，盐酸的质量浓度可以为36～38％，氢氟酸的质量浓度可以为48～50％。
S2：对硅片衬底100的第一表面110进行硼扩散处理
于本发明的一实施方式中，硼扩散处理包括：通过旋涂的方式在硅片衬底100的第一表面110涂抹液态硼源，并对硅片衬底100进行烘干处理；然后将经过烘干处理的硅片衬底100于扩散炉管中进行硼扩散。
通过旋涂的方式在硅片衬底的第一表面涂抹液态硼源，不仅提高了硼扩散的均匀性，使得扩散时炉管的产能得到提高；同时，还能够有效控制硼源的涂布范围，使得在非扩散区域不会沾染到硼源，省去了后期的额外清洗步骤。另外，由于各个硅片之间无需保留类似气体携带硼源扩散时的较大距离，因此扩散时相邻硅片之间的距离可以适当减小，大大增加了单炉扩散硅片的数量，提高了生产线扩散工序的产能。
具体地，如图3所示，先以体积比为6:2:1的浓HNO3(质量浓度65～68％)、双氧水(质量浓度25～30％)、盐酸(质量浓度36～38％)混合液，于2～15min内处理硅片衬底100，在第一表面110、第二表面120分别制备出厚度为2～10nm的二氧化硅膜111、121。其中，二氧化硅膜111可以提高P+扩散层方阻的均匀性，二氧化硅膜121可以形成阻挡层，减小硼对硅片第二表面120绕扩的影响；
接着，如图4所示，通过旋涂的方式在二氧化硅膜111的表面中心区域滴定硼源，滴定量为0.2～1.5cc，然后利用旋转的方式使硅片上的硼源均匀分布，硅片旋转转速可以为500～2500转/分，再对旋涂硼源的硅片进行烘干处理，烘干温度可以为100～250℃，时间为1～10min；本发明对所使用的硼源没有限定，可以为现有的硼源。
将经过烘干处理的硅片在扩散炉管中进行硼扩散，在炉管中进行硼扩散时，扩散温度可以为850～950℃，氧气与氮气的体积比可以为1:5～1:20，扩散时间可以为45min～2h，得到扩散方阻为40～100ohm/sq。从而，在硅片衬底100的第一表面110形成P+层——硼掺杂层112，具体如图5所示。
S3：在硼掺杂层112上沉积掩膜
如图5、6所示，可通过湿法刻蚀设备利用HF溶液将经过步骤S2处理后的硅片衬底100表面的硼硅玻璃(BSG)去除，硼硅玻璃是在进行硼扩散过程中形成的副产物；
接下来，如图7所示，可通过浓HNO3(质量浓度65～68％)、双氧水(质量浓度25～30％)、盐酸(质量浓度36～38％)的混合液在硼扩散层112的表面制备厚度例如为2～10nm的二氧化硅掩膜113。其中，浓HNO3、双氧水、盐酸的体积比可以为6:2:1，混合液对硼扩散层112的作用时间可以为2～10min。二氧化硅掩膜113不仅可以作为阻挡层，降低第二表面120磷扩散的绕扩影响，还可以减小沉积氮化硅膜过程中对PN结的不利影响。
厚度为20～30nm的氮化硅膜已经能够阻挡方阻为50～70ohm/sq范围的杂质扩散。利用这一特性将其应用于N型双面电池第二次扩散的阻挡层，能够有效避免热氧化高温过程对电池接触性能及开路电压的影响。
如图8所示，可利用PECVD在二氧化硅掩膜113上沉积一层厚度例如为20～50nm的氮化硅掩膜114；沉积温度可以为300～470℃，反应压强可以为185～220Pa，功率可以为2000～4000W。
本发明一实施方式采用二氧化硅掩膜113+氮化硅掩膜114形成的叠层掩膜以对扩散硼的表面进行保护，防止后续制作步骤影响到扩散硼的表面。利用高致密的二氧化硅+氮化硅作为扩散阻挡层实现N型电池的双面扩散，避免了传统工艺中采用热氧化二氧化硅薄膜作为扩散阻挡层时所经历的高温过程，保证一次扩散曲线及硅衬底的杂质浓度不变，实现了N型双面电池良好的电接触性能，并有效降低电池的体复合速率。
S4：磷扩散处理
如图9所示，可通过湿法刻蚀设备利用HF和HNO3的混合液对硅片衬底100的第二表面120进行清洗，以去除第二表面120的二氧化硅膜121；
接下来，如图10所示，可通过浓HNO3、H2O2、盐酸的混合液在第二表面120制备厚度例如为2～10nm的二氧化硅膜122。其中，浓HNO3、H2O2、盐酸的体积比可以为6:2:1，混合液对第二表面120的作用时间可以为2～10min；
然后，如图11所示，将硅片衬底100的第二表面120在扩散炉中进行磷扩散形成N+层——磷掺杂层123；磷扩散的扩散温度可以为800～900℃，扩散时间可以为30min～2h，扩散方阻为20～60Ω。
本发明一实施方式中，二氧化硅膜122可采用室温、湿法氧化或快速臭氧氧化工艺制备，不但避免了高温热氧化对硅片造成的不利影响，而且可以作为电池第二次扩散的阻挡层，提高背面N+层扩散方阻的均匀性。
S5：去除掩膜
如图12所示，可通过热磷酸对氮化硅、二氧化硅薄膜进行选择性刻蚀，将硅片衬底100浸泡于155～165℃的热磷酸中5～15min，可去除第一表面110的氮化硅掩膜114；
如图13所示，将硅片浸泡于HF溶液中，以去除第一表面110的二氧化硅掩膜113及第二表面120的磷硅玻璃，磷硅玻璃是在进行磷扩散过程中形成的副产物；所采用的HF溶液的质量浓度可以为5％，浸泡时间可以为5～10min；在去除磷硅玻璃的同时，HF溶液将步骤S5中制作的二氧化硅掩膜113也一同去除，从而暴露出制作的P型层。
S6：电极制作
于本发明的一实施方式中，可通过丝网印刷制作电极。具体地，可在第一表面110的硼掺杂层的上部印刷银铝浆，形成如图18所示的电池正极119，电池正极119所在的表面为电池的正面，在第二表面120的磷掺杂层的上部印刷银浆，形成如图18所示的电池负极127，电池负极127所在的表面为电池的背面；
然后于600～950℃的温度下，将上述硅片在烧结炉中进行烧结，让电极和硅形成欧姆接触，即得到如图18所示的电池成品。
于本发明的一实施方式中，可在磷扩散处理步骤之后，进行周边PN结的去除步骤，具体可通过等离子刻蚀工艺或激光刻蚀工艺去除边结。另外，待电池制成后，可通过激光刻蚀电池正面边结(参见图19)，以减少电池漏电。
于本发明的一实施方式中，如图14所示，可在硼扩散层112的表面形成氧化铝钝化层115。氧化铝钝化层115的厚度可以为6～15nm，其可通过等离子化学气相沉积法形成，沉积温度可以为300～400℃，反应压强可以为180～230Pa，功率可以为1000～4000W。
于本发明的另一实施方式中，还可在氧化铝钝化层115上形成至少一层氮化硅减反射层。如图15所示，氮化硅减反射层可以为三层，分别为：厚度为26～33nm、折射率为2.6～2.8的氮化硅减反射层116，厚度为20～29nm、折射率为2.1～2.5的氮化硅减反射层117，厚度为47～56nm、折射率为2.0～2.1的氮化硅减反射层118。氮化硅减反射层可通过等离子化学气相沉积法形成，沉积温度可以为300～400℃，反应压强可以为180～220Pa，功率可以为2000～4000W。
本发明一实施方式的氧化铝钝化层的制作方法属于低温工艺，不会破坏PN结。且针对电池正面P+层和背面N+层的不同特性，在电池正面采用钝化效果更好的氧化铝与氮化硅叠层钝化的方式，氧化铝起到钝化作用，氮化硅起到保护及调整光学参数，降低电池正面反射率的作用。由于氧化铝与硅接触面具有较高固定负电荷密度，通过屏蔽正表面P型硅表面光生电子而表现出显著的内电场效应而起到钝化特性，使得硅片表面的钝化效果较传统铝背场钝化技术有较大的提升；另外，氧化铝薄膜在低掺杂和高掺杂的P型硅表面具有很好的热稳定性，这一点对于丝网印刷太阳电池来说尤为重要；氧化铝薄膜对于可见光波段的光完全透明，且具有较低温度(100～350℃)的生长窗口。
于本发明的一实施方式中，如图16所示，可在磷掺杂层123的表面形成二氧化硅钝化层124。二氧化硅钝化层124的厚度可以为10～30nm，其可通过等离子化学气相沉积法形成，沉积温度可以为300～470℃，反应压强可以为185～220Pa，功率可以为2000～4000W。
于本发明的另一实施方式中，还可在二氧化硅钝化层124上形成至少一层氮化硅减反射层。如图17所示，氮化硅减反射层可以为两层，分别为：厚度为21～26nm、折射率为2.79～2.92的氮化硅减反射层125及厚度为56～60nm、折射率为1.9～2.0的氮化硅减反射层126。氮化硅减反射层可通过等离子化学气相沉积法形成，沉积温度可以为300～470℃，反应压强可以为185～220Pa，功率可以为2000～4000W。本发明的一实施方式中，在电池背面采用钝化效果更好的二氧化硅与氮化硅叠层钝化的方式。其中，二氧化硅起到钝化作用，氮化硅起到保护及调整光学参数，降低电池背面反射率的作用。
本发明一实施方式的N型单晶硅双面电池，可以在现有常规P型硅太阳能电池生产线的基础上改造完成，工艺简单，并且采用该方法制备的N型双面电池不存在硼绕扩导致的颜色不均匀问题，正反两面色差较小，满足太阳电池的外观需求。
以下，结合附图及具体实施例对本发明的N型单晶硅双面电池的制作方法做进一步说明。
实施例1
对硅片衬底100进行表面制绒处理
先将原始硅片衬底100在氢氧化钠及双氧水的混合液中进行超声清洗，再利用氢氧化钠和制绒添加剂的混合液对硅片衬底100的第一表面110、第二表面120进行处理；随后分别用盐酸和氢氟酸混合液、去离子水对硅片衬底100进行漂洗，得到如图2所示的具有陷光结构的硅片衬底100。
对硅片衬底100的第一表面110进行硼扩散处理
以体积比为6:2:1的浓HNO3、H2O2、盐酸混合液，于15min内处理硅片衬底100，在第一表面110、第二表面120分别制备出厚度为2～10nm的二氧化硅膜111、121。
接着，通过旋涂的方式在二氧化硅膜111的表面中心区域滴定硼源，滴定量为1.0cc，然后利用旋转的方式使硅片上的硼源均匀分布，硅片旋转转速为2000转/分，再对旋涂硼源的硅片进行烘干处理，烘干温度为250℃，时间为10min；
将经过烘干处理的硅片衬底100在扩散炉管中进行硼扩散，扩散温度可以为900℃，氧气与氮气的体积比可以为1:20，扩散时间为2h，扩散方阻为100ohm/sq。从而，在硅片衬底100的第一表面110形成硼掺杂层112。
在硼掺杂层112上沉积掩膜
通过湿法刻蚀设备利用HF溶液将经过硼扩散的硅片衬底100表面的硼硅玻璃去除；
接下来，通过体积比为6:2:1的浓HNO3、H2O2、盐酸的混合液在硼扩散层112的表面制备厚度为10nm的二氧化硅掩膜113。混合液对硼扩散层112的作用时间为8min。
然后，利用PECVD在二氧化硅掩膜113上沉积一层厚度为40nm的氮化硅掩膜114；沉积温度为400℃，反应压强为200Pa，功率为3000W。
磷扩散处理
通过湿法刻蚀设备利用HF和HNO3的混合液对硅片衬底100的第二表面120进行清洗，以去除第二表面120的二氧化硅膜121；
接下来，通过体积比为6:2:1的浓HNO3、H2O2、盐酸的混合液在第二表面120制备厚度为8nm的二氧化硅膜122，混合液对第二表面120的作用时间为5min；
然后，将硅片衬底100的第二表面120在扩散炉中进行磷扩散形成磷掺杂层123；磷扩散的扩散温度为800℃，扩散时间可以为1h，扩散方阻为30Ω。
去除周边PN结
通过等离子刻蚀工艺去除电池周边PN结。
去除掩膜
通过热磷酸对氮化硅、二氧化硅薄膜进行选择性刻蚀，将硅片衬底100浸泡于155～165℃的热磷酸中10min，去除第一表面110的氮化硅掩膜114；
将硅片浸泡于5％的HF溶液中，去除第一表面110的二氧化硅掩膜113及第二表面120的磷硅玻璃，浸泡时间为10min；在去除磷硅玻璃的同时，HF溶液将二氧化硅掩膜113也一同去除，从而暴露出制作的P型层。
在硼扩散层112的表面形成氧化铝钝化层115
通过等离子化学气相沉积法在硼扩散层112的表面形成厚度为10nm的氧化铝钝化层115，沉积温度为400℃，反应压强为200Pa，功率为4000W。
在氧化铝钝化层115的表面依次形成三层氮化硅减反射层
在氧化铝钝化层115的表面采用等离子化学气相沉积法依次沉积厚度为28nm的氮化硅减反射层116、厚度为22nm的氮化硅减反射层117以及厚度为47nm的氮化硅减反射层118。沉积温度为350℃，反应压强为180Pa，功率为2000W。
在磷掺杂层123的表面形成二氧化硅钝化层124
在磷掺杂层123的表面采用等离子化学气相沉积法沉积厚度为30nm的二氧化硅钝化层124，沉积温度为400℃，反应压强为220Pa，功率为4000W。
在二氧化硅钝化层124的表面依次形成两层氮化硅减反射层
在二氧化硅钝化层124的表面采用等离子化学气相沉积法依次沉积厚度为25nm的氮化硅减反射层125及厚度为57nm的氮化硅减反射层126，沉积温度为400℃，反应压强为190Pa，功率为2000W。
电极制作
采用印刷的方法在硅片的第一表面110的的硼掺杂层112上印刷银铝浆，形成电池正极119，电池正极119所在的表面为电池的正面；在第二表面120的磷掺杂层123上印刷银浆，形成电池负极127，电池负极127所在的表面为电池的背面；
然后于950℃的温度下，将上述硅片在烧结炉中进行烧结，让电极和硅形成欧姆接触，即得到如图18所示的电池成品。
将实施例1制得的N型双面M2(244.32cm2)单晶硅太阳电池和传统晶体硅加工技术生产的单晶M2(244.32cm2)电池(对比例)进行了平均电性能测试，两者均采用意大利Baccini太阳电池I-V测试仪，在测试温度为25±2℃、太阳模拟器光强为1000±50W/m2标准测试条件下进行测试，相关数据如下表所示：
Pmpp/W Uoc/V Isc/A Rs/Ω Rsh/Ω FF/％ NCell Irev2/A
实施例1 4.9426 0.6460 9.5730 0.003 703 80.23 20.23％ 0.043
对比例 4.9059 0.6441 9.4989 0.002 491 80.18 20.08％ 0.029
其中，Pmpp为最大工作功率，Uoc为开路电压，Isc为短路电流，Rs为串联电阻，Rsh为并联电阻，FF为填充因子，Ncell为电池光电转换效率，Irev2为电池反向偏压12V时的漏电流。
实施例2
本实施例的工艺步骤与实施例1相同，故省略相同内容的说明。两者的主要区别在于本实施例省略了通过等离子刻蚀工艺去除电池周边PN结的步骤，同时在电极制作完成后，利用激光刻蚀正面边结，得到如图19所示的电池成品。
除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种N型单晶硅双面电池的制作方法，所采用的N型硅片衬底包括第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面，所述方法包括：
对所述硅片衬底进行表面制绒处理；
对所述硅片衬底的第一表面进行硼扩散处理，制得硼掺杂层；
在所述硼掺杂层形成至少一层掩膜；
对所述硅片衬底的第二表面进行磷扩散处理，制得磷掺杂层；
去除所述至少一层掩膜；以及
分别在通过硼扩散处理的第一表面以及通过磷扩散处理的第二表面制作电极，制得所述N型单晶硅双面电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面制绒处理包括：
以氢氧化钠或氢氧化钾溶液对所述硅片衬底的第一表面、第二表面进行处理，在所述第一表面、第二表面制得陷光结构；以及
用盐酸和氢氟酸对所述第一表面、第二表面进行清洗。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述硼扩散处理包括：
通过旋涂的方式在硅片衬底的第一表面涂抹液态硼源，并对所述硅片衬底进行烘干处理；以及
将经过烘干处理的硅片衬底于扩散炉管中进行硼扩散。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一层掩膜包括位于所述硼掺杂层上的二氧化硅掩膜层以及位于所述二氧化硅掩膜层上的氮化硅掩膜层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述磷扩散处理包括：
在所述第二表面沉积二氧化硅层；以及
在沉积了二氧化硅层的第二表面进行磷扩散处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其中还包括待所述硼扩散处理、磷扩散处理完成后，通过等离子刻蚀或激光刻蚀去除周边的边结。
7.根据权利要求1所述的方法，其中还包括在所述硼掺杂层的表面通过等离子化学气相沉积法形成氧化铝钝化层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中还包括在所述氧化铝钝化层上形成至少一层氮化硅减反射层。
9.根据权利要求1所述的方法，其中还包括在所述磷掺杂层的表面通过等离子化学气相沉积法形成二氧化硅钝化层；以及在所述二氧化硅钝化层上形成至少一层氮化硅减反射层。
CN201611064978.XA 2016-11-28 2016-11-28 一种n型单晶硅双面电池的制作方法 Pending CN106653942A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611064978.XA CN106653942A (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种n型单晶硅双面电池的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611064978.XA CN106653942A (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种n型单晶硅双面电池的制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106653942A true CN106653942A (zh) 2017-05-10

Family

ID=58812813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611064978.XA Pending CN106653942A (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种n型单晶硅双面电池的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106653942A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107359112A (zh) * 2017-08-02 2017-11-17 巨力新能源股份有限公司 一种p型双面晶硅电池的制作方法
CN109065670A (zh) * 2018-08-08 2018-12-21 长春长光宇航复合材料有限公司 碳纤维复合材料网格蒙皮太阳能电池阵基板的制备方法
CN109192817A (zh) * 2018-09-05 2019-01-11 浙江晶科能源有限公司 一种n型太阳能电池制备方法及n型太阳能电池
CN109698252A (zh) * 2018-12-25 2019-04-30 浙江晶科能源有限公司 一种ibc电池及其制备方法
CN110518089A (zh) * 2019-07-24 2019-11-29 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种p型晶体硅电池的制备方法
CN111739958A (zh) * 2020-07-01 2020-10-02 江苏顺风光电科技有限公司 N型电池正面se结构的制备方法
CN112599410A (zh) * 2020-12-16 2021-04-02 上海玻纳电子科技有限公司 提高n型单晶硅片硼扩散的方法
CN113363352A (zh) * 2021-06-01 2021-09-07 常州时创能源股份有限公司 一种n型电池选择性发射极的制备方法
CN113964241A (zh) * 2021-10-19 2022-01-21 通威太阳能(眉山)有限公司 N型单晶硅双面太阳电池及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104733555A (zh) * 2014-12-31 2015-06-24 江苏顺风光电科技有限公司 一种高效n型双面太阳电池及其制备方法
CN104882514A (zh) * 2015-05-13 2015-09-02 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池的制作方法
CN105390374A (zh) * 2015-10-28 2016-03-09 华东理工大学 一种改善n型晶硅双面太阳电池硼旋涂方法
CN205159339U (zh) * 2015-12-08 2016-04-13 内蒙古日月太阳能科技有限责任公司 双面吸光n型晶体硅太阳电池的表面钝化结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104733555A (zh) * 2014-12-31 2015-06-24 江苏顺风光电科技有限公司 一种高效n型双面太阳电池及其制备方法
CN104882514A (zh) * 2015-05-13 2015-09-02 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池的制作方法
CN105390374A (zh) * 2015-10-28 2016-03-09 华东理工大学 一种改善n型晶硅双面太阳电池硼旋涂方法
CN205159339U (zh) * 2015-12-08 2016-04-13 内蒙古日月太阳能科技有限责任公司 双面吸光n型晶体硅太阳电池的表面钝化结构

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107359112B (zh) * 2017-08-02 2021-06-01 巨力新能源股份有限公司 一种p型双面晶硅电池的制作方法
CN107359112A (zh) * 2017-08-02 2017-11-17 巨力新能源股份有限公司 一种p型双面晶硅电池的制作方法
CN109065670A (zh) * 2018-08-08 2018-12-21 长春长光宇航复合材料有限公司 碳纤维复合材料网格蒙皮太阳能电池阵基板的制备方法
CN109065670B (zh) * 2018-08-08 2019-12-20 长春长光宇航复合材料有限公司 碳纤维复合材料网格蒙皮太阳能电池阵基板的制备方法
CN109192817A (zh) * 2018-09-05 2019-01-11 浙江晶科能源有限公司 一种n型太阳能电池制备方法及n型太阳能电池
CN109698252A (zh) * 2018-12-25 2019-04-30 浙江晶科能源有限公司 一种ibc电池及其制备方法
CN110518089A (zh) * 2019-07-24 2019-11-29 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种p型晶体硅电池的制备方法
CN111739958A (zh) * 2020-07-01 2020-10-02 江苏顺风光电科技有限公司 N型电池正面se结构的制备方法
CN112599410A (zh) * 2020-12-16 2021-04-02 上海玻纳电子科技有限公司 提高n型单晶硅片硼扩散的方法
CN112599410B (zh) * 2020-12-16 2022-12-13 上海玻纳电子科技有限公司 提高n型单晶硅片硼扩散的方法
CN113363352A (zh) * 2021-06-01 2021-09-07 常州时创能源股份有限公司 一种n型电池选择性发射极的制备方法
CN113964241A (zh) * 2021-10-19 2022-01-21 通威太阳能(眉山)有限公司 N型单晶硅双面太阳电池及其制备方法
WO2023065715A1 (zh) * 2021-10-19 2023-04-27 通威太阳能(眉山)有限公司 N型单晶硅双面太阳电池及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106653942A (zh) 一种n型单晶硅双面电池的制作方法
CN109888061B (zh) 一种碱抛光高效perc电池及其制备工艺
CN102598311B (zh) 太阳能电池及制造所述太阳能电池的方法
EP3246954B1 (en) Manufacturing method of an n-type bifacial cell
CN108666393B (zh) 太阳能电池的制备方法及太阳能电池
JP2023040238A (ja) 結晶シリコン太陽電池
CN113707761A (zh) 一种n型选择性发射极太阳能电池及其制备方法
JP2023159201A (ja) 太陽電池及びその製造方法、太陽電池モジュール
CN113809205B (zh) 太阳能电池的制备方法
CN111106188B (zh) N型电池及其选择性发射极的制备方法、以及n型电池
JP2013165160A (ja) 太陽電池の製造方法及び太陽電池
WO2024000399A1 (zh) 太阳能电池结构及其制作方法
CN113675298A (zh) 具有纳微米结构的TOPCon晶硅太阳电池
JP2010161310A (ja) 裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池の製造方法
CN115458612A (zh) 一种太阳电池及其制备方法
CN115132852A (zh) 一种N型TOPCon太阳能电池及其制作方法
CN114447142B (zh) 一种N型TOPCon太阳能电池及其制作方法
WO2014099321A1 (en) Solar cell emitter region fabrication using etch resistant film
JP6426486B2 (ja) 太陽電池素子の製造方法
CN105957921A (zh) 一种利用印刷技术制备n型硅ibc太阳电池的方法
CN210956692U (zh) Perc电池
CN108682701B (zh) 太阳能电池及其制作工艺
CN113130702B (zh) 一种背接触式太阳能电池及其制备方法
TW201222851A (en) Manufacturing method of bifacial solar cells
CN111755563B (zh) 一种p型单晶硅硼背场双面电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 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: 20170510