CN106920862A - 全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法，包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述emitter掩模版上设有emitter开口,所述BSF掩模版设有与emitter开口配合的BSF开口；通过离子注入法，采用该掩模版分别在电池背面定域形成固定图形。本发明的有益效果为：电池的P区和N区可以通过一组相互配合的掩膜版实现分别注入，简便地形成带gap区域，有效解决P、N接触区漏电的问题，太阳能电池背面图形化工艺更加简便可靠，有利于大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及全背电极太阳电池领域，特别是涉及全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及电池背面图形实现方法。
背景技术
离子注入作为一种稳定可靠的掺杂方式，已被半导体行业青睐多年，随着光伏行业离子注入设备的发展，应用离子注入的方法来制备IBC电池的优势逐渐显现出来。目前常用的离子注入通常为全面注入，图形化的形成仍然依靠外加掩膜层，比如厚的氧化硅或氮化硅介质膜或者光刻胶来阻挡部分区域的注入离子进入硅片内部；外加掩膜层增加了图形化的工艺过程，使流程复杂。通过设置于离子注入机器内的掩模版，可以直接在硅片上形成P、N区域图形，定域的选择性离子注入掺杂，使得在电池背面形成图形的工艺方法简单可靠，便于电池的大规模生产。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及电池背面图形实现方法，通过设计与电池背面对应的掩膜版尺寸，使的电池的P区和N区可以通过一组相互配合的掩膜版实现分别注入，在电池背面简便地形成带gap区域的掺杂图形，简化了电池背面图形化的工艺流程，有效解决P、N接触区漏电的问题，有利于工艺稳定控制，同时节约耗材，利于大规模生产。
本发明所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,其采用的技术方案为：包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述emitter掩模版上设有emitter开口,所述BSF掩模版设有与emitter开口配合的BSF开口。
所述emitter开口和所述BSF开口为掺杂类型注入口，通过emitter掩模版在电池背面需要形成P型掺杂区域的地方进行硼注入，形成与emitter开口图形一致P型掺杂区图形，通过与所述emitter掩模版配套使用的BSF掩模版在电池背面需要形成N型掺杂区域的地方进行磷注入，形成与BSF开口图形一致的N型掺杂区图形。
进一步改进，所述emitter掩模版上等距设有若干列宽长条状结构的emitter开口，每列emitter开口数量为一个，每两列相邻的所述emitter开口中间间隔距离大于或等于0.5mm，所述BSF掩模版上等距设有细长条状结构的BSF开口，所述BSF开口宽度小于两个相邻emitter开口中间的间隔距离。
当emitter掩模版上相邻的两个emitter开口中间的间隔距离大于或等于0.5mm时，该宽度距离可以对宽长条状结构的emitter开口形成足够的支撑，因此每列设有一个宽长条状的emitter开口。
进一步改进，所述的emitter掩模版上等距设有若干列emitter开口，每列所述emitter开口为若干个，其为长块状结构，每列上下两个相邻的emitter开口中间的间隔距离为0.1mm-0.3mm，每相邻两列emitter开口中间的间隔距离小于0.5mm，所述BSF掩模版上等距设有若干细长条状结构的所述BSF开口，所述BSF开口宽度小于两个相邻emitter开口中间的间隔距离。
当emitter掩模版上相邻的两列emitter开口中间的间隔距离小于0.5mm时，该宽度距离不足以对宽长条状结构的emitter开口形成足够的支撑，容易导致emitter掩模版变形，因此，将每列一个的宽长条状结构的emitter开口改为每列若干个长块状结构的emitter开口，同一列的若干块长块状结构的emitter开口上下之间等距设置，这样可以避免emitter掩模版变形，延长emitter掩模版的使用寿命，保证其精确度；通过若干列长块状结构开口的emitter掩模版和细长条状结构开口的BSF掩模版在电池背面形成交替排列的P型掺杂区和N型掺杂区，二者之间通过不掺杂的gap区域隔离开来，有效解决P、N接触区处的漏电问题。
进一步改进，所述emitter掩模版为全面开口掩模版或局部开口掩模版，所述BSF掩模版为与所述emitter掩模版相对应的局部开口掩模版或全面开口掩模版。
进一步改进，所述emitter掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述BSF掩模版为局部开口掩模版，所述BSF掩模版上等距均匀设有若干点状圆形结构或点状方形结构的所述BSF开口。
采用该组掩模版在电池背面形成的图形，P型掺杂区为整片注入在电池背面，P型掺杂区上局部注入点状圆形结构或点状方形结构的N型掺杂区。
进一步改进，所述BSF掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述emitter掩模版为局部开口掩模版，所述emitter掩模版上等距均匀设有若干短块状方形结构的emitter开口。
采用该组掩模版在电池背面形成的图形，N型掺杂区为整片注入在电池背面，N型掺杂区上局部注入点块状方形结构的P型掺杂区。
采用本发明所述的掩模版在全背电极太阳电池背面图形实现方法，其步骤为：
（1）选择衬底：选择进行过前处理工序的单晶硅片衬底；
（2）离子注入：通过离子注入法，采用所述全背电极太阳电池背面离子注入掩模版，根据所述emitter掩模版和所述BSF掩模版的开口的形状，在所述单晶硅片衬底背面分别注入与所述emitter掩模版及所述BSF掩模版对应的掺杂类型，形成P型掺杂区域和N型掺杂区域；
（3）对步骤（2）得到的单晶硅片衬底进行退火处理，在单晶硅片衬底背面形成一组与所述emitter掩模版和所述BSF掩模版开口形状一致的图形。
进一步改进，当步骤（2）采用的emitter掩模版和BSF掩模版均为局部开口的掩模版时，其掺杂类型的离子注入顺序不受限制。
进一步改进，当步骤（2）采用emitter掩模版和BSF掩模版，其中一块掩模版为全面开口掩模版，另一块为局部开口掩模版时，先选择全面开口的掩模版进行对应掺杂类型的离子注入，再选择局部开口的掩模版进行对应掺杂类型的离子注入。
进一步，当其中一块掩模版为全面开口掩模版时，通过本发明所述的掩模版在全背电极太阳电池背面图形实现方法，其步骤还可以为：
（1）选择衬底：选择进行过前处理工序的单晶硅片衬底；
（2）离子注入：通过离子注入法，先采用全面开口掩模版，在所述单晶硅片衬底的背面全面注入与所述全面开口掩膜版对应的掺杂类型，在完成第一次离子注入工序后的单晶硅片衬底背面沉积氧化硅或氮化硅，然后去除上述单晶硅片衬底背面需要进行局部掩模版注入部分的氧化硅或氮化硅，并将该处的所述单晶硅片衬底进行刻蚀并形成刻蚀深度为2-5um的二次注入孔，再去除所述单晶硅片衬底背面所有氧化硅或氮化硅，然后采用局部掩模版对所述二次注入孔注入与所述局部掩模版对应的掺杂类型；
（3）对步骤（2）中完成两次离子注入的单晶硅片衬底进行退火处理，修复注入损伤，激活杂质原子，完成单晶硅片衬底背面图形的实现的工艺。
本发明所述的有益效果为：通过设计与电池背面对应的掩模版尺寸，使得电池背面的P区和N区可以通过一组相互配合的掩模版实现分别注入，在电池背面简便地形成带gap区域的掺杂图形，不需要额外的掩膜层，简化了电池背面图形化的工艺流程，有效解决P、N接触区漏电的问题，有利于工艺稳定控制，同时节约耗材，利于大规模生产。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明：
图1是第一组emitter掩模版和BSF掩模版；
图2是第一组emitter掩模版和BSF掩模版在所述单晶硅片衬底背面形成的图形；
图3是第二组emitter掩模版和BSF掩模版；
图4是第二组emitter掩模版和BSF掩模版在所述单晶硅片衬底背面形成的图形；
图5是第三组emitter掩模版和BSF掩模版；
图6是第四组emitter掩模版和BSF掩模版；
图7是第五组emitter掩模版和BSF掩模版；
其中1-emitter掩模版，11-emitter开口，2-BSF掩模版，21-BSF开口，3-P型区，4-N型区，5-gap区。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，第一组全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版, 所述emitter掩模版上等距设有若干个相互平行的宽长条状结构的emitter开口，每两个相邻的所述emitter开口中间的间隔距离大于或等于0.5mm，所述BSF掩模版上从等距设有若干与所述emitter开口配合的述BSF开口，所述BSF开口为细长条状结构，每个所述emitter开口长度均等于每个BSF开口的长度，每个BSF开口的宽度小于两个相邻emitter开口中间的间隔距离。
使用第一组掩模版在全背电极太阳电池背面形成图形的方法步骤为：
（1）选择衬底：选择进行过前处理工序的单晶硅片衬底；
（2）离子注入：通过离子注入法，先采用emitter掩模版，在电池背面需要形成P型掺杂区域的地方进行硼注入，形成宽长条状结构的P型掺杂区；然后采用BSF掩模版，在单晶硅片衬底背面需要形成N型掺杂区域的地方进行磷注入，形成细长条状结构的N型掺杂区；
（3）对步骤（2）进行过二次注入的单晶硅片衬底进行退火处理，在单晶硅片衬底背面形成如图2所示的图形。
上述步骤（2）中采用emitter掩模版和BSF掩模版的顺序可以互换，不影响图形形成效果。
利用第一组相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版在单晶硅片衬底（即电池）背面分别对应进行硼注入及磷注入，单晶硅片衬底背面形成互相平行且交替排列的P型掺杂区和N型掺杂区，二者之间通过不掺杂的gap区域隔离开来，有效解决P、N接触区出的漏电问题。
实施例2
如图3所示，第二组全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述的emitter掩模版上等距设有若干列长块状结构的emitter开口，每列的若干个所述emitter开口上下等距间隔设置，其间隔距离为0.1mm-0.3mm，每相邻两列emitter开口中间的间隔距离小于0.5mm，所述BSF掩模版上等距设有若干与所述emitter开口配合的BSF开口，所述BSF开口为细长条状结构，每个BSF开口的宽度小于两列相邻emitter开口中间的间隔距离。
使用第二组掩模版在全背电极太阳电池背面形成图形的方法步骤与实施例1相同，最后在单晶硅片衬底背面形成如图4所示的图形。
该实施例中，采用emitter掩模版和BSF掩模版进行离子注入的顺序可以互换，不影响图形形成效果。
利用第二组相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版在单晶硅片衬底背面分别对应进行硼注入及磷注入，单晶硅片衬底背面形成互相平行且交替排列的P型掺杂区和N型掺杂区，二者之间通过不掺杂的gap区域隔离开来，有效解决P、N接触区出的漏电问题。
实施例3
如图5所示，第三组全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述emitter掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述BSF掩模版为与所述emitter掩模版相对应的局部开口掩模版，其BSF开口为点状圆形，若干BSF开口等距分布在所述BSF掩模版上。
使用第三组掩模版在全背电极太阳电池背面形成图形的方法步骤为：
（1）选择衬底：选择进行过前处理工序的单晶硅片衬底；
（2）离子注入：通过离子注入法，先采用方框型结构的emitter掩模版，在单晶硅片衬底背面全面进行硼注入，形成P型掺杂区；然后采用局部开口的BSF掩模版，在单晶硅片衬底背面进行磷注入，形成若干点状圆形结构的N型掺杂区，该掺杂区为补偿掺杂区；
（3）对步骤（2）进行过二次注入的单晶硅片衬底进行退火处理。
实施例4
如图6所示，第四组全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述emitter掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述BSF掩模版为与所述emitter掩模版相对应的局部开口掩模版，其BSF开口为点状方形，若干BSF开口等距分布在所述BSF掩模版上。
使用第四组掩模版在全背电极太阳电池背面形成图形的方法步骤与实施例3中实现电池背面图形的方法步骤相同，通过BSF掩膜版形成的点状方形注入区域为补偿掺杂区域。
实施例5
如图7所示，第五组全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述BSF掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述emitter掩模版为与所述BSF掩模版相对应的局部开口掩模版，其emitter开口为短块状方形结构，若干所述BSF开口等距分布在所述BSF掩模版上。
使用第五组掩模版在全背电极太阳电池背面形成图形的方法步骤为：
（1）选择衬底：选择进行过前处理工序的单晶硅片衬底；
（2）离子注入：通过离子注入法，先采用方框型结构的BSF掩模版，在单晶硅片衬底背面全面进行磷注入，形成N型掺杂区；然后采用局部开口的emitter掩模版，在单晶硅片衬底背面进行硼注入，形成若干短块状方形结构的P型掺杂区，该P型掺杂区为补偿掺杂区；
（3）对步骤（2）进行过二次注入的单晶硅片衬底进行退火处理。
实施例6
如图5所示，第三组全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述emitter掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述BSF掩模版为与所述emitter掩模版相对应的局部开口掩模版，其BSF开口为点状圆形，若干BSF开口等距分布在所述BSF掩模版上。
如图6所示，第四组全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述emitter掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述BSF掩模版为与所述emitter掩模版相对应的局部开口掩模版，其BSF开口为点状方形，若干BSF开口等距分布在所述BSF掩模版上。
如图7所示，第五组全背电极太阳电池背面离子注入掩模版,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述BSF掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述emitter掩模版为与所述BSF掩模版相对应的局部开口掩模版，其emitter开口为短块状方形结构，若干所述BSF开口等距分布在所述BSF掩模版上。
使用上述第三或第四或第五组掩模板全背电极太阳电池背面形成图形的另一种方法的步骤为：
（1）选择衬底：选择进行过前处理工序的单晶硅片衬底；
（2）离子注入：通过离子注入法，先采用全面开口掩模版，在所述单晶硅片衬底的背面全面注入与所述全面开口掩膜版对应的掺杂类型，在完成第一次离子注入工序后的单晶硅片衬底背面沉积氧化硅或氮化硅，然后去除上述单晶硅片衬底背面需要进行局部掩模版注入部分的氧化硅或氮化硅，并将该处的所述单晶硅片衬底进行刻蚀并形成刻蚀深度为2-5um的二次注入孔，再去除所述单晶硅片衬底背面所有氧化硅或氮化硅，然后采用局部掩模版对所述二次注入孔注入与所述局部掩模版对应的掺杂类型；
（3）对步骤（2）中完成两次离子注入的单晶硅片衬底进行退火处理，修复注入损伤，激活杂质原子，完成单晶硅片衬底背面图形的实现的工艺。
实施例1-5中，通过使用相对应配合的一组emitter掩模版和BSF掩模版，在单晶硅片衬底（即电池）背面形成P型和N型掺杂区域的图形，不需要额外的掩膜层，应用该离子注入掩模版方法在全背电极太阳电池形成图形，其工艺简单可靠，有利于大规模生产。
实施例6中，在两次离子注入工序之间增加了一道掩膜和刻蚀工艺，可以消除补偿掺杂，同时控制刻蚀区域的形状，可以形成介于P型掺杂区域和N型掺杂区域之间的gap区域，有效解决P、N接触区处的漏电问题，利于工艺的稳定控制，电池背面图形化工艺简单可靠，有利于大规模生产。
以上所述仅为本发明的优选方案，并非作为对本发明的进一步限定，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的各种等效变化均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法,其特征在于,包括相互配合的emitter掩模版和BSF掩模版,所述emitter掩模版上设有emitter开口,所述BSF掩模版设有与emitter开口配合的BSF开口。
2.根据权利要求1所述的全背电极太阳电池离子注入掩模版及背面图形实现方法,其特征在于，所述emitter掩模版上等距设有若干列宽长条状结构的emitter开口，每列emitter开口数量为一个，每两列相邻的所述emitter开口中间的间隔距离大于或等于0.5mm，所述BSF掩模版上等距设有细长条状结构的BSF开口，所述BSF开口宽度小于两个相邻emitter开口中间的间隔距离。
3.根据权利要求1所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法,其特征在于，所述的emitter掩模版上等距设有若干列emitter开口，每列所述emitter开口为若干个，其为长块状结构，每列中上下两个相邻的emitter开口中间的间隔距离为0.1mm-0.3mm，每相邻两列emitter开口中间的间隔距离小于0.5mm，所述BSF掩模版上等距设有若干细长条状结构的所述BSF开口，所述BSF开口宽度小于两个相邻emitter开口中间的间隔距离。
4.根据权利要求1所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法，其特征在于，所述emitter掩模版为全面开口掩模版或局部开口掩模版，所述BSF掩模版为与所述emitter掩模版相对应的局部开口掩模版或全面开口掩模版。
5.根据权利要求4所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法,其特征在于，所述emitter掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述BSF掩模版为局部开口掩模版，所述BSF掩模版上等距均匀设有若干点状圆形结构或点状方形结构的所述BSF开口。
6.根据权利要求4所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法,其特征在于，所述BSF掩模版为全面开口掩模版，其为方框型结构，所述emitter掩模版为局部开口掩模版，所述emitter掩模版上等距均匀设有若干短块状方形结构的emitter开口。
7.根据权利要求1-6所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法，其步骤为：
（1）选择衬底：选择进行过前处理工序的单晶硅片衬底；
（2）离子注入：通过离子注入法，采用一组相配套的emitter掩模版和所述BSF掩模版，根据所述emitter掩模版和所述BSF掩模版的开口的形状，在所述单晶硅片衬底背面分别注入与所述emitter掩模版及所述BSF掩模版对应的掺杂类型，形成P型掺杂区域和N型掺杂区域；
（3）对步骤（2）得到的单晶硅片衬底衬底进行退火处理，在单晶硅片衬底背面形成一组与所述emitter掩模版和所述BSF掩模版开口形状一致的图形。
8.根据权利要求7所述的全背电极太阳电池离子注入掩模版及背面图形实现方法，其特征在于，步骤（2）采用的掩模版为权利要求2或3所述的掩模版，其注入掺杂类型离子的顺序不受限制。
9.根据权利要求7所述的根据权利要求1-6所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法，其特征在于，步骤（2）采用的掩模版为权利要求4或5或6所述的掩模版，先选择全面开口掩模版进行对应掺杂类型的离子注入，再选择局部开口的掩模版进行对应掺杂类型的离子注入。
10.根据权利要求4-6所述的全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法，其步骤为：
（1）选择衬底：选择进行过前处理工序的单晶硅片衬底；
（2）离子注入：通过离子注入法，先采用全面开口掩模版，在所述单晶硅片衬底的背面全面注入与所述全面开口掩膜版对应的掺杂类型，在完成第一次离子注入工序后的单晶硅片衬底背面沉积氧化硅或氮化硅，然后去除上述单晶硅片衬底背面需要进行局部掩模版注入部分的氧化硅或氮化硅，并将该处的所述单晶硅片衬底进行刻蚀并形成刻蚀深度为2-5um的二次注入孔，再去除所述单晶硅片衬底背面所有氧化硅或氮化硅，然后采用局部掩模版对所述二次注入孔注入与所述局部掩模版对应的掺杂类型；
（3）对步骤（2）中完成两次离子注入的单晶硅片衬底进行退火处理，修复注入损伤，激活杂质原子，完成单晶硅片衬底背面图形的实现的工艺。
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