CN108389932A

CN108389932A - 一种太阳能电池的制备方法

Info

Publication number: CN108389932A
Application number: CN201810171332.4A
Authority: CN
Inventors: 徐冠群; 包健; 张昕宇; 金浩; 王琪
Original assignee: Zhejiang Jinko Solar Co Ltd; Jinko Solar Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinko Solar Co Ltd; Jinko Solar Co Ltd
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2018-08-10

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池的制备方法，包括在衬底层的前表面进行磷扩散以形成n⁺扩散层；在所述衬底层的背表面进行硼扩散以形成p⁺扩散层；将所述n⁺扩散层表面氧化，以在所述n⁺扩散层表面形成氧化层；在形成所述氧化层后，在所述p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层，以制备出太阳能电池。上述方法先将n⁺扩散层表面氧化，以在n⁺扩散层表面形成氧化层，再在p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层。通过氧化层可以将绕镀的氧化铝膜层与n⁺扩散层表面隔绝开来，以此来避免氧化铝膜层界面富集的负电荷对太阳能电池中内建电场的影响，从而避免绕镀情况对太阳能电池转换效率的影响。

Description

一种太阳能电池的制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造领域，特别是涉及一种太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着科技不断的进步，光伏行业得到了极大的发展，太阳能电池在如今也有了广泛的应用。

对于现阶段的太阳能电池来说，通常使用氧化铝来钝化太阳能电池的p型掺杂层的表面，以此来提升太阳能电池的开路电压以及短路电流，从而提升太阳能电池的转换效率。氧化铝膜层的化学钝化效果良好，同时可以扮演高效的氢原子库的作用，在热处理过程中可以为p型掺杂层提供充足的氢原子，以使p型掺杂层表面的悬空键饱和，从而降低p型掺杂层表面的活性，以此来降低p型掺杂层表面的表面复合效率。

在现有技术中，通常使用PECVD(等离子增强化学气相沉积)法或者是ALD(原子层沉积)法在p型掺杂层表面沉积氧化铝膜层。

但是在现有技术中，在p型掺杂层表面沉积氧化铝膜层的同时，经常有绕镀情况的发生，即同时在n型掺杂层表面沉积有氧化铝膜层。当氧化铝膜层沉积在n型掺杂层表面后，会极大的降低太阳能电池的转换效率，所以如何解决绕镀问题是现阶段本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能电池的制备方法，可以避免绕镀情况对太阳能电池转换效率的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池的制备方法，所述方法包括：

在衬底层的前表面进行磷扩散以形成n⁺扩散层；

在所述衬底层的背表面进行硼扩散以形成p⁺扩散层；

将所述n⁺扩散层表面氧化，以在所述n⁺扩散层表面形成氧化层；

在形成所述氧化层后，在所述p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层，以制备出太阳能电池。

可选的，在所述p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层之后，所述方法还包括：

在所述氧化层表面与所述氧化铝膜层表面分别沉积钝化层。

可选的，所述衬底层具体为n型硅晶片或p型硅晶片；所述氧化层为氧化硅膜层；所述钝化层为氮化硅膜层。

可选的，所述将所述n⁺扩散层表面氧化包括：

通过以下任意一种氧化方法将所述n⁺扩散层表面氧化：

干氧氧化、水汽氧化、湿氧氧化、臭氧氧化、浓硝酸氧化。

可选的，所述钝化层的厚度的取值范围为：60nm至110nm，包括端点值。

可选的，所述氧化层的厚度的取值范围为：1nm至5nm，包括端点值。

可选的，所述氧化铝膜层层的厚度的取值范围为：1nm至25nm，包括端点值。

可选的，在所述在衬底层的前表面进行磷扩散以形成n⁺扩散层之前，所述方法还包括：

在所述衬底层的前表面制绒。

本发明所提供的一种太阳能电池的制备方法，先将n⁺扩散层表面氧化，以在n⁺扩散层表面形成氧化层，再在p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层。通过氧化层可以将绕镀的氧化铝膜层与n⁺扩散层表面隔绝开来，以此来避免氧化铝膜层界面富集的负电荷对太阳能电池中内建电场的影响，从而避免绕镀情况对太阳能电池转换效率的影响。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种太阳能电池制备方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的一种太阳能电池的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的另一种太阳能电池制备方法的流程图；

图4为本发明实施例所提供的另一种太阳能电池的结构示意图。

图中：1.衬底层、2.n⁺扩散层、3.p⁺扩散层、4.氧化层、5.氧化铝膜层、6.钝化层。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种太阳能电池的制备方法。在现有技术中，同时是通过PEVCD或ALD等方法在p型掺杂层表面沉积氧化铝膜层。氧化铝膜层会在被沉积表面之间的界面处负极大量的负电荷，即氧化铝膜层的固定负电荷密度非常高，每立方厘米固定的负电荷超过10¹³个。当氧化铝膜层沉积在p型掺杂层表面时，可以确保产生高效的场钝化效果。太阳能电池中在n成掺杂层内有感生出的正电荷，而在p型掺杂层内有感生出的负电荷，正负电荷之间会形成内建电场，通过内建电场可以将太阳能电池产生的空穴-电子对相分离。但是当氧化铝膜层沉积在n型掺杂层表面时，在氧化铝膜层于n型掺杂层之间的界面富集的负电荷会干扰p型掺杂层与n型掺杂层之间的内建电场，使得内建电场强度减少，从而使得太阳能电池的转换效率降低。

而本发明所提供的一种太阳能电池的制备方法，先将n⁺扩散层表面氧化，以在n⁺扩散层表面形成氧化层，再在p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层。通过氧化层可以将绕镀的氧化铝膜层与n⁺扩散层表面隔绝开来，以此来避免氧化铝膜层界面富集的负电荷对太阳能电池中内建电场的影响，从而避免绕镀情况对太阳能电池转换效率的影响。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。

请参考图1与图2，图1为本发明实施例所提供的一种太阳能电池制备方法的流程图；图2为本发明实施例所提供的一种太阳能电池的结构示意图。

参见图1，在本发明实施例中，太阳能电池制备方法包括：

S101：在衬底层的前表面进行磷扩散以形成n⁺扩散层。

参见图2，通常情况下，太阳能电池具有面向光源的一面和背向光源的一面，相对应的衬底层1也具有前表面与背表面，其中衬底层1的前表面在制备完成后通常为面向光源的一面，而背表面在制备完成后通常为背向光源的一面。

在本步骤中，会在衬底层1的前表面进行磷扩散。在现阶段磷扩散中常使用的磷源为三氯氧磷(POCl₃)。当然，在本步骤中还可以使用其他磷源在衬底层1的前表面进行磷扩散，有关磷源的具体使用在本发明实施例中并不做具体限定。

在本步骤中，会在衬底层1的前表面形成n+扩散层2，即会在衬底层1的前表面形成n型重掺杂层。对于n型重掺杂层来说，其掺杂费米能级进入了导带。但是根据衬底的具体组成以及磷源种类的不同，n+扩散层2的掺杂浓度会有较大的不同，在本发明实施例中对于n+扩散层2的具体掺杂浓度并不做具体限定。

S102：在衬底层的背表面进行硼扩散以形成p⁺扩散层。

在本步骤中，会在衬底层1的背表面进行硼扩散。在现阶段硼扩散中常使用的硼源为硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、三溴化硼等等。当然，在本步骤中还可以使用其他硼源在衬底层1的背表面进行硼扩散，有关硼源的具体使用在本发明实施例中并不做具体限定。

在本步骤中，会在衬底层1的背表面形成p+扩散层3，即会在衬底层1的背表面形成p型重掺杂层。对于p型重掺杂层来说，其掺杂费米能级进入了价带。但是根据衬底的具体组成以及硼源种类的不同，p+扩散层3的掺杂浓度会有较大的不同，在本发明实施例中对于p+扩散层3的具体掺杂浓度并不做具体限定。

在现阶段，上述衬底层1通常会选用n型硅晶片或p型硅晶片，当然在本发明实施例中也可以选用由其他的半导体材料制得的衬底层1。有关衬底层1的具体材料在本发明实施例中并不做具体限定。当上述衬底层1为n型衬底时，通过S101与S102可以形成p⁺nn⁺结构，以形成内建电场；当上述衬底层1为p型衬底时，通过S101与S102可以形成n⁺pp⁺结构，以形成内建电场。

上述S101与S102之间并没有明确的先后顺序，可以先衬底层1的前表面进行磷扩散，也可以先在衬底层1的背表面进行硼扩散，还可以同时在衬底层1的两个表面分别进行磷扩散与硼扩散。即在本发明实施例中可以先执行S101，也可以先执行S102，也可以同时执行S101与S102，在本发明实施例中并不做具体限定。

S103：将n⁺扩散层表面氧化，以在n⁺扩散层表面形成氧化层。

在本步骤中，会将S101中制成的n+扩散层2表面氧化，以在n+扩散层2表面形成氧化层4。在本发明实施例中，由于现阶段常用的衬底层1为硅晶片，相应的所述氧化层4即为氧化硅膜层。当上述衬底层1为其他半导体材料时，氧化层4也会相应的由其他成分所构成。在本发明实施例中，对于氧化层4的具体成分并不做具体限定，视具体情况而定。

在本步骤中，将所述n+扩散层2表面氧化的具体氧化方法可以是干氧氧化、水汽氧化、湿氧氧化、臭氧氧化、浓硝酸氧化等等，有关具体的氧化方式在本发明实施例中并不做具体限定，只要能在n+扩散层2表面形成氧化层4即可。在本步骤中，氧化层4需要完整的覆盖住整个n+扩散层2，已将n+扩散层2隔离。当然，在氧化n+扩散层2表面时，通常也会将衬底层1背表面的p+扩散层3表面完全氧化或部分氧化，即在p+扩散层3表面形成氧化层4，该氧化层4可能会覆盖整个p+扩散层3，也可能仅仅会覆盖部分p+扩散层3。但是氧化层4通常也可以实现钝化的作用。以氧化硅膜层为例，氧化硅膜层具有优异的绝缘性、热稳定性、抗腐蚀等优点，可以在实现钝化作用的同时，有效降低漏电流对电池背面的影响，从而在提高太阳能电池转换效率的同时，使得太阳能电池具有优异的抗PID(潜在电势诱导衰减)性能。所以在本步骤中，即使在将n+扩散层2表面氧化的同时将p+扩散层3表面氧化，只会使得太阳能电池获得更高的性能，而不会降低太阳能电池的性能。

在本发明实施例中，上述氧化层4的厚度的取值范围通常为：1nm至5nm，包括端点值。即上述氧化层4的厚度可以恰好为1nm，也可以恰好为5nm，还可以是1nm至5nm之间的任意数值。当然，所述氧化层4的厚度还可以是其他的数值，有关氧化层4厚度具体的数值在本发明实施例中并不做具体限定。

S104：在形成氧化层后，在p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层，以制备出太阳能电池。

在本步骤中，在形成所述氧化层4后，会在p+扩散层3表面沉积氧化铝膜层5。沉积氧化铝膜层5的方法通常为PECVD法或者是ALD法等等，有关沉积所述氧化铝膜层5的具体方法在本发明实施例中并不做具体限定，视具体的情况而定。

通常情况下，在本发明实施例中，在p+扩散层3表面沉积氧化铝膜层5的厚度的取值范围为：1nm至25nm，包括端点值。即上述氧化铝膜层5的厚度可以恰好为1nm，也可以恰好为25nm，还可以是1nm至25nm之间的任意数值。当然，所述氧化铝膜层5的厚度还可以是其他的数值，有关氧化铝膜层5厚度具体的数值在本发明实施例中并不做具体限定。

在本步骤中，现阶段在p+扩散层3表面沉积氧化铝膜层5的同时，也会在n+扩散层2表面的部分区域绕镀沉积氧化铝膜层5。但是由于在S103中已经提前在n+扩散层2表面形成了氧化层4，该氧化层4会将n+扩散层2与绕镀的氧化铝膜层5相互隔离，从而避免了氧化铝膜层5对太阳能电池中内建电场的影响，从而避免绕镀情况对太阳能电池转换效率的影响。

本发明实施例所提供的一种太阳能电池的制备方法，先将n+扩散层2表面氧化，以在n+扩散层2表面形成氧化层4，再在p+扩散层3表面沉积氧化铝膜层5。通过氧化层4可以将绕镀的氧化铝膜层5与n+扩散层2表面隔绝开来，以此来避免氧化铝膜层5界面富集的负电荷对太阳能电池中内建电场的影响，从而避免绕镀情况对太阳能电池转换效率的影响。

在上述发明实施例中的基础上，可以进一步在太阳能电池的前表面与背表面分别设置钝化层以及对衬底的结构进行优化，详细内容请参照下述发明实施例。

请参考图3与图4，图3为本发明实施例所提供的另一种太阳能电池制备方法的流程图；图4为本发明实施例所提供的另一种太阳能电池的结构示意图。

参见图3，在本发明实施例中，太阳能电池制备方法包括：

S201：在衬底层的前表面制绒。

参见图4，在本步骤中，可以在衬底层1的前表面制绒，已在该前表面形成金字塔状绒面或虫孔状绒面，从而提高衬底层1的陷光作用。所述金字塔状绒面或虫孔状绒面可以使照射到太阳能电池的光线发生漫反射而不会发生镜面反射，上述绒面可以避免外界光线直接反射出太阳能电池，从而增加太阳能电池的光吸收率。有关制绒的具体实施方式有很多种，在本发明实施例中不做具体限定，只要能在衬底层1表面制绒，提高衬底层1的陷光作用均可。

当然，若本发明实施例中太阳能电池为双面太阳能电池，即太阳能电池的前表面与背表面均可以吸收外界的光能并将该光能转换成电能，在本步骤中可以在对衬底层1前表面制绒的同时，对衬底层1背表面进行制绒。

S202：在衬底层的前表面进行磷扩散以形成n⁺扩散层。

S203：在衬底层的背表面进行硼扩散以形成p⁺扩散层。

S204：将n⁺扩散层表面氧化，以在n⁺扩散层表面形成氧化层。

S205：在形成氧化层后，在p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层。

本发明实施例中S202至S205与上述发明实施例中S101至S104基本一致，S202至S205的详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行展开描写。

S206：在氧化层表面与氧化铝膜层表面分别沉积钝化层。

在本步骤中，可以在氧化层4的表面与氧化铝膜层5表面分别沉积钝化层6，所述钝化层6在本发明实施例中通常为氮化硅膜层。有关沉积钝化层6的具体方法可以参照现有技术，在此不再进行赘述。所述钝化层6可以减少太阳能电池表面的载流子复合速率。通常情况下，将钝化层6的厚度控制在一定范围内还可以使钝化层6起到减反膜的作用。减反膜又称增透膜，减反膜通常利用前后两个表面所反射的光之间相互干涉相消，以此来增加外接光线的透光量。在太阳能电池中将钝化层6的厚度控制在一定范围内可以让钝化层6起到减反膜的作用。在本发明实施例中，所述钝化层6的厚度的取值范围为：60nm至110nm，包括端点值。即上述钝化层6的厚度可以恰好为60nm，也可以恰好为110nm，还可以是60nm至110nm之间的任意数值。当然，所述钝化层6的厚度还可以是其他的数值，有关钝化层6厚度具体的数值在本发明实施例中并不做具体限定；同时所述钝化层6还可以是由其他成分组成，在本发明实施例中有关钝化层6具体的组成同样不做具体限定。

本发明实施例所提供的一种太阳能电池的制备方法，通过在衬底层1前表面制绒可以极大的增加太阳能电池的光吸收率，同时在氧化层4表面与氧化铝膜层5表面沉积钝化层6可以极大的减少太阳能电池表面的载流子复合速率；进一步的控制钝化层6的厚度可以使得钝化层6起到减反膜的作用，从而增加太阳能电池的光吸收率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种太阳能电池的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在衬底层的前表面进行磷扩散以形成n⁺扩散层；

在所述衬底层的背表面进行硼扩散以形成p⁺扩散层；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述p⁺扩散层表面沉积氧化铝膜层之后，所述方法还包括：

在所述氧化层表面与所述氧化铝膜层表面分别沉积钝化层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述衬底层具体为n型硅晶片或p型硅晶片；所述氧化层为氧化硅膜层；所述钝化层为氮化硅膜层。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述n⁺扩散层表面氧化包括：

通过以下任意一种氧化方法将所述n⁺扩散层表面氧化：

干氧氧化、水汽氧化、湿氧氧化、臭氧氧化、浓硝酸氧化。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钝化层的厚度的取值范围为：60nm至110nm，包括端点值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化层的厚度的取值范围为：1nm至5nm，包括端点值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铝膜层层的厚度的取值范围为：1nm至25nm，包括端点值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在衬底层的前表面进行磷扩散以形成n⁺扩散层之前，所述方法还包括：

在所述衬底层的前表面制绒。