CN108695410B - 一种n型多晶硅太阳能电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种n型多晶硅太阳能电池及其制造方法，包括以下步骤：n型多晶硅片的制绒处理；在所述n型多晶硅片的上表面形成本征多晶硅层；在所述本征多晶硅层的第一区域扩散磷形成第一N型扩散区，在所述本征多晶硅层的第二区域扩散磷形成第二N型扩散区；接着在所述n型多晶硅片的上表面形成P型多晶硅；在所述n型多晶硅片的下表面沉积钝化层，并在所述钝化层中形成多个呈阵列排布的穿孔；在所述n型多晶硅片的下表面形成第三N型扩散区；在所述P型多晶硅表面沉积透明导电层；在所述透明导电层表面沉积铜栅电极；在所述n型多晶硅片的下表面金属银层，以使得所述金属银层与所述第三N型扩散区形成点接触。
Description
技术领域
本发明涉及硅基太阳能电池技术领域，特别是涉及一种n型多晶硅太阳能电池及其制造方法。
背景技术
能源是人类社会发展的坚实基础，以石油、煤炭等化石燃料为代表的不可再生能源极大地促进了世界各国的科技发展和经济增长。然而，化石燃料的过度使用带来了一系列的问题，如能源危机、环境污染、温室效应等问题，这促使人类积极探寻新型的、清洁的、绿色安全的、可再生的能源-太阳能，由此极大地促进了太阳能电池技术的飞速发展，特别是硅基太阳能电池的发展引起了人们的广泛关注。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种n型多晶硅太阳能电池及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种n型多晶硅太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：
1)提供一n型多晶硅片，对所述n型多晶硅片进行制绒处理，在所述n型多晶硅片的上表面形成绒面层。
2)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积本征非晶硅层，然后进行第一热处理，使得所述本征非晶硅层变成本征多晶硅层。
3)接着在所述本征多晶硅层的第一区域扩散磷形成第一N型扩散区，在所述本征多晶硅层的第二区域扩散磷形成第二N型扩散区，其中，所述第一N型扩散区的掺杂浓度大于所述第二N型扩散区的掺杂浓度，且所述第一N型扩散区的掺杂浓度小于所述n型多晶硅片的掺杂浓度。
4)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积P型非晶硅，然后进行第二热处理，使得所述P型非晶硅变成P型多晶硅，所述P型多晶硅的掺杂浓度小于所述第一N型扩散区的掺杂浓度。
5)接着在所述n型多晶硅片的下表面沉积钝化层，并对所述钝化层进行选择性刻蚀，以形成多个呈阵列排布的穿孔。
6)接着在所述n型多晶硅片的下表面选择性扩散磷，以在每个所述穿孔处形成第三N型扩散区，其中，所述第三N型扩散区的掺杂浓度大于所述n型多晶硅片的掺杂浓度。
7)接着在所述P型多晶硅表面沉积透明导电层。
8)接着在所述透明导电层表面沉积铜栅电极。
9)在所述步骤8得到的所述n型多晶硅片的下表面金属银层，以使得所述金属银层与所述第三N型扩散区形成点接触。
如上n型多晶硅太阳能电池的制造方法，进一步的，在所述步骤(2)中，所述第一热处理的温度为550-850℃，所述第一热处理的时间为20-50分钟，所述本征多晶硅层的厚度为20-40纳米。
如上n型多晶硅太阳能电池的制造方法，进一步的，在所述步骤(3)中，所述第一N型扩散区包括多个第一条形区，所述第二N型扩散区包括多个第二条形区，多个所述第一条形区和多个所述第二条形区分别交替设置。
如上n型多晶硅太阳能电池的制造方法，进一步的，在所述步骤(4)中，所述第二热处理的温度为550-850℃，所述第二热处理的时间为20-50分钟，所述P型多晶硅的厚度为30-60纳米。
如上n型多晶硅太阳能电池的制造方法，进一步的，在所述步骤(5)中，所述钝化层的材质为二氧化硅、氮化硅、氧化铝以及氧化锆中的一种或多种，所述钝化层为单层结构或多层结构，所述钝化层的厚度为60-120纳米，所述穿孔的直径为4-8毫米，相邻所述穿孔的间距为5-10毫米。
如上n型多晶硅太阳能电池的制造方法，进一步的，在所述步骤(7)中，所述透明导电层的材质为ITO、FTO或AZO，所述透明导电层的厚度为80-160纳米。
如上n型多晶硅太阳能电池的制造方法，进一步的，在所述步骤(8)中，通过热蒸镀法形成所述铜栅电极，所述铜栅电极的厚度为50-100纳米。
如上n型多晶硅太阳能电池的制造方法，进一步的，在所述步骤(9)中，通过热蒸镀法形成所述金属银层，所述金属银层的厚度为150-200纳米。
本发明还提出一种n型多晶硅太阳能电池，其采用上述方法制造形成的。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的n型多晶硅太阳能电池的制备过程中，通过在所述本征多晶硅层的第一区域扩散磷形成第一N型扩散区，在所述本征多晶硅层的第二区域扩散磷形成第二N型扩散区，使得所述第一N型扩散区的掺杂浓度大于所述第二N型扩散区的掺杂浓度且所述第一N型扩散区的掺杂浓度小于所述n型多晶硅片的掺杂浓度；通过在所述n型多晶硅片的上表面形成P型多晶硅并使得所述P型多晶硅的掺杂浓度小于所述第一N型扩散区的掺杂浓度；通过在所述n型多晶硅片的下表面的每个所述穿孔处形成第三N型扩散区并使得所述第三N型扩散区的掺杂浓度大于所述n型多晶硅片的掺杂浓度。通过优化本发明的n型多晶硅太阳能电池以及各层的掺杂浓度的大小关系，有效提高PN结的内建电场，便于电子空穴对的分离与传输，有效提高了该n型多晶硅太阳能电池的开路电压和短路电流，进而提高其光电转换效率。
附图说明
图1为本发明的n型多晶硅太阳能电池的结构示意图。
图2为本发明的步骤3)得到的n型多晶硅片的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出一种n型多晶硅太阳能电池，所述n型多晶硅太阳能电池从下至上包括金属银层1、钝化层2、n型多晶硅片3、第一N型扩散区4、第二N型扩散区5、P型多晶硅6、透明导电层7以及铜栅电极8，其中，所述第一N型扩散区4包括多个第一条形区41，所述第二N型扩散区5包括多个第二条形区51，多个所述第一条形区41和多个所述第二条形区51分别交替设置，所述n型多晶硅片3的下表面具有第三N型扩散区31，所述金属银层1通过所述钝化层2的所述穿孔21与所述第三N型扩散区31形成形成点接触。
本发明还提出上述n型多晶硅太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：
1)提供一n型多晶硅片，对所述n型多晶硅片进行制绒处理，在所述n型多晶硅片的上表面形成绒面层。
2)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积本征非晶硅层，然后进行第一热处理，使得所述本征非晶硅层变成本征多晶硅层。
3)接着在所述本征多晶硅层的第一区域扩散磷形成第一N型扩散区，在所述本征多晶硅层的第二区域扩散磷形成第二N型扩散区，其中，所述第一N型扩散区的掺杂浓度大于所述第二N型扩散区的掺杂浓度，且所述第一N型扩散区的掺杂浓度小于所述n型多晶硅片的掺杂浓度，具体的，所述N型多晶硅片的掺杂浓度优选为5×1017cm-3-3×1019cm-3，所述第一N型扩散区的掺杂浓度优选为6×1016cm-3-7×1018cm-3，所述第二N型扩散区的掺杂浓度优选为8×1015cm-3-6×1017cm-3。
4)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积P型非晶硅，然后进行第二热处理，使得所述P型非晶硅变成P型多晶硅，所述P型多晶硅的掺杂浓度小于所述第一N型扩散区的掺杂浓度，具体的，所述P型多晶硅的掺杂浓度优选为1016cm-3-1018cm-3。
5)接着在所述n型多晶硅片的下表面沉积钝化层，并对所述钝化层进行选择性刻蚀，以形成多个呈阵列排布的穿孔。
6)接着在所述n型多晶硅片的下表面选择性扩散磷，以在每个所述穿孔处形成第三N型扩散区，其中，所述第三N型扩散区的掺杂浓度大于所述n型多晶硅片的掺杂浓度，所述第三N型扩散区的掺杂浓度优选为1018cm-3-8×1019cm-3。
7)接着在所述P型多晶硅表面沉积透明导电层。
8)接着在所述透明导电层表面沉积铜栅电极。
9)在所述步骤8得到的所述n型多晶硅片的下表面金属银层，以使得所述金属银层与所述第三N型扩散区形成点接触。
其中，在所述步骤(2)中，所述第一热处理的温度为550-850℃，所述第一热处理的时间为20-50分钟，所述本征多晶硅层的厚度为20-40纳米。在所述步骤(3)中，所述第一N型扩散区包括多个第一条形区，所述第二N型扩散区包括多个第二条形区，多个所述第一条形区和多个所述第二条形区分别交替设置。在所述步骤(4)中，所述第二热处理的温度为550-850℃，所述第二热处理的时间为20-50分钟，所述P型多晶硅的厚度为30-60纳米。在所述步骤(5)中，所述钝化层的材质为二氧化硅、氮化硅、氧化铝以及氧化锆中的一种或多种，所述钝化层为单层结构或多层结构，所述钝化层的厚度为60-120纳米，所述穿孔的直径为4-8毫米，相邻所述穿孔的间距为5-10毫米。在所述步骤(7)中，所述透明导电层的材质为ITO、FTO或AZO，所述透明导电层的厚度为80-160纳米。在所述步骤(8)中，通过热蒸镀法形成所述铜栅电极，所述铜栅电极的厚度为50-100纳米。在所述步骤(9)中，通过热蒸镀法形成所述金属银层，所述金属银层的厚度为150-200纳米。
实施例1：
本发明提出一种n型多晶硅太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：
1)提供一n型多晶硅片，对所述n型多晶硅片进行制绒处理，在所述n型多晶硅片的上表面形成绒面层。
2)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积本征非晶硅层，然后进行第一热处理，使得所述本征非晶硅层变成本征多晶硅层。
3)接着在所述本征多晶硅层的第一区域扩散磷形成第一N型扩散区，在所述本征多晶硅层的第二区域扩散磷形成第二N型扩散区，其中，所述第一N型扩散区的掺杂浓度大于所述第二N型扩散区的掺杂浓度，且所述第一N型扩散区的掺杂浓度小于所述n型多晶硅片的掺杂浓度，具体的，所述N型多晶硅片的掺杂浓度具体为5×1018cm-3；所述第一N型扩散区的掺杂浓度具体为5×1017cm-3；所述第二N型扩散区的掺杂浓度具体为8×1016cm-3。
4)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积P型非晶硅，然后进行第二热处理，使得所述P型非晶硅变成P型多晶硅，所述P型多晶硅的掺杂浓度小于所述第一N型扩散区的掺杂浓度，具体的，所述P型多晶硅的掺杂浓度具体为1017cm-3。
5)接着在所述n型多晶硅片的下表面沉积钝化层，并对所述钝化层进行选择性刻蚀，以形成多个呈阵列排布的穿孔。
6)接着在所述n型多晶硅片的下表面选择性扩散磷，以在每个所述穿孔处形成第三N型扩散区，其中，所述第三N型扩散区的掺杂浓度大于所述n型多晶硅片的掺杂浓度，所述第三N型扩散区的掺杂浓度具体为3×1019cm-3。
7)接着在所述P型多晶硅表面沉积透明导电层。
8)接着在所述透明导电层表面沉积铜栅电极。
9)在所述步骤8得到的所述n型多晶硅片的下表面金属银层，以使得所述金属银层与所述第三N型扩散区形成点接触。
其中，在所述步骤(2)中，所述第一热处理的温度为750℃，所述第一热处理的时间为40分钟，所述本征多晶硅层的厚度为30纳米。在所述步骤(3)中，所述第一N型扩散区包括多个第一条形区，所述第二N型扩散区包括多个第二条形区，多个所述第一条形区和多个所述第二条形区分别交替设置。在所述步骤(4)中，所述第二热处理的温度为800℃，所述第二热处理的时间为40分钟，所述P型多晶硅的厚度为45纳米。在所述步骤(5)中，所述钝化层的材质为二氧化硅，所述钝化层为单层结构，所述钝化层的厚度为90纳米，所述穿孔的直径为6毫米，相邻所述穿孔的间距为8毫米。在所述步骤(7)中，所述透明导电层的材质为ITO，所述透明导电层的厚度为120纳米。在所述步骤(8)中，通过热蒸镀法形成所述铜栅电极，所述铜栅电极的厚度为80纳米。在所述步骤(9)中，通过热蒸镀法形成所述金属银层，所述金属银层的厚度为180纳米。
该n型多晶硅太阳能电池的光电转换效率为20.2％。
实施例2
本发明提出上述n型多晶硅太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：
1)提供一n型多晶硅片，对所述n型多晶硅片进行制绒处理，在所述n型多晶硅片的上表面形成绒面层。
2)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积本征非晶硅层，然后进行第一热处理，使得所述本征非晶硅层变成本征多晶硅层。
3)接着在所述本征多晶硅层的第一区域扩散磷形成第一N型扩散区，在所述本征多晶硅层的第二区域扩散磷形成第二N型扩散区，其中，所述第一N型扩散区的掺杂浓度大于所述第二N型扩散区的掺杂浓度，且所述第一N型扩散区的掺杂浓度小于所述n型多晶硅片的掺杂浓度，具体的，所述N型多晶硅片的掺杂浓度具体为1018cm-3；所述第一N型扩散区的掺杂浓度具体为3×1017cm-3；所述第二N型扩散区的掺杂浓度具体为3×1016cm-3。
4)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积P型非晶硅，然后进行第二热处理，使得所述P型非晶硅变成P型多晶硅，所述P型多晶硅的掺杂浓度小于所述第一N型扩散区的掺杂浓度，具体的，所述P型多晶硅的掺杂浓度具体为5×1016cm-3。
5)接着在所述n型多晶硅片的下表面沉积钝化层，并对所述钝化层进行选择性刻蚀，以形成多个呈阵列排布的穿孔。
6)接着在所述n型多晶硅片的下表面选择性扩散磷，以在每个所述穿孔处形成第三N型扩散区，其中，所述第三N型扩散区的掺杂浓度大于所述n型多晶硅片的掺杂浓度，所述第三N型扩散区的掺杂浓度具体为8×1018cm-3。
7)接着在所述P型多晶硅表面沉积透明导电层。
8)接着在所述透明导电层表面沉积铜栅电极。
9)在所述步骤8得到的所述n型多晶硅片的下表面金属银层，以使得所述金属银层与所述第三N型扩散区形成点接触。
其中，在所述步骤(2)中，所述第一热处理的温度为550-850℃，所述第一热处理的时间为20-50分钟，所述本征多晶硅层的厚度为20-40纳米。在所述步骤(3)中，所述第一N型扩散区包括多个第一条形区，所述第二N型扩散区包括多个第二条形区，多个所述第一条形区和多个所述第二条形区分别交替设置。在所述步骤(4)中，所述第二热处理的温度为550-850℃，所述第二热处理的时间为20-50分钟，所述P型多晶硅的厚度为30-60纳米。在所述步骤(5)中，所述钝化层由氮化硅层、氧化铝层以及氧化锆层叠置组成，所述钝化层的厚度为60-120纳米，所述穿孔的直径为4-8毫米，相邻所述穿孔的间距为5-10毫米。在所述步骤(7)中，所述透明导电层的材质为ITO、FTO或AZO，所述透明导电层的厚度为80-160纳米。在所述步骤(8)中，通过热蒸镀法形成所述铜栅电极，所述铜栅电极的厚度为50-100纳米。在所述步骤(9)中，通过热蒸镀法形成所述金属银层，所述金属银层的厚度为150-200纳米。
该n型多晶硅太阳能电池的光电转换效率为19.6％。
以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种n型多晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)提供一n型多晶硅片，对所述n型多晶硅片进行制绒处理，在所述n型多晶硅片的上表面形成绒面层；
2)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积本征非晶硅层，然后进行第一热处理，使得所述本征非晶硅层变成本征多晶硅层；
3)接着在所述本征多晶硅层的第一区域扩散磷形成第一N型扩散区，在所述本征多晶硅层的第二区域扩散磷形成第二N型扩散区，其中，所述第一N型扩散区的掺杂浓度大于所述第二N型扩散区的掺杂浓度，且所述第一N型扩散区的掺杂浓度小于所述n型多晶硅片的掺杂浓度；
4)接着在所述n型多晶硅片的上表面沉积P型非晶硅，然后进行第二热处理，使得所述P型非晶硅变成P型多晶硅，所述P型多晶硅的掺杂浓度小于所述第一N型扩散区的掺杂浓度；
5)接着在所述n型多晶硅片的下表面沉积钝化层，并对所述钝化层进行选择性刻蚀，以形成多个呈阵列排布的穿孔；
6)接着在所述n型多晶硅片的下表面选择性扩散磷，以在每个所述穿孔处形成第三N型扩散区，其中，所述第三N型扩散区的掺杂浓度大于所述n型多晶硅片的掺杂浓度；
7)接着在所述P型多晶硅表面沉积透明导电层；
8)接着在所述透明导电层表面沉积铜栅电极；
9)在所述步骤8得到的所述n型多晶硅片的下表面金属银层，以使得所述金属银层与所述第三N型扩散区形成点接触；
其中，在所述步骤(3)中，所述第一N型扩散区包括多个第一条形区，所述第二N型扩散区包括多个第二条形区，多个所述第一条形区和多个所述第二条形区分别交替设置，在所述步骤(5)中，所述钝化层的材质为二氧化硅、氮化硅、氧化铝以及氧化锆中的一种或多种，所述钝化层为单层结构或多层结构，所述钝化层的厚度为60-120纳米，所述穿孔的直径为4-8毫米，相邻所述穿孔的间距为5-10毫米。
2.根据权利要求1所述的n型多晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，所述第一热处理的温度为550-850℃，所述第一热处理的时间为20-50分钟，所述本征多晶硅层的厚度为20-40纳米。
3.根据权利要求1所述的n型多晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，所述第二热处理的温度为550-850℃，所述第二热处理的时间为20-50分钟，所述P型多晶硅的厚度为30-60纳米。
4.根据权利要求1所述的n型多晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：在所述步骤(7)中，所述透明导电层的材质为ITO、FTO或AZO，所述透明导电层的厚度为80-160纳米。
5.根据权利要求1所述的n型多晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：在所述步骤(8)中，通过热蒸镀法形成所述铜栅电极，所述铜栅电极的厚度为50-100纳米。
6.根据权利要求1所述的n型多晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：在所述步骤(9)中，通过热蒸镀法形成所述金属银层，所述金属银层的厚度为150-200纳米。
7.一种n型多晶硅太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的方法制造形成的。
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