CN109686660A - 一种太阳能电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池制备方法，包括：步骤1，对制绒后的硅片进行P扩散低温沉积形成第一轻掺杂层；步骤2，在第一轻掺杂层上沉积掩膜层；步骤3，在硅片的预制电极位置处采用激光去除掩膜层形成开膜区后，对硅片进行清洗；步骤4，在硅片的开膜区进行二次低温沉积形成富磷层；步骤5，去除硅片表面的掩膜层，在硅片形成PN结及P+～P++高低结。通过先在制绒后的硅片表面形成层轻掺杂层，再设置掩膜层，并通过激光去除电极区域处第一轻掺杂层形成开膜区，然后在开膜区沉积富磷层并采用一步推结的方式制备PN结及P+～P++高低结，由于对轻扩及重扩散区域方阻可以进行任意调整，操作窗口宽，另外掩膜层容易被去除，工艺难度低。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，特别是涉及一种太阳能电池制备方法。
背景技术
由于采用太阳能电池进行发电，对于场地的要求较低，产生的污染较少，是一种新型能源，由于其技术的不断发展使得发电成本获得了较大幅度的下降，从而获得了广泛的应用。
高效、高可靠的太阳能电池是降低发电成本的因素之一。
常规太阳能电池采用扩散制备均匀结，因扩散层高掺杂浓度导致高俄歇复合，降低少子寿命，且在后续钝化制程中需高质量钝化膜钝化高表面浓度的掺杂层。而选择性发射极的出现，一方面保证金属区接触良好，降低接触电阻，提升填充因子；另一方面降低发射极俄歇复合损耗，增加开路电压，提升电池效率；且横向P+～P++层也又利于载流子的收集，提升短路电流。
现有的选择性发射极制备工艺中，优先制备重扩散层，再采用与发射极网板相匹配的掩膜版制备合理折射率的氮化硅掩膜层，并采用弱碱与双氧水的混合物对非电极区域表面进行选择性腐蚀，然后通过HF漂洗去除掩膜层，最终制备成选择性发射极。
但是，上述工艺也存在问题：
采用与发射极网板相匹配的掩膜版制备合理折射率氮化硅掩膜层的方法中，其折射率与膜厚较难精确控制，且HF腐蚀氮化硅时间长，操作不便；在经弱碱与双氧水腐蚀非电极区域时，溶液会腐蚀掉金属电极区域，造成方阻异常，其操作难度较大。
发明内容
本发明的目的是提供了一种太阳能电池制备方法，可对轻扩及重扩散区域方阻进行任意调整，操作窗口宽，工艺简单。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种太阳能电池制备方法，包括：
步骤1，对制绒后的硅片进行P扩散低温沉积形成第一轻掺杂层；
步骤2，在所述第一轻掺杂层上沉积掩膜层；
步骤3，在所述硅片的预制电极位置处采用激光去除所述掩膜层形成开膜区后，对所述硅片进行清洗；
步骤4，在所述硅片的开膜区进行二次低温沉积形成富磷层，并进行高温推进扩散；
步骤5，去除所述硅片表面的所述掩膜层，在所述硅片形成PN结及P+～P++高低结。
其中，所述第一轻掺杂层的沉积工艺为：
沉积温度为770℃～800℃，氮气流量为600sccm～900sccm，沉积时间为10min～20min。
其中，所述步骤4包括：
采用沉积温度770℃～800℃、氮气流量为900sccm～1000sccm、沉积时间为15min～25min以及推结温度为850℃～870℃、时间为20～25min的工艺在所述硅片的所述开膜区形成富磷层。
其中，在所述步骤5包括：
对所述硅片采用质量分数为10％～20％的HF溶液清洗去掉所述掩膜层。
其中，所述硅片的轻扩散区方阻90Ω/sq～130Ω/sq，重扩散区方阻40Ω/sq～90Ω/sq。
其中，所述掩膜层为氮氧化硅掩膜层或二氧化硅掩膜层。
其中，所述掩膜层的厚度为40nm～70nm。
其中，所述步骤2包括：
对所述硅片采用质量浓度为10％～20％的KOH溶液清洗20s～50s。
本发明实施例所提供的太阳能电池制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：
所述太阳能电池制备方法，通过先在制绒后的硅片表面形成层轻掺杂层，再设置掩膜层，并通过激光去除电极区域处第一轻掺杂层形成开膜区，然后在开膜区沉积富磷层并采用一步推结的方式制备PN结及P+～P++高低结，由于对轻扩及重扩散区域方阻可以进行任意调整，操作窗口宽，另外掩膜层容易被去除，工艺难度低。
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为本发明实施例提供的太阳能电池制备方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例提供的太阳能电池制备方法的一种具体实施方式的工艺流程示意图。
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。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的太阳能电池制备方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本发明实施例提供的太阳能电池制备方法的一种具体实施方式的工艺流程示意图。
在一种具体实施方式中，所述太阳能电池制备方法，包括：
步骤1，对制绒后的硅片进行P扩散低温沉积形成第一轻掺杂层；
步骤2，在所述第一轻掺杂层上沉积掩膜层；
步骤3，在所述硅片的预制电极位置处采用激光去除所述掩膜层形成开膜区后，对所述硅片进行清洗；
步骤4，在所述硅片的开膜区进行二次低温沉积形成富磷层，并进行高温推进扩散；
步骤5，去除所述硅片表面的所述掩膜层，在所述硅片形成PN结及P+～P++高低结。
本发明中的太阳能电池制备方法，在进行选择性发射极的制备过程中，先是在表面轻掺杂，形成第一轻掺杂层，而不是直接进行重掺杂，这样在后续需要形成轻扩散区与重扩散区的过程中，没有形成富磷层的区域依旧是轻掺杂区，而形成富磷层的区域变为中扩散区，因而只需要调整第一轻掺杂层以及富磷层的掺杂浓度，即可实现调节轻扩散区以及重扩散区方阻的目的，只需要调整开膜区的尺寸，即可调整对应的调节轻扩散区以及重扩散区方阻的区域尺寸宽度，而且一般的掩膜层的去除工艺简单，整个工艺不会增加新的设备，增加的工艺步骤非常少，一方面保证金属区接触良好，降低接触电阻，提升填充因子；另一方面降低发射极俄歇复合损耗，增加开路电压，提升电池效率，提高了产品的品质。
本发明中的步骤1中对制绒后的硅片10进行P扩散低温沉积形成第一轻掺杂层20，目的仅仅是在硅片10的表面形成磷原子层，并没有进行高温推进，而是在后续的沉积富磷层50之后，统一进行推进。
本发明中对于第一轻掺杂层20的沉积工艺流程以及沉积材质、厚度不做具体限定，目的在于在硅片10表面进行轻掺杂，一般所述第一轻掺杂层20的沉积工艺为：
沉积温度为770℃～800℃，氮气流量为600sccm～900sccm，沉积时间为10min～20min。
同样的，在开膜区40形成富磷层50目的在于在电极处进行重掺杂，本发明对其工艺流程不做具体限定，一般所述步骤4包括：
采用沉积温度770℃～800℃、氮气流量为900sccm～1000sccm、沉积时间为15min～25min以及推结温度为850℃～870℃、时间为20～25min的工艺在所述硅片10的所述开膜区40形成富磷层50。
本发明中采用掩膜层30将第一轻掺杂层20进行保护，采用激光开膜的方式在需要制作电极的位置去掉对应的掩膜层30，使得该区域的轻掺杂层20不被保护并在后续的重掺杂过程中使得掺杂元素进入形成重掺杂层，而其它保留掩膜层30的区域在重掺杂过程中不被掩膜层30保护，对应重掺杂元素无法进入第一轻掺杂层20，实现了选择性掺杂的目的。
本发明对于掩膜层30的厚度、材质、沉积工艺不做限定，由于常用的氮化硅掩膜层30在后清洗过程中需要的时间较长，其厚度以及折射率精确度难以控制，因此所述掩膜层30一般选择较易去除的氮氧化硅掩膜层30或二氧化硅掩膜层30。
优选的，所述掩膜层30的厚度为40nm～70nm。
一般采用氮氧化硅或二氧化硅作为掩膜层30，因此一般选择HF溶液清洗去掉所述掩膜层30，本发明对于HF溶液的浓度以及去除需要的时间不作具体限定。
一般采用如下工艺：
所述步骤5包括：
对所述硅片10采用质量分数为10％～20％的HF溶液清洗去掉所述掩膜层30。
本发明中需要对于硅片10的一些区域进行掺杂，形成轻掺杂区域以及重掺杂区域，本发明对于掺杂元素以及具体的工艺不做限定，对于掺杂后对应区域的方阻不做限定，一般，所述硅片10的轻扩散区方阻90Ω/sq～130Ω/sq，重扩散区方阻40Ω/sq～90Ω/sq。
本发明中由于在进行掩膜层30沉积之后，需要在制备电极的位置处，采用激光进行开膜，露出第一轻掺杂层20，但是该过程之后，硅片10表面会有开膜产物残留，需要进行清洗，本发明对于清洗过程不做限定，一般所述步骤2包括：
对所述硅片10采用质量浓度为10％～20％的KOH溶液清洗20s～50s。
在本发明的一个实施例中，所述太阳能电池制备方法包括：
制绒后的硅片10经P扩散低温沉积，在表面预制第一轻掺杂层20，其中，沉积温度780℃，氮气900sccm，沉积时间15min；
在第一轻掺杂层20上制备氮氧化硅掩膜层30，其厚度为50nm；
在电极位置处经激光开膜去掉掩膜层30，并在常温下经KOH碱溶液清洗，其中碱液浓度为20％，时间为20s，并经水漂洗烘干；
在开膜处经第二次低温沉积形成富磷层50，其中沉积温度800℃，氮气1000sccm，沉积时间20min，共推结温度为850℃，时间为20min；
经20％的HF溶液清洗去掉掩膜层30后烘干，最终形成PN结及P+～P++高低结，最终控制轻扩区方阻90～130Ω/sq，重扩区方阻40～90Ω/sq。
本发明实施例提供的太阳能电池制备方法，采用制备选择性发射极，一方面轻扩区与重扩区方阻可操作范围宽，且可以进行随意调整；另一方面采用一次推结的方式，降低多次高温对硅片10损伤，减少少子寿命降低幅度，提高了硅片10的品质。本发明中的太阳能电池制备方法，主要应用在N型双面电池的制备过程中，当然其它类型的太阳能电池制备过程中，工艺也可以进行轻微的调整，本发明对此不作具体限定。
综上所述，本发明实施例提供的太阳能电池制备方法，通过先在制绒后的硅片表面形成层轻掺杂层，再设置掩膜层，并通过激光去除电极区域处第一轻掺杂层形成开膜区，然后在开膜区沉积富磷层并采用一步推结的方式制备PN结及P+～P++高低结，由于对轻扩及重扩散区域方阻可以进行任意调整，操作窗口宽，另外掩膜层容易被去除，工艺难度低。
以上对本发明所提供的太阳能电池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 (8)
1.一种太阳能电池制备方法，其特征在于，包括：
步骤1，对制绒后的硅片进行P扩散低温沉积形成第一轻掺杂层；
步骤2，在所述第一轻掺杂层上沉积掩膜层；
步骤3，在所述硅片的预制电极位置处采用激光去除所述掩膜层形成开膜区后，对所述硅片进行清洗；
步骤4，在所述硅片的开膜区进行二次低温沉积形成富磷层，并进行高温推进扩散；
步骤5，去除所述硅片表面的所述掩膜层，在所述硅片形成PN结及P+P++高低结。
2.如权利要求1所述太阳能电池制备方法，其特征在于，所述第一轻掺杂层的沉积工艺为：
沉积温度为770℃～800℃，氮气流量为600sccm～900sccm，沉积时间为10min～20min。
3.如权利要求2所述太阳能电池制备方法，其特征在于，所述步骤4包括：
采用沉积温度770℃～800℃、氮气流量为900sccm～1000sccm、沉积时间为15min～25min以及推结温度为850℃～870℃、时间为20～25min的工艺在所述硅片的所述开膜区形成富磷层。
4.如权利要求3所述太阳能电池制备方法，其特征在于，所述掩膜层为氮氧化硅掩膜层或二氧化硅掩膜层。
5.如权利要求4所述太阳能电池制备方法，其特征在于，所述掩膜层的厚度为40nm～70nm。
6.如权利要求5所述太阳能电池制备方法，其特征在于，在所述步骤5包括：
对所述硅片采用质量分数为10％～20％的HF溶液清洗去掉所述掩膜层。
7.如权利要求6所述太阳能电池制备方法，其特征在于，所述硅片的轻扩散区方阻90Ω/sq～130Ω/sq，重扩散区方阻40Ω/sq～90Ω/sq。
8.如权利要求7所述太阳能电池制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：
对所述硅片采用质量浓度为10％～20％的KOH溶液清洗20s～50s。
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