CN110444631A - 基于选择性发射极的n型电池结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于选择性发射极的N型电池结构及其制备方法。提供了一种基于选择性发射极的N型电池结构的制备方法，该方法包括：取制绒后的硅片，对硅片进行一次硼扩散，以形成轻掺区；对轻掺区进行激光开膜，开膜区将轻掺区分割成分隔的长条矩阵结构；对进行激光开膜后的硅片进行二次硼扩散，以形成重掺区，重掺区覆盖轻掺区。上述方法通过一次扩散形成轻掺区，然后通过激光开膜后进行二次扩散，形成重掺区，从而形成基于选择性发射极的N型电池结构，制备工艺简单、良率好、损伤小，并且成本相对较低。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地涉及基于选择性发射极的N型电池结构及其制备方法。
背景技术
太阳能作为一种绿色新能源，具有取之不尽、用之不竭且清洁环保等多方面优势。进一步降低太阳能电池的制造成本和提高太阳能电池的转换效率是保证太阳能稳定发展的前提。就目前阶段提效效率以选择性发射极技术最为成熟。然而，选择性发射极技术多用于P型电池，而在N型电池上存在较多难点，尤其是利用激光在硼硅玻璃上进行重掺杂尤为困难。因为其对激光功率以及光斑的重叠度有很高的硬要求，需要激光功率为50W-60W，并且激光光斑的重叠度达到90％，而现有的激光器难以满足要求。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中直接使用激光对硼硅玻璃进行重掺杂尤为困难的问题，提供一种基于选择性发射极的N型电池结构及其制备方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于选择性发射极的N型电池结构的制备方法，其包括：取制绒后的硅片，对硅片进行一次硼扩散，以形成轻掺区；对轻掺区进行激光开膜，开膜区将轻掺区分割成分隔的长条矩阵结构；对进行激光开膜后的硅片进行二次硼扩散，以形成重掺区，重掺区覆盖轻掺区。
在其中一个实施例中，在一次硼扩散中，硼源的流率为50sccm-200sccm；在二次硼扩散中，硼源的流率为200sccm-500sccm。
在其中一个实施例中，激光开膜采用波长为532nm的纳秒激光器，激光器的功率范围为10W-25W，激光的光斑直径为0.1mm-0.5mm。
在其中一个实施例中，在一次硼扩散中，一次扩散时间为10min-30min，氧化温度为850℃-900℃，氧化时间为5min-30min，形成的轻掺区中的硼硅玻璃的厚度为30nm-100nm。
在其中一个实施例中，在二次硼扩散中，二次扩散时间为10min-30min，高温推进温度为950℃-1000℃，高温推进时间为5min-15min，形成的重掺区中的硼硅玻璃的厚度为10nm-30nm。
在其中一个实施例中，轻掺区的方阻为130ohm/sp-160ohm/sp，重掺区的方阻为80ohm/sp-100ohm/sp。
在其中一个实施例中，开膜区的宽度为90um-130um。
在其中一个实施例中，相邻两个开膜区之间的距离为900um-1800um。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于选择性发射极的N型电池结构，该基于选择性发射极的N型电池结构是通过根据上述任意实施例中所述的方法制备得到的。
在其中一个实施例中，硅片的厚度为160-200um。
上述选择性发射极的N型电池结构的制备方法，通过一次扩散形成轻掺区，然后通过激光开膜后进行二次扩散，形成重掺区，从而形成基于选择性发射极的N型电池结构，其中，激光开膜对硅片的损伤小，而且可通过调节温度和推进时间来控制方阻，制得的选择性发射极电池结构的方阻均匀性好，制备工艺简单、良率好、损伤小，并且该方法的成本相对较低。
附图说明
将参考附图通过示例方式来描述本发明的优选而非限制的实施例，其中：
图1示出了本申请一个实施例中基于选择性发射极的N型电池结构的制备方法的流程图。
图2示出了本申请一个实施例中基于选择性发射极的N型电池结构的俯视图。
图3示出了本申请一个实施例中基于选择性发射极的N型电池结构的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本申请实施例提供了一种基于选择性发射极的N型电池结构的制备方法，如图1所示，该制备方法包括以下步骤：
步骤S100，取制绒后的硅片，对硅片进行一次硼扩散，以形成轻掺区。
步骤S200，对轻掺区进行激光开膜，开膜区将轻掺区分割成分隔的长条矩阵结构。
步骤S300，对进行激光开膜后的硅片进行二次硼扩散，以形成重掺区，重掺区覆盖轻掺区。
具体地，对制绒后的硅片进行一次硼扩散，以形成轻掺区，然后对轻掺区进行激光开膜，开膜区将轻掺区分割成长条矩阵结构，然后对激光开膜后的硅片进行二次硼扩散，以形成重掺区。其中轻掺区中的硼浓度小于重掺区的硼浓度。
上述选择性发射极的N型电池结构的制备方法，通过一次扩散形成轻掺区，然后通过激光开膜后进行二次扩散，形成重掺区，从而形成基于选择性发射极的N型电池结构，其中，激光开膜对硅片的损伤小，而且可通过调节温度和推进时间来控制方阻，制得的选择性发射极电池结构的方阻均匀性好，制备工艺简单、良率好、损伤小，并且该方法的成本相对较低。
请参阅图2和图3，分别示出了本申请一个实施例中基于选择性发射极的N型电池结构10的俯视图和剖视图。其中，N型电池结构包括轻掺区12和重掺区16，开膜区14将轻掺区12分割成分隔的长条矩阵结构，重掺区16覆盖轻掺区12并填充轻掺区12之间的开膜区14。
在一个实施例中，在一次硼扩散中，硼源的流率为50sccm-200sccm；在二次硼扩散中，硼源的流率为200sccm-500sccm。其中，一次扩散中硼源的流率小于二次扩散中硼源的流率，使得通过一次扩散形成轻掺区，并且通过二次扩散形成重掺区。
在一个实施例中，步骤S200中的激光开膜采用波长为532nm的纳秒激光器，激光器的功率范围为10W-25W，激光的光斑直径为0.1mm-0.5mm。在一个实施例中，激光器的功率为10W。在一个实施例中，激光器的功率为20W。在一个实施例中，激光器的功率为25W。在一个实施例中，激光的光斑直径为0.1mm。在一个实施例中，激光的光斑直径为0.3mm。在一个实施例中，激光的光斑直径为0.5mm。
在一个实施例中，在一次硼扩散中，一次扩散时间为10min-30min，氧化温度为850℃-900℃，氧化时间为5min-30min，形成的轻掺区中的硼硅玻璃的厚度为30nm-100nm。具体地，在一次扩散中，首先硼源的一次扩散时间持续10min-30min，然后硼源与氧气以及硅片发生氧化反应，形成硼硅玻璃，其中氧化温度为850℃-900℃，氧化时间持续5min-30min。在一个实施例中，硼源的一次扩散时间为10min。在一个实施例中，硼源的一次扩散时间为20min。在一个实施例中，硼源的一次扩散时间为30min。在一个实施例中，氧化温度为880℃。在一个实施例中，氧化温度为850℃。在一个实施例中，氧化温度为900℃。在一个实施例中，氧化时间为5min。在一个实施例中，氧化时间为20min。在一个实施例中，氧化时间为30min。在一个实施例中，形成的轻掺区中的硼硅玻璃的厚度为30nm。在一个实施例中，形成的轻掺区中的硼硅玻璃的厚度为75nm。在一个实施例中，形成的轻掺区中的硼硅玻璃的厚度为100nm。
在一个实施例中，在二次硼扩散中，二次扩散时间持续10min-30min，高温推进温度为950℃-1000℃，高温推进时间持续5min-15min，形成的重掺区中的硼硅玻璃的厚度为10nm-30nm。具体地，在二次扩散中，首先硼源的二次扩散时间为10min-30min，然后进行高温推进，高温推进温度为950℃-1000℃，高温推进时间持续5min-15min。在一个实施例中，二次扩散时间为10min。在一个实施例中，二次扩散时间为20min。在一个实施例中，二次扩散时间为30min。在一个实施例中，高温推进温度为950℃。在一个实施例中，高温推进温度为980℃。在一个实施例中，高温推进温度为1000℃。在一个实施例中，高温推进时间为5min。在一个实施例中，高温推进时间为10min。在一个实施例中，高温推进时间为15min。在一个实施例中，形成的重掺区中的硼硅玻璃的厚度为10nm。在一个实施例中，形成的重掺区中的硼硅玻璃的厚度为20nm。在一个实施例中，形成的重掺区中的硼硅玻璃的厚度为30nm。
在一个实施例中，轻掺区的方阻为130ohm/sp-160ohm/sp，重掺区的方阻为80ohm/sp-100ohm/sp。在一个实施例中，轻掺区的方阻为130ohm/sp。在一个实施例中，轻掺区的方阻为145ohm/sp。在一个实施例中，轻掺区的方阻为160ohm/sp。在一个实施例中，重掺区的方阻为80ohm/sp。在一个实施例中，重掺区的方阻为90ohm/sp。在一个实施例中，重掺区的方阻为100ohm/sp。
在一个实施例中，开膜区的宽度w为90um-130um。在一个实施例中，开膜区的宽度w为90um。在一个实施例中，开膜区的宽度w为110um。在一个实施例中，开膜区的宽度w为130um。
在一个实施例中，相邻两个开膜区之间的距离d为900um-1800um。在一个实施例中，相邻两个开膜区之间的距离d为900um。在一个实施例中，相邻两个开膜区之间的距离d为1500um。在一个实施例中，相邻两个开膜区之间的距离d为1800um。
本申请还提供了一种基于选择性发射极的N型电池结构，该N型电池结构是通过根据上述任意实施例中所述的方法制备得到的。如图2和图3所示，N型电池结构包括轻掺区12和重掺区16，开膜区14将轻掺区12分割成分隔的长条矩阵结构，重掺区16覆盖轻掺区12并填充轻掺区12之间的开膜区14。
在一个实施例中，硅片的厚度为160um-200um。在一个实施例中，硅片的厚度为160um。在一个实施例中，硅片的厚度为180um。在一个实施例中，硅片的厚度为200um。
在一个实施例中，轻掺区12中的硼硅玻璃的厚度为30nm-100nm。
在一个实施例中，重掺区16中的硼硅玻璃的厚度为10nm-30nm。
在一个实施例中，轻掺区12的方阻为130ohm/sp-160ohm/sp，重掺区16的方阻为80ohm/sp-100ohm/sp。
在一个实施例中，开膜区14的宽度w为90um-130um。
在一个实施例中，相邻两个开膜区14之间的距离d为900um-1800um。
上述基于选择性发射极的的N型电池结构的方阻均匀性好，制备工艺简单、良率高、损伤小，并且成本相对较低。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于选择性发射极的N型电池结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取制绒后的硅片，对所述硅片进行一次硼扩散，以形成轻掺区；
对所述轻掺区进行激光开膜，开膜区将所述轻掺区分割成分隔的长条矩阵结构；
对进行激光开膜后的硅片进行二次硼扩散，以形成重掺区，所述重掺区覆盖所述轻掺区。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述一次硼扩散中，所述硼源的流率为50sccm-200sccm；在所述二次硼扩散中，所述硼源的流率为200sccm-500sccm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光开膜采用波长为532nm的纳秒激光器，所述激光器的功率范围为10W-25W，所述激光的光斑直径为0.1mm-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述一次硼扩散中，一次扩散时间为10min-30min，氧化温度为850℃-900℃，氧化时间为5min-30min，形成的所述轻掺区中的硼硅玻璃的厚度为30nm-100nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述二次硼扩散中，二次扩散时间为10min-30min，高温推进温度为950℃-1000℃，高温推进时间为5min-15min，形成的所述重掺区中的硼硅玻璃的厚度为10nm-30nm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述轻掺区的方阻为130ohm/sp-160ohm/sp，所述重掺区的方阻为80ohm/sp-100ohm/sp。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述开膜区的宽度为90um-130um。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，相邻两个开膜区之间的距离为900um-1800um。
9.一种基于选择性发射极的N型电池结构，其特征在于，所述N型电池结构是通过根据权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到的。
10.根据权利要求9所述的N型电池结构，其特征在于，所述硅片的厚度为160um-200um。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191112 |