CN110534594A - 一种p型太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种p型太阳能电池的制备方法，会先在p型硅衬底的背面进行硼扩散形成p型扩散层，再在p型扩散层表面喷淋去离子水以形成一水膜。由于该水膜与p型扩散层表面形成的BSG，可以在刻蚀p型硅衬底的正面以及在p型硅衬底的正面制绒时，保护p型扩散层不被破坏，以在p型硅衬底的背面形成硼背场，有效提高太阳能电池的性能；而先进行温度较高硼扩散，再进行温度较低的磷扩散，可以避免在进行硼扩散时对n型扩散层造成影响；而先制备硼背场，再对p型硅衬底的正面进行制绒，可以有效保护p型硅衬底正面的绒面的形貌不被破坏，从而进一步提高太阳能电池的性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种p型太阳能电池的制备方法。
背景技术
体硅太阳电池是现代光伏电力的主要支撑，作为光伏市场主流的P型硅电池经过长期发展，制程简单、成熟、生产成本低，将在很长一段时间内继续占据光伏市场的主导地位，目前具有潜力且大量应用的电池为PERC电池。PERC(Passivated Emitter and RearCell)电池可以在不明显增加太阳能电池制备流程的基础上，明显改善太阳能电池的转换效率。
在现有技术中，PERC电池的制备工艺流程一般为清洗制绒、扩散制结、激光掺杂、刻蚀和去除PSG、沉积钝化层和反射层、背接触、丝网印刷和烧结等步骤。但是在现有技术中，PERC电池的性能通常较低，所以如何提高PERC电池的性能是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p型太阳能电池的制备方法，可以有效提高太阳能电池的性能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种p型太阳能电池的制备方法，包括：
在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层；所述p型扩散层表面形成有BSG；
在所述p型扩散层表面喷淋去离子水以形成一水膜；
在形成所述水膜后，刻蚀所述p型硅衬底的正面以去除所述p型硅衬底正面的p型扩散层；
在刻蚀所述p型硅衬底正面后，在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层；
设置与所述p型扩散层电连接的第一栅线，并设置与所述n型扩散层电连接的第二栅线，以制成所述p型太阳能电池。
可选的，在所述刻蚀所述p型硅衬底的正面以去除所述p型硅衬底正面的p型扩散层之后，所述方法还包括：
在所述p型硅衬底的正面制绒以形成第一绒面；
所述在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层包括：
在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成覆盖所述第一绒面的n型扩散层。
可选的，所述在所述p型硅衬底的正面制绒以形成第一绒面包括：
使用碱性制绒液在所述p型硅衬底的正面制绒以形成金字塔状的第一绒面。
可选的，所述在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层包括：
在第一环境温度下对p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层；所述第一环境温度的取值范围为900℃至1000℃，包括端点值；
所述在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层包括：
在第二环境温度下对p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层；所述第二环境温度的取值范围为800℃至900℃，包括端点值。
可选的，在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层之后，所述方法还包括：
分别在所述p型扩散层表面和所述n型扩散层表面设置保护层。
可选的，所述分别在所述p型扩散层表面和所述n型扩散层表面设置保护层包括：
在所述p型扩散层表面进行氧化铝钝化，以形成氧化铝膜层；
分别在所述n型扩散层与所述氧化铝膜层表面沉积氮化硅，以形成氮化硅膜层。
可选的，在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层之后，所述方法还包括：
在所述n型扩散层表面设置选择性发射极；
所述设置与所述n型扩散层电连接的第二栅线包括：
设置与所述选择性发射极相互对位的所述第二栅线。
可选的，所述在所述n型扩散层表面设置选择性发射极包括：
通过激光掺杂工艺在所述n型扩散层表面的预设栅线区域进行激光掺杂，以制成所述选择性发射极。
可选的，在所述在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层之前，所述方法还包括：
对所述p型硅衬底的表面进行清洗抛光。
可选的，所述在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层包括：
在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层；所述硼扩散的硼源为以下任意一项或任意组合：
BBr3、BCl3、硼浆、硼酸。
本发明所提供的一种p型太阳能电池的制备方法，会先在p型硅衬底的背面进行硼扩散形成p型扩散层，再在p型扩散层表面喷淋去离子水以形成一水膜。由于该水膜与p型扩散层表面形成的BSG，可以在刻蚀p型硅衬底的正面以及在p型硅衬底的正面制绒时，保护p型扩散层不被破坏，以在p型硅衬底的背面形成硼背场，有效提高太阳能电池的性能；而先进行温度较高硼扩散，再进行温度较低的磷扩散，可以避免在进行硼扩散时对n型扩散层造成影响；而先制备硼背场，再对p型硅衬底的正面进行制绒，可以有效保护p型硅衬底正面的绒面的形貌不被破坏，从而进一步提高太阳能电池的性能。
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p型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具体的p型太阳能电池制备方法的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种p型太阳能电池的制备方法。在现有技术中，通常是先在p型硅衬底的正面进行制绒以及磷扩散制备n型扩散层；再在p型硅衬底的背面制备p型扩散层形成pp+高低结。但是形成p型扩散层需要更高的温度，会对n型扩散层造成影响；若先进行硼扩散，在去除绕镀至p型硅衬底正面的n型扩散层是会对绒面的形貌抛光造成影响，从而影响p型太阳能电池性能的性能。
而本发明所提供的一种p型太阳能电池的制备方法，会先在p型硅衬底的背面进行硼扩散形成p型扩散层，再在p型扩散层表面喷淋去离子水以形成一水膜。由于该水膜与p型扩散层表面形成的BSG，可以在刻蚀p型硅衬底的正面以及在p型硅衬底的正面制绒时，保护p型扩散层不被破坏，以在p型硅衬底的背面形成硼背场，有效提高太阳能电池的性能；而先进行温度较高硼扩散，再进行温度较低的磷扩散，可以避免在进行硼扩散时对n型扩散层造成影响；而先制备硼背场，再对p型硅衬底的正面进行制绒，可以有效保护p型硅衬底正面的绒面的形貌不被破坏，从而进一步提高太阳能电池的性能。
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，图1为本发明实施例所提供的一种p型太阳能电池制备方法的流程图。
参见图1，在本发明实施例中，一种p型太阳能电池的制备方法可以包括：
S101：在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层。
在本发明实施例中，所述p型扩散层表面形成有BSG。
在本步骤中，会在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层。有关硼扩散的具体工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。通常情况下，会采用背靠背的方式进行硼扩散。在本步骤中，由于所使用的衬底为p型硅衬底，相应的在p型扩散层表面会形成BSG(硼硅玻璃)。具体的，该p型硅衬底为p型单晶硅衬底或p型多晶硅衬底均可，在本发明实施例中对于p型硅衬底的具体种类不做具体限定。具体的，上述p型硅衬底的电阻率的取值范围通常在0.3Ω/cm至7Ω/cm之间，包括端点值；p型硅衬底的厚度通常在100μm至200μm之间，包括端点值。
在本发明实施例中，硅衬底通常具有在使用过程中朝向光源一侧的表面，即受光侧表面，也称为正面；相应的，硅衬底通常具有在使用过程中背向光源一侧的表面，即背光侧表面，也称为背面。上述p型扩散层这是在p型硅衬底的背面。具体的，在本发明实施例中，上述硼扩散的硼源可以为以下任意一项或任意组合：BBr3、BCl3、硼浆、硼酸。即进行硼扩散所使用的硼源可以为BBr3、BCl3、硼浆、硼酸中的一种或多种。在本步骤中，硼扩散的温度通常在900℃至1000℃之间，包括端点值；即本步骤可以具体为在第一环境温度下对p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层；所述第一环境温度的取值范围为900℃至1000℃，包括端点值。在进行硼扩散之后，p型扩散层中载流子浓度通常在1.0×1018cm-3至5.0×1019cm-3之间，包括端点值；p型扩散层的方阻通常在50Ω/□至150Ω/□之间，包括端点值；p型扩散层的结深通常在0.1μm至1.2μm之间，包括端点值。
需要说明的是，在本步骤中，通常会在p型硅衬底的正面绕镀一层或部分区域绕镀p型扩散层。
S102：在p型扩散层表面喷淋去离子水以形成一水膜。
在本步骤中，通常会使用链式刻蚀机进行刻蚀，同时会使用链式刻蚀机的喷头在p型扩散层表面喷淋一层去离子水，由于BSG的亲水性较好，去离子水会在p型扩散层表面形成一层均匀的水膜对p型扩散层进行保护。
S103：在形成水膜后，刻蚀p型硅衬底的正面以去除p型硅衬底正面的p型扩散层。
在本步骤中，通常会通过链式刻蚀机，使用氢氟酸和硝酸的混酸刻蚀溶液对绕镀至p型硅衬底正面的p型扩散层，包括绕镀至p型硅衬底正面的BSG。此时，由于在S102中在p型扩散层表面形成有一水膜，该水膜会隔离p型扩散层和刻蚀溶液，防止刻蚀溶液对p型扩散层造成损坏。
S104：在刻蚀p型硅衬底正面后，在p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层。
在本步骤中，会在p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层。有关磷扩散的具体工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。通常情况下，会采用背靠背的方式进行磷扩散。
具体的，在本步骤中，磷扩散的温度通常在800℃至900℃之间，包括端点值；即本步骤可以具体为在第二环境温度下对p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层；所述第二环境温度的取值范围为800℃至900℃，包括端点值。在进行磷扩散之后，n型扩散层中载流子浓度通常在1.0×1017cm-3至1.0×1021cm-3之间，包括端点值；n型扩散层的方阻通常在40Ω/□至200Ω/□之间，包括端点值；n型扩散层的结深通常在0.1μm至1.5μm之间，包括端点值。
在本步骤之后，通常会对p型硅衬底进行边缘隔离，即刻蚀扩散至p型硅衬底侧边的p型扩散层和n型扩散层，使得p型扩散层和n型扩散层相互隔离，有关边缘隔离的具体工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。通常情况下，会使用氢氟酸溶液进行边缘隔离。
S105：设置与p型扩散层电连接的第一栅线，并设置与n型扩散层电连接的第二栅线，以制成p型太阳能电池。
在本步骤中，通常是在p型扩散层表面设置与p型扩散层直接接触的第一栅线，以实现第一栅线与p型扩散层的电连接；相应的，在本步骤中通常是在n型扩散层表面设置与n型扩散层直接接触的第二栅线，以实现第二栅线与n型扩散层的电连接。有关第一栅线以及第二栅线的具体材质以及具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。具体的，在本步骤中通常会经过丝网印刷、烧结退火等步骤制备上述第一栅线以及第二栅线。
本发明实施例所提供的一种p型太阳能电池的制备方法，会先在p型硅衬底的背面进行硼扩散形成p型扩散层，再在p型扩散层表面喷淋去离子水以形成一水膜。由于该水膜与p型扩散层表面形成的BSG，可以在刻蚀p型硅衬底的正面以及在p型硅衬底的正面制绒时，保护p型扩散层不被破坏，以在p型硅衬底的背面形成硼背场，有效提高太阳能电池的性能；而先进行温度较高硼扩散，再进行温度较低的磷扩散，可以避免在进行硼扩散时对n型扩散层造成影响；而先制备硼背场，再对p型硅衬底的正面进行制绒，可以有效保护p型硅衬底正面的绒面的形貌不被破坏，从而进一步提高太阳能电池的性能。
有关本发明所提供的一种p型太阳能电池制备方法的具体步骤将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种具体的p型太阳能电池制备方法的流程图。
参见图2，在本发明实施例中，一种p型太阳能电池的制备方法可以包括：
S201：对p型硅衬底的表面进行清洗抛光。
在本步骤中，会对p型硅衬底的表面进行清洗以及抛光，从而清除p型硅衬底表面的杂质以及损伤层等。
S202：在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层。
S203：在p型扩散层表面喷淋去离子水以形成一水膜。
S204：在形成水膜后，刻蚀p型硅衬底的正面以去除p型硅衬底正面的p型扩散层。
在本发明实施例中，上述S202至S204与上述发明实施例中S101至S103基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。
S205：在p型硅衬底的正面制绒以形成第一绒面。
通常情况下，在本步骤中会通过链式刻蚀机，将p型硅衬底传送至碱槽中，使用碱性制绒液在p型硅衬底的正面进行制绒，以形成金字塔状的第一绒面。有关制绒的具体工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。在本步骤中，由于p型硅衬底的背面形成有BSG进行保护，在本步骤中制绒液不会影响p型硅衬底背面的结构。
S206：在p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成覆盖第一绒面的n型扩散层。
本步骤与上述发明实施例中S104基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。在本步骤中，n型扩散层需要覆盖第一绒面。
S207：在n型扩散层表面设置选择性发射极。
在本步骤中，会在n型扩散层表面设置选择性发射极。所谓选择性发射极即轻掺杂区与重掺杂区交替排列的发射极结构，而下述设置在n型扩散层表面的第二栅线会与选择性发射极中的重掺杂区相重叠。
具体的，在本步骤中可以选用激光掺杂工艺设置选择性发射极，即本步骤可以具体为：通过激光掺杂工艺在所述n型扩散层表面的预设栅线区域进行激光掺杂，以制成所述选择性发射极。在进行激光掺杂之后，可以增加预设栅线区域的载流子浓度，从而在预设栅线区域形成重掺杂n型扩散层。有关激光掺杂的具体工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S208：分别在p型扩散层表面和n型扩散层表面设置保护层。
在本步骤中，可以分别在p型扩散层表面和n型扩散层表面设置保护层，以保护p型扩散层以及n型扩散层不易损坏以及氧化。上述保护层除了保护作用之外，通常还可以起到钝化作用，以提高太阳能电池的转换效率。
具体的，在设置保护层时，可以先对所述p型扩散层表面进行氧化铝钝化，以形成氧化铝膜层。氧化铝膜层可以起到良好的钝化效果，以有效增加太阳能电池的转换效率。之后，可以再分别在所述n型扩散层表面与所述氧化铝膜层表面沉积氮化硅，以形成氮化硅膜层。该氮化硅膜层通常可以起到增透膜，即减反膜的作用，以增加太阳能电池对光线的吸收。有关保护层的具体结构以及具体制作工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S209：设置与p型扩散层电连接的第一栅线，并设置与选择性发射极相互对位的第二栅线。
本步骤与上述发明实施例中S105大体一致，详细内容可以参考上述发明实施例。由于在S207中设置有选择性发射极，则在本步骤中需要将第二栅线与选择性发射极相互对位，以保证选择性发射极可以有效降低载流子n型扩散层中的复合速率，以提高太阳能电池的转换效率。有关具体使得第二栅线与选择性发射极相互对位的工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
本发明实施例所提供的一种p型太阳能电池的制备方法，通过设置第一绒面可以有效提高太阳能电池对太阳光的吸收效率；通过设置选择性发射极可以有效提高太阳能电池的转换效率；通过设置保护层可以有效保护p型扩散层以及n型扩散层不易损坏以及氧化。
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。
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p型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 (10)
1.一种p型太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层；所述p型扩散层表面形成有BSG；
在所述p型扩散层表面喷淋去离子水以形成一水膜；
在形成所述水膜后，刻蚀所述p型硅衬底的正面以去除所述p型硅衬底正面的p型扩散层；
在刻蚀所述p型硅衬底正面后，在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层；
设置与所述p型扩散层电连接的第一栅线，并设置与所述n型扩散层电连接的第二栅线，以制成所述p型太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述刻蚀所述p型硅衬底的正面以去除所述p型硅衬底正面的p型扩散层之后，所述方法还包括：
在所述p型硅衬底的正面制绒以形成第一绒面；
所述在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层包括：
在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成覆盖所述第一绒面的n型扩散层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述p型硅衬底的正面制绒以形成第一绒面包括：
使用碱性制绒液在所述p型硅衬底的正面制绒以形成金字塔状的第一绒面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层包括：
在第一环境温度下对p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层；所述第一环境温度的取值范围为900℃至1000℃，包括端点值；
所述在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层包括：
在第二环境温度下对p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层；所述第二环境温度的取值范围为800℃至900℃，包括端点值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层之后，所述方法还包括：
分别在所述p型扩散层表面和所述n型扩散层表面设置保护层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分别在所述p型扩散层表面和所述n型扩散层表面设置保护层包括：
在所述p型扩散层表面进行氧化铝钝化，以形成氧化铝膜层；
分别在所述n型扩散层与所述氧化铝膜层表面沉积氮化硅，以形成氮化硅膜层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述p型硅衬底的正面进行磷扩散以形成n型扩散层之后，所述方法还包括：
在所述n型扩散层表面设置选择性发射极；
所述设置与所述n型扩散层电连接的第二栅线包括：
设置与所述选择性发射极相互对位的所述第二栅线。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述n型扩散层表面设置选择性发射极包括：
通过激光掺杂工艺在所述n型扩散层表面的预设栅线区域进行激光掺杂，以制成所述选择性发射极。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层之前，所述方法还包括：
对所述p型硅衬底的表面进行清洗抛光。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层包括：
在p型硅衬底的背面进行硼扩散以形成p型扩散层；所述硼扩散的硼源为以下任意一项或任意组合：
BBr3、BCl3、硼浆、硼酸。
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