CN110634995A - 一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，在电池形成PN结或PP+的高低结过程中，采用镓源或者IIIA族元素进行高温扩散、离子注入或原位掺杂，特别是当P型钝化接触电池中的p型多晶硅层中的掺杂控制；在电池形成PN结或者PP+的高低结过程中采用镓源或者其他IIIA族元素(铝、铟、铊、鈮)替代硼源进行高温扩散、离子注入或者原位掺杂，尤其是P型钝化接触电池中的p型多晶硅层中的掺杂控制。通过对掺杂源的时间、温度、浓度等的调整来控制掺杂量在硅中的分布。通过此种方法严格控制硼原子的二次引入，消除了硼氧对产生的前提，避免了光衰现象。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法。
背景技术
近年来，由于能源危机以及日益严重的环境污染日趋严重，各国对可再生能源的生产和投入逐渐加大力度，整个光伏行业都取得了突破性的迅猛发展，度电成本也越来越低，尤其是国内2018年531政策吹响了光伏平价上网的号角。低成本、高效率是降低度电成本的两大法宝，受到光伏企业的进一步重视，同时高可靠性的要求也受到用户的关注。
N型单晶由于其使用磷掺杂的硅片，本体材料不含硼，所以避免了硼氧(BO)对的产生，从而其电池光衰很低。P型单晶相比N型单晶具有更大的材料来源和成本优势，另外由于PERC(钝化发射极和背面电池)技术的普及和规模化效应，P型单晶实现了高效率和低成本的有效结合，从市场端反馈来看P型PERC电池及其组件由于其高效率高功率以及成本可控受到了国内外市场的认可和选购热潮。但是电池效率进一步的提升采用较为成熟的钝化接触技术来实现可以兼顾低成本和高效率。
按照P型单晶硅结合钝化接触的结构，为了降低电池的整体光衰，使用了一定掺镓比例的P型硅片，然而在电池的钝化接触结构中poly层(多晶硅层)还是会进行硼源的扩散、离子注入或者硼源的原位掺杂形成p型poly层(多晶硅层)，不可避免还是会产生BO(硼氧)对引起光衰现象。
目前普遍的方法是在做P型硅材料过程中，对基体硅使用镓掺杂替代硼掺杂的方法，从而避免了在基体中出现光注入情况下的硼氧对产生。但是，在我们光伏电池行业内，为了形成PN结或者PP+的高低结，P型层的形成方法都是采用B源扩散法、B源离子注入法或者B源原位掺杂法。这样不可避免再一次在电池中引入B原子，从而导致光注入中的硼氧对产生，形成光衰现象。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，在电池形成PN结或者PP+的高低结过程中采用镓源或者其他IIIA族元素(铝、铟、铊、鈮)替代硼源进行高温扩散、离子注入或者原位掺杂，尤其是P型钝化接触电池中的p型多晶硅层中的掺杂控制。通过对掺杂源的时间、温度、浓度等的调整来控制掺杂量在硅中的分布。通过此种方法严格控制硼原子的二次引入，消除了硼氧对产生的前提，避免了光衰现象。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，在电池形成PN结或PP+的高低结过程中，采用镓源或者IIIA族元素进行高温扩散、离子注入或原位掺杂，特别是在P型钝化接触电池中的p型多晶硅层中的掺杂控制。
本发明提供的一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，在电池形成PN结或者PP+的高低结过程中采用镓源或者其他IIIA族元素(铝、铟、铊、鈮)替代硼源进行高温扩散、离子注入或者原位掺杂，尤其是P型钝化接触电池中的p型多晶硅层中的掺杂控制。通过对掺杂源的时间、温度、浓度等的调整来控制掺杂量在硅中的分布。通过此种方法严格控制硼原子的二次引入，消除了硼氧对产生的前提，避免了光衰现象。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，所述IIIA族元素为铝、铟、铊或鈮中的任一种。
作为优选的方案，低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)对掺镓P型单晶硅进行制绒清洗，然后进行单面表面处理；
2)在处理后的表面沉积氧化硅层；
3)在氧化硅层表面沉积本征非晶硅或多晶硅；
4)使用镓的离子注入或管式高温扩散方法在多晶硅中形成P型掺杂硅薄膜；
5)清洗掺镓P型单晶硅背表面富含镓的疏松氧化硅并去除，然后使用低压化学气相沉积法在掺杂多晶硅背面沉积第一钝化膜；
6)通过清洗把钝化接触层形成过程中的绕镀并去除，随后在750℃-900℃温度环境下在掺杂P型硅正面进行N型掺杂；
7)然后进行清洗去除富含磷的疏松氧化硅；
8)最后在掺杂P型硅正面沉积第二钝化膜并进行金属化。
作为优选的方案，步骤1)中单面表面处理是通过酸或碱形成平整结构。
作为优选的方案，步骤2)通过低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、高温HNO3处理、紫外或O3方法在处理后的表面沉积氧化硅层。
作为优选的方案，所述氧化硅层为0.2nm-2nm，所述高温HNO3处理的高温处理温度为50℃-150℃。
作为优选的方案，步骤3)本征非晶硅或者多晶硅为50nm-500nm。
作为优选的方案，步骤5)的第一钝化膜为氮化硅、氧化硅和氮化硅的叠层或氧化铝和氮化硅叠层中的任一种。
作为优选的方案，步骤6)通过磷的离子注入方法或管式高温扩散方法在750℃-900℃温度环境下在掺杂P型硅正面进行N型掺杂。
作为优选的方案，步骤8)的第二钝化膜为氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备流程图。
具体实施方式
下面将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作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。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，如图1所示，本实施例中的一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，在电池形成PN结或PP+的高低结过程中，采用镓源或者IIIA族元素进行高温扩散、离子注入或原位掺杂，特别是当P型钝化接触电池中的p型多晶硅层中的掺杂控制。
本发明提供的一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，在电池形成PN结或者PP+的高低结过程中采用镓源或者其他IIIA族元素(铝、铟、铊、鈮)替代硼源进行高温扩散、离子注入或者原位掺杂，尤其是P型钝化接触电池中的p型多晶硅层中的掺杂控制。通过对掺杂源的时间、温度、浓度等的调整来控制掺杂量在硅中的分布。通过此种方法严格控制硼原子的二次引入，消除了硼氧对产生的前提，避免了光衰现象。
在电池形成PN结或者PP+的高低结过程中采用镓源或者其他IIIA族元素(铝、铟、铊、鈮)替代硼源进行高温扩散、离子注入或者原位掺杂，尤其是P型钝化接触电池中的p型poly层(多晶硅层)中的掺杂控制。通过对掺杂源的时间、温度、浓度等的调整来控制掺杂量在硅中的分布。通过此种方法严格控制硼原子的二次引入，消除了BO(硼氧)对产生的前提，避免了光衰现象。
在一些实施例中，所述IIIA族元素为铝、铟、铊或鈮中的任一种。
在一些实施例中，低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)对掺镓P型单晶硅进行制绒清洗，然后进行单面表面处理；
2)在处理后的表面沉积氧化硅层；
3)在氧化硅层表面沉积本征非晶硅或多晶硅；
4)使用镓的离子注入或管式高温扩散方法在多晶硅中形成P型掺杂硅薄膜；
5)清洗掺镓P型单晶硅背表面富含镓的疏松氧化硅并去除，然后使用低压化学气相沉积法在掺杂多晶硅背面沉积第一钝化膜；
6)通过清洗把钝化接触层形成过程中的绕镀并去除，随后在750℃-900℃温度环境下在掺杂P型硅正面进行N型掺杂；
7)然后进行清洗去除富含磷的疏松氧化硅；
8)最后在掺杂P型硅正面沉积第二钝化膜并进行金属化。
在一些实施例中，步骤1)中单面表面处理是通过酸或碱形成平整结构。
在一些实施例中，步骤2)通过低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、高温HNO3处理、紫外或O3方法在处理后的表面沉积氧化硅层。
在一些实施例中，所述氧化硅层为0.2nm-2nm，所述高温HNO3处理的高温处理温度为50℃-150℃。
在一些实施例中，步骤3)本征非晶硅或者多晶硅为50nm-500nm。
在一些实施例中，步骤5)的第一钝化膜为氮化硅、氧化硅和氮化硅的叠层或氧化铝和氮化硅叠层中的任一种。
在一些实施例中，步骤6)通过磷的离子注入方法或管式高温扩散方法在750℃-900℃温度环境下在掺杂P型硅正面进行N型掺杂。
在一些实施例中，步骤8)的第二钝化膜为氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层。
制作P型钝化接触电池流程有很多种排列，由于温度匹配性问题，本发明提供的低光衰钝化接触太阳能电池，先高温(850℃-1000℃)掺杂多晶硅背面掺杂后中温(750℃-900℃)掺杂P型硅正面掺杂，这样目的是避免了中温掺杂在高温掺杂过程中的二次分布。首先对掺镓P型单晶硅进行制绒清洗，然后进行单面表面处理(酸或者碱形成平整结构)，然后在处理后的表面使用LPCVD(低压化学气相沉积)、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、高温(50℃-150℃)HNO3处理、UV、O3等方法在表面形成1nm左右的氧化硅，在氧化硅表面沉积50nm-500nm范围的本征非晶硅或多晶硅，随后使用镓的离子注入或管式高温扩散方法在多晶硅中形成一定浓度的P型掺杂硅薄膜。通过清洗把多晶硅背表面富含镓的疏松氧化硅去除，然后使用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在掺杂多晶硅背面沉积一层第一钝化膜(氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层或是氧化铝和氮化硅叠层等)，这层第一钝化膜一方面可以起到钝化效果，另外也可以作为后续工艺的掩膜作用；接着通过清洗把钝化接触层形成过程中的绕镀清洗掉，随后通过磷的离子注入或管式高温扩散方法在中温(750℃-900℃)环境下掺杂P型硅正面进行N型掺杂，然后进行清洗去除富含磷的疏松氧化硅，最后掺杂P型硅正面沉积第二钝化膜(氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层等)并进行金属化。
所述钝化接触层包括：薄氧层和钝化膜，所述薄氧层与所述钝化膜之间设有多晶硅层。
本发明可以在使用掺杂镓的硅片基体上进一步控制电池生产过程中硼的二次引入，尤其是在电池形成PN结或者PP+的高低结过程中，采用镓源或者其他IIIA族元素(铝、铟、铊、鈮)替代硼源进行高温扩散、离子注入或者原位掺杂，尤其是P型钝化接触电池中的p型poly层(多晶硅层)中的掺杂控制。另外可以通过对掺杂源的时间、温度、浓度等的调整来控制掺杂量在硅中的分布。通过此种方法严格控制硼原子的引入，消除了BO(硼氧)对产生的前提，避免了光衰现象。
一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，具有以下有益效果：
1)在光伏电池形成PN结或者PP+的高低结过程中采用镓源或者其他IIIA族元素(铝、铟、铊、鈮)替代硼源进行高温扩散、离子注入或者原位掺杂，尤其是P型钝化接触电池中的p型poly层(多晶硅层)中的掺杂控制；
2)通过此种方法严格控制硼原子的二次引入，消除了BO(硼氧)对产生的前提，避免了光衰现象。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，在电池形成PN结或PP+的高低结过程中，采用镓源或者IIIA族元素进行高温扩散、离子注入或原位掺杂，特别是在P型钝化接触电池中的p型多晶硅层中的掺杂控制。
2.根据权利要求1所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述IIIA族元素为铝、铟、铊或鈮中的任一种。
3.根据权利要求1所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对掺镓P型单晶硅进行制绒清洗，然后进行单面表面处理；
2)在处理后的表面沉积氧化硅层；
3)在氧化硅层表面沉积本征非晶硅或多晶硅；
4)使用镓的离子注入或管式高温扩散方法在多晶硅中形成P型掺杂硅薄膜；
5)清洗掺镓P型单晶硅背表面富含镓的疏松氧化硅并去除，然后使用低压化学气相沉积法在掺杂多晶硅背面沉积第一钝化膜；
6)清洗钝化接触层形成过程中的绕镀并去除，随后在750℃-900℃温度环境下在掺杂P型硅正面进行N型掺杂；
7)然后进行清洗去除富含磷的疏松氧化硅；
8)最后在掺杂P型硅正面沉积第二钝化膜并进行金属化。
4.根据权利要求3所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤1)中单面表面处理是通过酸或碱形成平整结构。
5.根据权利要求3所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤2)通过低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、高温HNO3处理、紫外或O3方法在处理后的表面沉积氧化硅层。
6.根据权利要求5所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述氧化硅层为0.2nm-2nm，所述高温HNO3处理的高温处理温度为50℃-150℃。
7.根据权利要求3所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤3)本征非晶硅或多晶硅为50nm-500nm。
8.根据权利要求3所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤5)的第一钝化膜为氮化硅、氧化硅和氮化硅的叠层或氧化铝和氮化硅叠层中的任一种。
9.根据权利要求3所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤6)通过磷的离子注入方法或管式高温扩散方法在750℃-900℃温度环境下在掺杂P型硅正面进行N型掺杂。
10.根据权利要求3所述的低光衰钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤8)的第二钝化膜为氮化硅或氧化硅和氮化硅的叠层。
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