CN111244230A - 一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法，包括：(1)、在硅片的前表面制备浅掺杂的n+前场；(2)、在浅掺杂的n+前场上制备掩膜层；(3)、在硅片的背表面制备p+发射极，掩膜层能够阻挡制备p+发射极所用的掺杂原子对硅片前表面的n+前场形成反掺杂；在制备p+发射极的过程中，p+发射极上会覆盖硼硅玻璃层；(4)、在硼硅玻璃层和p+发射极上局部开凹槽；(5)、在硅片的背表面制备n+背场，硼硅玻璃层能够阻挡制备n+背场所用的掺杂原子对p+发射极形成反掺杂；(6)、清洗硅片，以去除掩膜层和硼硅玻璃层；(7)、在硅片背面制备隧穿氧化层和多晶硅膜层，并退火处理；(8)、对硅片进行钝化和金属化处理。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法。
背景技术
近年来，随着太阳电池技术的发展，载流子选择性钝化接触概念已经被广泛研究，成为提高晶硅电池效率的关键技术。非晶硅和晶硅形成的钝化接触结构(a-Si:H/c-Si)，因为较低的表面复合，可得到750mV的开路电压，是目前性能最好的钝化接触结构。另一种钝化接触结构是c-Si/SiOx/poly-Si/的TOPCon结构，其结构是把超薄的氧化层与重掺杂的多晶硅层相结合，多数载流子以隧穿的方式传输通过，而少数载流子则会因能带弯曲的阻碍而无法穿过氧化层，故此结构可促进多子传输，阻挡少子传输，实现载流子的选择性接触，获得极佳的表面钝化性能和接触性能，使电池具备较高的开路电压，此结构也被称为电子/空穴选择性接触。与a-Si:H/c-Si相比，c-Si/SiOx/poly-Si结构：1)可以承受电池制备过程中的高温，如丝网印刷和烧结；2)工艺所需设备成本低，与PERT电池产线相兼容，便于产线的升级改造；3)无需制备透明导电氧化物，如ITO、IZO等，不需要使用低温银浆。故c-Si/SiOx/poly-Si/的钝化接触结构将会比a-Si:H/c-Si得到更加的广泛应用。
众所周知，IBC背结电池正面无栅线遮挡，具有较高的电流密度，而钝化接触结构具有较高的开路电压，所以未来高效电池的发展方向必定是将高电流密度的IBC电池和高开路电压的钝化接触结构相结合的技术。ISFH研究所报道了在IBC电池上应用c-Si/SiOx/poly-Si的钝化金属接触结构，制备出POLO-IBC电池，此电池具有较低背面接触复合和正面零栅线遮挡的优势，已获得了26.1％(Voc＝726.6mV，Jsc＝42.62mA/cm2，FF＝84.28％)的世界效率纪录。
传统制备POLO-IBC电池的背面钝化接触结构的方法是先沉积氧化硅和多晶硅再掺杂，因IBC电池背面是叉指状结构，故钝化接触结构也需形成叉指状。要形成多晶硅掺杂的背面叉指形状需多次光刻掩膜工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法。
本发明的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法，其技术方案为：
包括以下步骤：
(1)、在硅片的前表面制备浅掺杂的n+前场；
(2)、在硅片前表面的所述浅掺杂的n+前场上制备掩膜层；
(3)、在硅片的背表面制备p+发射极，所述掩膜层能够阻挡制备p+发射极所用的掺杂原子对硅片前表面的n+前场形成反掺杂；在制备所述p+发射极的过程中，所述p+发射极上会覆盖硼硅玻璃层；
(4)、在硅片背表面的所述硼硅玻璃层和p+发射极上局部开凹槽；
(5)、在硅片的背表面制备n+背场，所述硼硅玻璃层能够阻挡制备n+背场所用的掺杂原子对所述p+发射极形成反掺杂；
(6)、清洗硅片，以去除硅片前表面的掩膜层和硅片背表面的硼硅玻璃层；
(7)、在硅片背面制备隧穿氧化层和多晶硅膜层，并退火处理；
(8)、对硅片进行钝化和金属化处理。
本发明提供的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法，还包括如下附属技术方案：
其中，在步骤(1)中，采用离子注入的方法制备所述浅掺杂的n+前场；其中，离子注入设备的牵引电压为10-15KeV，形成的方阻为300-600Ω/sqr。
其中，在步骤(2)中，用PECVD法制备氧化硅薄膜作为所述掩膜层，其厚度为150～250nm；
PECVD法包括：将硅片置于压力为1300～1500mTorr，功率为7000～9000W，温度为400～500℃的环境下，通入SiH4与N2O的混合气体，沉积25～35min；其中，SiH4与N2O的体积比值为1:10。
其中，在步骤(3)中，通过高温热扩散法在硅片的背表面制备所述p+发射极；
高温热扩散法包括：采用三溴化硼作为硼源，控扩散温度为800～1000℃，时间为50～100min，方阻为75～100Ω/sqr，所述掩膜层能够阻挡硼原子对硅片前表面的n+前场形成反掺杂。
其中，在步骤(4)中，利用激光对硅片背表面的所述硼硅玻璃层和p+发射极开凹槽；其中，激光为波长为532nm的绿光，频率为50～500KHz，功率为34W。
其中，在步骤(5)中，先采用离子注入法注入磷原子，并进行退火处理，以激活掺杂的磷原子，形成n+背场；其中，
离子注入设备的牵引电压10～15KeV，方阻30～60Ω/sqr；
退火处理过程中，先将退火炉抽真空，然后充氮气作为保护气，并控制退火炉的真空度为450～950mbar，退火温度700～900℃，退火时间25～60min。
其中，在步骤(6)中；
先采用质量分数为5～10％的HCL溶液，在常温下清洗3～5min，以去除离子注入和退火过程中产生的杂质原子；接着用清水喷淋冲洗5～10min；然后用质量分数为20～30％的HF溶液处理5～10min，以去除硅片前表面的掩膜层和背表面的硼硅玻璃层；再用清水喷淋冲洗10～15min；最后用氮气烘干。
其中，在步骤(7)中，采用LPCVD法沉积超薄隧穿氧化层和本征非晶硅；其过程为：
首先将电池片置于石英舟上，并使两片电池片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外；
然后将石英舟通过自动化传输送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至500～600℃，通入氧气10～20min，完成超薄隧穿氧化层的制备；
接着再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至600～700℃，通入SiH4沉积10-40分钟后；
最后再次抽真空，使危险气体SiH4抽干净后，通入氮气至常压，冷却降温，取出硅片。
其中，在步骤(8)中，
钝化处理过程为：在硅片的前表面采用SiNx的钝化结构，背表面采用Al2O3/SiOx/SiNx叠层的钝化结构；
金属化处理过程为：在硅片背面的p+发射极上印刷银铝浆电极并高温烧结，形成p+栅线，在硅片背面的n+背场印刷银浆并烧结，形成n+细栅线；其中，所述p+栅线的数量为110～150根，n+细栅线的数量为111～151根。
其中，在步骤(1)之前，所述方法还包括：
(1)’、对硅片的前表面进行制绒处理，背表面进行抛光处理。
本发明的实施包括以下技术效果：
本发明选择性地先完成叉指状的掺杂，再整面沉积氧化硅和多晶硅，最后退火晶化，工艺只在原IBC电池的流程上增加LPCVD沉积氧化硅/多晶硅和退火两步工艺即可完成，工艺步骤简单，适合大规模产业化发展。并且，本发明的钝化金属接触结构可显著降低金属接触区域的复合损失，具有较好的接触性能，较低的接触电阻；同时具有高电流和高开压的优势，更高的转换效率，更低的成本；还可以缩短制备POLO-IBC电池的工艺步骤，避免了多次的光刻掩膜工艺。
附图说明
图1为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(1)’后的电池结构截面示意图。
图2为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(1)后的电池结构截面示意图。
图3为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(2)后的电池结构截面示意图。
图4为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(3)后的电池结构截面示意图。
图5为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(4)后的电池结构截面示意图。
图6为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(5)后的电池结构截面示意图。
图7为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(6)后的电池结构截面示意图。
图8.1为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(7)中制备完超薄隧穿氧化层和本征非晶硅后的电池结构截面示意图。
图8.2为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(7)中退火处理后的电池结构截面示意图。
图9为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法步骤(8)后的电池结构截面示意图。
图中，1-N型晶体硅基体，2-n+前场，3-氧化硅薄膜，4-p+发射极，5-硼硅玻璃层，6-凹槽，7-n+背场，8-隧穿氧化层，9-掺磷的多晶硅薄膜，10-掺硼的多晶硅薄膜，11-前面SiNx钝化减反射膜，12-背表Al2O3钝化膜，13-背面SiNx钝化膜，14-p+栅线，15-n+细栅线。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细的说明。
具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到保护。
本发明的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)、在硅片的前表面制备浅掺杂的n+前场；
(2)、在硅片前表面的所述浅掺杂的n+前场上制备掩膜层；
(3)、在硅片的背表面制备p+发射极，所述掩膜层能够阻挡制备p+发射极所用的掺杂原子对硅片前表面的n+前场形成反掺杂；在制备所述p+发射极的过程中，所述p+发射极上会覆盖硼硅玻璃层；
(4)、在硅片背表面的所述硼硅玻璃层和p+发射极上局部开凹槽；
(5)、在硅片的背表面制备n+背场，所述硼硅玻璃层能够阻挡制备n+背场所用的掺杂原子对所述p+发射极形成反掺杂；
(6)、清洗硅片，以去除硅片前表面的掩膜层和硅片背表面的硼硅玻璃层；
(7)、在硅片背面制备隧穿氧化层和多晶硅膜层，并退火处理；
(8)、对硅片进行钝化和金属化处理。
本发明提供的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法，还包括如下附属技术方案：
在一个实施例中，在步骤(1)中，采用离子注入的方法制备所述浅掺杂的n+前场；其中，离子注入设备的牵引电压为10-15KeV，形成的方阻为300-600Ω/sqr。
在一个实施例中，在步骤(2)中，用PECVD法制备氧化硅薄膜作为所述掩膜层，其厚度为150～250nm；
PECVD法包括：将硅片置于压力为1300～1500mTorr，功率为7000～9000W，温度为400～500℃的环境下，通入SiH4与N2O的混合气体，沉积25～35min；其中，SiH4与N2O的体积比值为1:10。
在一个实施例中，在步骤(3)中，通过高温热扩散法在硅片的背表面制备所述p+发射极；
高温热扩散法包括：采用三溴化硼作为硼源，控扩散温度为800～1000℃，时间为50～100min，方阻为75～100Ω/sqr，所述掩膜层能够阻挡硼原子对硅片前表面的n+前场形成反掺杂。
在一个实施例中，在步骤(4)中，利用激光对硅片背表面的所述硼硅玻璃层和p+发射极开凹槽；其中，激光为波长为532nm的绿光，频率为50～500KHz，功率为34W。
在一个实施例中，在步骤(5)中，先采用离子注入法注入磷原子，并进行退火处理，以激活掺杂的磷原子，形成n+背场；其中，
离子注入设备的牵引电压10～15KeV，方阻30～60Ω/sqr；
退火处理过程中，先将退火炉抽真空，然后充氮气作为保护气，并控制退火炉的真空度为450～950mbar，退火温度700～900℃，退火时间25～60min。
在一个实施例中，在步骤(6)中；
先采用质量分数为5～10％的HCL溶液，在常温下清洗3～5min，以去除离子注入和退火过程中产生的杂质原子；接着用清水喷淋冲洗5～10min；然后用质量分数为20～30％的HF溶液处理5～10min，以去除硅片前表面的掩膜层和背表面的硼硅玻璃层；再用清水喷淋冲洗10～15min；最后用氮气烘干。
在一个实施例中，在步骤(7)中，采用LPCVD法沉积超薄隧穿氧化层和本征非晶硅；其过程为：
首先将电池片置于石英舟上，并使两片电池片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外；
然后将石英舟通过自动化传输送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至500～600℃，通入氧气10～20min，完成超薄隧穿氧化层的制备；
接着再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至600～700℃，通入SiH4沉积10-40分钟后；
最后再次抽真空，使危险气体SiH4抽干净后，通入氮气至常压，冷却降温，取出硅片。
在一个实施例中，在步骤(8)中，
钝化处理过程为：在硅片的前表面采用SiNx的钝化结构，背表面采用Al2O3/SiOx/SiNx叠层的钝化结构；
金属化处理过程为：在硅片背面的p+发射极上印刷银铝浆电极并高温烧结，形成p+栅线，在硅片背面的n+背场印刷银浆并烧结，形成n+细栅线；其中，所述p+栅线的数量为110～150根，n+细栅线的数量为111～151根。
可选地，在步骤(1)之前，所述方法还包括：
(1)’、对硅片的前表面进行制绒处理，背表面进行抛光处理。
本发明选择性地先完成叉指状的掺杂，再整面沉积氧化硅和多晶硅，最后退火晶化，工艺只在原IBC电池的流程上增加LPCVD沉积氧化硅/多晶硅和退火两步工艺即可完成，工艺步骤简单，适合大规模产业化发展。并且，本发明的钝化金属接触结构可显著降低金属接触区域的复合损失，具有较好的接触性能，较低的接触电阻；同时具有高电流和高开压的优势，更高的转换效率，更低的成本；还可以缩短制备POLO-IBC电池的工艺步骤，避免了多次的光刻掩膜工艺。
下面将以具体的实施例对发明的制备方法进行详细地说明。
实施例1
步骤(1)’、选择厚度为150～180nm，电阻率为1～9Ω·cm，尺寸156.75mm×156.75mm的N型硅基体，并对该N型硅基体1进行前表面制绒处理，背表面抛光处理，完成本步骤后的电池结构如图1所示。
步骤(1)、在步骤(1)’处理后的N型硅基体1前表面采用离子注入的方法制备浅掺杂的n+前场2。其中，在离子注入过程中，牵引电压为10KeV，束流为30mA，退火后的方阻为300Ω/sqr。完成本步骤后的电池结构如图2所示。
步骤(2)、在步骤(1)处理后的浅掺杂n+前场2的前表面采用PECVD法制备一层氧化硅薄膜3。PECVD法包括：将硅片置于压力为1300mTorr，功率为7000W，温度为400℃的环境下，通入SiH4与N2O的混合气体，沉积25min；其中，SiH4与N2O的体积比值为1。完成本步骤后的电池结构如图3所示。
步骤(3)、在步骤(2)处理后的硅片的背面采用高温热扩散法制备p+发射极4。具体地，在常压管中，采用三溴化硼作为硼源，扩散温度为800℃，时间为50min，方阻为75Ω/sqr；扩散过程中，在p+发射极4的表面形成硼硅玻璃层5，其厚度为60nm。其中，步骤(2)中制备的氧化硅薄膜3能够阻挡硼原子对硅片前表面的n+前场2形成反掺杂。完成本步骤后的电池结构如图4所示。
步骤(4)、在步骤(3)处理后的硅片背面的p+发射极4和硼硅玻璃层5上采用激光刻蚀的方法进行局部开凹槽6，其中，激光为波长为532nm的绿光，频率为50KHz，功率为34W。完成本步骤后的电池结构如图5所示。
步骤(5)、在步骤(4)处理后的硅片背面采用离子注入的方法注入磷原子，并进行退火处理，以激活掺杂的磷原子，形成n+背场7；在离子注入过程中，在离子注入过程中，牵引电压为10～15KeV，剂量为4.5～7.0cm-2，方阻为35～60Ω/sqr。退火处理时，先将退火炉抽真空，然后充氮气作为保护气，并控制退火炉的真空度为450mbar，退火温度为700℃，退火时间为25min。其中，步骤(3)中形成的硼硅玻璃层5能够阻挡磷原子对p+发射极4形成反掺杂。完成本步骤后的电池结构如图6所示。
(6)将步骤(5)处理后的硅片进行清洗处理。具体过程为：先采用质量分数为5％的HCL溶液，在常温下清洗3min，以去除离子注入和退火过程中产生的杂质原子；接着用清水喷淋冲洗5min；然后用质量分数为20％的HF溶液处理5min，以去除硅片前表面的氧化硅薄膜2和背表面的硼硅玻璃层5；再用清水喷淋冲洗10min；最后用氮气烘干。完成本步骤后的电池结构如图7所示。
(7)首先，将步骤(6)处理后的硅片背面采用LPCVD法沉积超薄隧穿氧化层8和本征非晶硅。先将电池片置于石英舟上，两片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外，再将石英舟通过自动化传输送入LPCVD管内，管内抽真空，压力至7×10-3Torr，温度升至550℃，通入氧气10min，此时完成0.5nm超薄隧穿氧化层8的制备。工艺完成后，再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至650℃，通入SiH4沉积1分钟后，工艺完成后，再次抽真空，确认危险气体SiH4抽干净后通入氮气至常压，冷却降温并取出样品，完成电池结构如图8.1所示。然后，对硅片进行快速热退火处理，具体地，将退火炉抽真空，并充氮气作为保护气，控制退火炉的真空度为550mbar以内，退火时间为45min，退火温度为800℃。经过退火处理，一方面可以使原有的非晶结构结晶，另一方面原掺杂的硼原子和磷原子会因为浓度梯度向外扩散，最终在硅片背面最外层会形成晶粒尺寸较小且均匀的掺磷的多晶硅薄膜9和掺硼的多晶硅薄膜10，太阳能电池中称为n+poly和p+poly。完成的电池结构如图8.2所示。
(8)将步骤(7)处理后的硅片进行前后表面钝化处理，其中前表面采用SiNX制作前面SiNX钝化减反射膜11，背表面采用制作背面Al2O3钝化膜12和背面SiNX钝化膜13的叠层钝化结构。钝化结束后对电池背面进行金属化处理，金属化的具体过程为：在硅片背面的p+发射极4上印刷银铝浆电极并高温烧结，形成p+栅线14，在硅片背面的n+背场7印刷银浆并烧结，形成n+细栅线15；其中，所述p+栅线14的数量为110根，n+细栅线15的数量为111根。完成本步骤后的电池结构如图9所示。
实施例2
步骤(1)’、选择厚度为150～180nm，电阻率为1～9Ω·cm，尺寸156.75mm×156.75mm的N型硅基体，并对该N型硅基体1进行前表面制绒处理，背表面抛光处理，完成本步骤后的电池结构如图1所示。
步骤(1)、在步骤(1)’处理后的N型硅基体1前表面采用离子注入的方法制备浅掺杂的n+前场2。其中，在离子注入过程中，牵引电压为15KeV，剂量为2.0cm-2，退火后的方阻为600Ω/sqr。完成本步骤后的电池结构如图2所示。
步骤(2)、在步骤(1)处理后的浅掺杂n+前场2的前表面采用PECVD法制备一层氧化硅薄膜3。PECVD法包括：将硅片置于压力为1500mTorr，功率为9000W，温度为500℃的环境下，通入SiH4与N2O的混合气体，沉积35min；其中，SiH4与N2O的体积比值为10。完成本步骤后的电池结构如图3所示。
步骤(3)、在步骤(2)处理后的硅片的背面采用高温热扩散法制备p+发射极4。具体地，在常压管中，采用三溴化硼作为硼源，扩散温度为1000℃，时间为100min，方阻为100Ω/sqr；扩散过程中，在p+发射极4的表面形成硼硅玻璃层5，其厚度为120nm。其中，步骤(2)中制备的氧化硅薄膜3能够阻挡硼原子对硅片前表面的n+前场2形成反掺杂。完成本步骤后的电池结构如图4所示。
步骤(4)、在步骤(3)处理后的硅片背面的p+发射极4和硼硅玻璃层5上采用激光刻蚀的方法进行局部开凹槽6，其中，激光为波长为532nm的绿光，频率为500KHz，功率为34W。完成本步骤后的电池结构如图5所示。
步骤(5)、在步骤(4)处理后的硅片背面采用离子注入的方法注入磷原子，并进行退火处理，以激活掺杂的磷原子，形成n+背场7；在离子注入过程中，牵引电压为15KeV，束流为350mA，方阻为50Ω/sqr。退火处理时，先将退火炉抽真空，然后充氮气作为保护气，并控制退火炉的真空度为950mbar，退火温度为900℃，退火时间为60min。其中，步骤(3)中形成的硼硅玻璃层5能够阻挡磷原子对p+发射极4形成反掺杂。完成本步骤后的电池结构如图6所示。
(6)将步骤(5)处理后的硅片进行清洗处理。具体过程为：先采用质量分数为10％的HCL溶液，在常温下清洗5min，以去除离子注入和退火过程中产生的杂质原子；接着用清水喷淋冲洗10min；然后用质量分数为30％的HF溶液处理510min，以去除硅片前表面的氧化硅薄膜2和背表面的硼硅玻璃层5；再用清水喷淋冲洗15min；最后用氮气烘干。完成本步骤后的电池结构如图7所示。
(7)首先，将步骤(6)处理后的硅片背面采用LPCVD法沉积超薄隧穿氧化层8和本征非晶硅。首先将电池片置于石英舟上，两片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外。将石英舟通过自动化传输送入LPCVD管内，管内抽真空，压力至7×10-3Torr，温度升至550℃，通入氧气20min，此时完成3.0nm超薄隧穿氧化层8的制备。工艺完成后，再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至650℃，通入SiH4沉积40分钟后，工艺完成后，再次抽真空，确认危险气体SiH4抽干净后通入氮气至常压，冷却降温并取出样品，完成电池结构如图8.1所示。然后，对硅片进行快速热退火处理，具体地，将退火炉抽真空，并充氮气作为保护气，控制退火炉的真空度为1000mbar以内，退火时间为45min，退火温度为800℃。经过退火处理，一方面可以使原有的非晶结构结晶，另一方面原掺杂的硼原子和磷原子会因为浓度梯度向外扩散，最终在硅片背面最外层会形成晶粒尺寸较小且均匀的掺磷的多晶硅薄膜9和掺硼的多晶硅薄膜10，太阳能电池中称为n+poly和p+poly。完成的电池结构如图8.2所示。
(8)将步骤(7)处理后的硅片进行前后表面钝化处理，其中前表面采用SiNx制作前面SiNX钝化减反射膜11，背表面采用制作背面Al2O3钝化膜12和背面SiNX钝化膜13的叠层钝化结构。钝化结束后对电池背面进行金属化处理，金属化的具体过程为：在硅片背面的p+发射极4上印刷银铝浆电极并高温烧结，形成p+栅线14，在硅片背面的n+背场7印刷银浆并烧结，形成n+细栅线15；其中，所述p+栅线14的数量为150根，n+细栅线15的数量为151根。完成本步骤后的电池结构如图9所示。
实施例3
步骤(1)’、选择厚度为150～180nm，电阻率为1～9Ω·cm，尺寸156.75mm×156.75mm的N型硅基体，并对该N型硅基体1进行前表面制绒处理，背表面抛光处理，完成本步骤后的电池结构如图1所示。
步骤(1)、在步骤(1)’处理后的N型硅基体1前表面采用离子注入的方法制备浅掺杂的n+前场2。其中，离子注入时，牵引电压为12KeV，束流为50mA，退火后的方阻为400Ω/sqr。完成本步骤后的电池结构如图2所示。
步骤(2)、在步骤(1)处理后的浅掺杂n+前场2的前表面采用PECVD法制备一层氧化硅薄膜3。PECVD法包括：将硅片置于压力为1400mTorr，功率为8000W，温度为450℃的环境下，通入SiH4与N2O的混合气体，沉积30min；其中，SiH4与N2O的体积比值为5。完成本步骤后的电池结构如图3所示。
步骤(3)、在步骤(2)处理后的硅片的背面采用高温热扩散法制备p+发射极4。具体地，在常压管中，采用三溴化硼作为硼源，扩散温度为900℃，时间为80min，方阻为85Ω/sqr；扩散过程中，在p+发射极4的表面形成硼硅玻璃层5，其厚度为90nm。其中，步骤(2)中制备的氧化硅薄膜3能够阻挡硼原子对硅片前表面的n+前场2形成反掺杂。完成本步骤后的电池结构如图4所示。
步骤(4)、在步骤(3)处理后的硅片背面的p+发射极4和硼硅玻璃层5上采用激光刻蚀的方法进行局部开凹槽6，其中，激光为波长为532nm的绿光，频率为200KHz，功率为34W。完成本步骤后的电池结构如图5所示。
步骤(5)、在步骤(4)处理后的硅片背面采用离子注入的方法注入磷原子，并进行退火处理，以激活掺杂的磷原子，形成n+背场7；在离子注入过程中，牵引电压为12KeV，束流为300mA，方阻为40Ω/sqr。退火处理时，先将退火炉抽真空，然后充氮气作为保护气，并控制退火炉的真空度为600mbar，退火温度为800℃，退火时间为50min。其中，步骤(3)中形成的硼硅玻璃层5能够阻挡磷原子对p+发射极4形成反掺杂。完成本步骤后的电池结构如图6所示。
(6)将步骤(5)处理后的硅片进行清洗处理。具体过程为：先采用质量分数为8％的HCL溶液，在常温下清洗4min，以去除离子注入和退火过程中产生的杂质原子；接着用清水喷淋冲洗8min；然后用质量分数25％的HF溶液处理8min，以去除硅片前表面的氧化硅薄膜2和背表面的硼硅玻璃层5；再用清水喷淋冲洗13min；最后用氮气烘干。完成本步骤后的电池结构如图7所示。
(7)首先，将步骤(6)处理后的硅片背面采用LPCVD法沉积超薄隧穿氧化层8和本征非晶硅。首先将电池片置于石英舟上，两片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外。将石英舟通过自动化传输送入LPCVD管内，管内抽真空，压力至7×10-3Torr，温度升至550℃，通入氧气15min，此时完成2nm超薄隧穿氧化层8的制备。工艺完成后，再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至650℃，通入SiH4沉积30分钟后，工艺完成后，再次抽真空，确认危险气体SiH4抽干净后通入氮气至常压，冷却降温并取出样品，完成电池结构如图8.1所示。然后，对硅片进行快速热退火处理，具体地，将退火炉抽真空，并充氮气作为保护气，控制退火炉的真空度为550～1000mbar以内，退火时间为45min，退火温度为800℃。经过退火处理，一方面可以使原有的非晶结构结晶，另一方面原掺杂的硼原子和磷原子会因为浓度梯度向外扩散，最终在硅片背面最外层会形成晶粒尺寸较小且均匀的掺磷的多晶硅薄膜9和掺硼的多晶硅薄膜10，太阳能电池中称为n+poly和p+poly。完成的电池结构如图8.2所示。
(8)将步骤(7)处理后的硅片进行前后表面钝化处理，其中前表面采用SiNx制作前面SiNX钝化减反射膜11，背表面采用制作背面Al2O3钝化膜12和背面SiNX钝化膜13的叠层钝化结构。钝化结束后对电池背面进行金属化处理，金属化的具体过程为：在硅片背面的p+发射极4上印刷银铝浆电极并高温烧结，形成p+栅线14，在硅片背面的n+背场7印刷银浆并烧结，形成n+细栅线15；其中，所述p+栅线14的数量为130根，n+细栅线15的数量为120根。完成本步骤后的电池结构如图9所示。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、在硅片的前表面制备浅掺杂的n+前场；
(2)、在硅片前表面的所述浅掺杂的n+前场上制备掩膜层；
(3)、在硅片的背表面制备p+发射极，所述掩膜层能够阻挡制备p+发射极所用的掺杂原子对硅片前表面的n+前场形成反掺杂；在制备所述p+发射极的过程中，所述p+发射极上会覆盖硼硅玻璃层；
(4)、在硅片背表面的所述硼硅玻璃层和p+发射极上局部开凹槽；
(5)、在硅片的背表面制备n+背场，所述硼硅玻璃层能够阻挡制备n+背场所用的掺杂原子对所述p+发射极形成反掺杂；
(6)、清洗硅片，以去除硅片前表面的掩膜层和硅片背表面的硼硅玻璃层；
(7)、在硅片背面制备隧穿氧化层和多晶硅膜层，并退火处理；
(8)、对硅片进行钝化和金属化处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用离子注入的方法制备所述浅掺杂的n+前场；其中，离子注入设备的牵引电压为10-15KeV，形成的方阻为300-600Ω/sqr。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，用PECVD法制备氧化硅薄膜作为所述掩膜层，其厚度为150～250nm；
PECVD法包括：将硅片置于压力为1300～1500mTorr，功率为7000～9000W，温度为400～500℃的环境下，通入SiH4与N2O的混合气体，沉积25～35min；其中，SiH4与N2O的体积比值为1:10。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，通过高温热扩散法在硅片的背表面制备所述p+发射极；
高温热扩散法包括：采用三溴化硼作为硼源，控扩散温度为800～1000℃，时间为50～100min，方阻为75～100Ω/sqr，所述掩膜层能够阻挡硼原子对硅片前表面的n+前场形成反掺杂。
5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，利用激光对硅片背表面的所述硼硅玻璃层和p+发射极开凹槽；其中，激光为波长为532nm的绿光，频率为50～500KHz，功率为34W。
6.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(5)中，先采用离子注入法注入磷原子，并进行退火处理，以激活掺杂的磷原子，形成n+背场；其中，
离子注入设备的牵引电压10～15KeV，方阻30～60Ω/sqr；
退火处理过程中，先将退火炉抽真空，然后充氮气作为保护气，并控制退火炉的真空度为450～950mbar，退火温度700～900℃，退火时间25～60min。
7.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(6)中；
先采用质量分数为5～10％的HCL溶液，在常温下清洗3～5min，以去除离子注入和退火过程中产生的杂质原子；接着用清水喷淋冲洗5～10min；然后用质量分数为20～30％的HF溶液处理5～10min，以去除硅片前表面的掩膜层和背表面的硼硅玻璃层；再用清水喷淋冲洗10～15min；最后用氮气烘干。
8.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(7)中，采用LPCVD法沉积超薄隧穿氧化层和本征非晶硅；其过程为：
首先将电池片置于石英舟上，并使两片电池片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外；
然后将石英舟通过自动化传输送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至500～600℃，通入氧气10～20min，完成超薄隧穿氧化层的制备；
接着再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至600～700℃，通入SiH4沉积10-40分钟后；
最后再次抽真空，使危险气体SiH4抽干净后，通入氮气至常压，冷却降温，取出硅片。
9.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(8)中，
钝化处理过程为：在硅片的前表面采用SiNx的钝化结构，背表面采用Al2O3/SiOx/SiNx叠层的钝化结构；
金属化处理过程为：在硅片背面的p+发射极上印刷银铝浆电极并高温烧结，形成p+栅线，在硅片背面的n+背场印刷银浆并烧结，形成n+细栅线；其中，所述p+栅线的数量为110～150根，n+细栅线的数量为111～151根。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)之前，所述方法还包括：
(1)’、对硅片的前表面进行制绒处理，背表面进行抛光处理。
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