CN111739956A - 激光se电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光SE电池的制备方法，包括激光掺杂和去PSG，还包括液相沉积磷源和热氧化，在激光掺杂之后，先液相沉积磷源，再热氧化，且热氧化在去PSG之前实施。本发明可以使轻掺区的近表面区有更多的活性P原子反应生成PSG，使轻掺区的PSG层增厚，使轻掺区的活性磷原子数目减少，降低轻掺区近表面区的掺杂浓度，而重掺区表面浓度基本不变，达到定向调控轻掺区的目的，从而使电池片表面复合减少，开压提高，电性能更优。
Description
技术领域
本发明涉及激光SE电池的制备方法。
背景技术
太阳能光伏发电，由于其清洁、安全、便利及高效等特点，已成为全世界普遍关注和重点发展的新兴产业。近年来晶硅太阳能电池片生产迅速发展，技术不断进步。
当前太阳能技术中，PERC技术生产已经成熟化，为了提升转化率，选择SE技术是各光伏企业的首选。在PERC+SE的技术路线中，轻掺区的作用主要是形成内建电场使电子-空穴对分开，而重掺区则要起到与金属接触的作用，二者对掺杂曲线的要求不同。激光掺杂技术的应用使金属接触部分进一步优化，但激光掺杂能量有限，更高的激光能量在获得更好金属接触的同时，造成的激光损伤使重掺区缺陷数目增加，电性能受到影响。为平衡金属接触与激光损伤带来的电性能增益与损失，轻掺区的掺杂无法进一步降低，制约了电性能上升的空间。
在此基础上，进一步优化选择性发射极的制备过程，使轻掺区的掺杂能进一步降低，对轻掺区的扩散分布进行定向调控显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光SE电池的制备方法，其可以使轻掺区的近表面区有更多的活性P原子反应生成PSG，使轻掺区的PSG层增厚，使轻掺区的活性磷原子数目减少，降低轻掺区近表面区的掺杂浓度，而重掺区表面浓度基本不变，达到定向调控轻掺区的目的，从而使电池片表面复合减少，开压提高，电性能更优。
为实现上述目的，本发明提供一种激光SE电池的制备方法，包括激光掺杂和去PSG，还包括液相沉积磷源和热氧化，在激光掺杂之后，先液相沉积磷源，再热氧化，且热氧化在去PSG之前实施。
优选的，所述液相沉积磷源采用旋涂、喷涂或滚涂。
优选的，所述磷源为磷酸、P2O5或多聚磷酸。
优选的，所述磷源的浓度为0.05～2.5mol/L。
优选的，所述磷源的沉积厚度为0.1～20μm。
优选的，所述热氧化在链式炉或管式炉中实施。
优选的，所述热氧化的氛围为氧气、氮氧混合气或水氧混合气。
优选的，所述热氧化的温度为650～900℃。
优选的，所述热氧化的时间为30s～1h。
优选的，上述激光SE电池的制备方法，其具体步骤包括：
1）硅片正面去除损伤层再制绒；
2）对完成制绒的硅片进行管式扩散；
3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；
4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；
5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；
6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结；
7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；
8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种激光SE电池的制备方法，其可以使轻掺区的近表面区有更多的活性P原子反应生成PSG，使轻掺区的PSG层增厚，使轻掺区的活性磷原子数目减少，降低轻掺区近表面区的掺杂浓度，而重掺区表面浓度基本不变，达到定向调控轻掺区的目的，从而使电池片表面复合减少，开压提高，电性能更优。
激光掺杂完成后，会在硅片正面形成轻掺区和重掺区，重掺区的PSG层被激光破坏，而轻掺区的PSG层保留。本发明在激光掺杂和去PSG之间增加液相沉积磷源和热氧化，由于轻掺区PSG层的存在，热氧化过程中，液相沉积的磷源扩散，轻掺区的PSG层会起到阻挡作用，会有大量自由P堆积在Si/SiO2界面，在氧气的作用下，自由P反应生成大量的P2O5，并进一步与界面处的Si反应生成PSG，从而使轻掺区的PSG层增厚，轻掺区的活性P原子数目减少，轻掺区出现近表面区掺杂浓度下降的现象；而重掺区由于PSG层被激光破坏，发生的反应与轻掺区扩散过程不一致，因而不会出现明显掺杂变化趋势。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种激光SE电池的制备方法，包括如下步骤：
1）硅片正面去除损伤层再制绒；
2）对完成制绒的硅片进行管式扩散；
3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；
4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；液相沉积磷源采用旋涂、喷涂或滚涂；磷源为磷酸、P2O5或多聚磷酸的有机溶液；磷源的浓度为0.05～2.5mol/L；磷源的沉积厚度为0.1～20μm；
5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；热氧化在链式炉或管式炉中实施，氛围为氧气、氮氧混合气或水氧混合气，温度为650～900℃，时间为30s～1h；
6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结；
7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；
8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。
本发明的具体实施例如下：
实施例1
一种激光SE电池的制备方法，包括如下步骤：
1）硅片正面去除损伤层再制绒；
2）对完成制绒的硅片进行管式扩散，以氮气为携磷气体，三氯氧磷为磷源，扩散温度为750℃，扩散时间为20min；
3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；激光功率为28W，频率为246kHz；
4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；液相沉积磷源采用旋涂；磷源为磷酸的有机溶液；磷源的浓度为1.0mol/L；磷源的沉积厚度为5μm；
5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；热氧化在链式炉或管式炉中实施，氛围为氧气，温度为650℃，时间为100s；
6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结，在0.2wt%浓度HF中反应300s去除PSG和边结；
7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；
8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。
对比例1
在实施例1的基础上，区别仅在于省去步骤4）和步骤5），其他工艺步骤和工艺条件不变。
实施例1所得电池片与对比例1所得电池片的测试对比如表1所示：
表1 实施例1所得电池片与对比例1所得电池片的测试对比
实施例2
一种激光SE电池的制备方法，包括如下步骤：
1）硅片正面去除损伤层再制绒；
2）对完成制绒的硅片进行管式扩散，以氮气为携磷气体，三氯氧磷为磷源，扩散温度为780℃，扩散时间为20min；
3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；激光功率为30W，频率为240kHz；
4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；液相沉积磷源采用喷涂；磷源为P2O5的有机溶液；磷源的浓度为2.5mol/L；磷源的沉积厚度为5μm；
5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；热氧化在链式炉或管式炉中实施，氛围为氮氧混合气，温度为680℃，时间为50s；
6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结；在0.2wt%浓度HF中反应300s去除PSG和边结；
7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；
8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。
对比例2
在实施例2的基础上，区别仅在于省去步骤4）和步骤5），其他工艺步骤和工艺条件不变。
实施例2所得电池片与对比例2所得电池片的测试对比如表2所示：
表2 实施例2所得电池片与对比例2所得电池片的测试对比
实施例3
一种激光SE电池的制备方法，包括如下步骤：
1）硅片正面去除损伤层再制绒；
2）对完成制绒的硅片进行管式扩散,以氮气为携磷气体，三氯氧磷为磷源，扩散温度为800℃，扩散时间为20min；
3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；激光功率为30W，频率为240kHz；
4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；液相沉积磷源采用滚涂；磷源为多聚磷酸的有机溶液；磷源的浓度为2.5mol/L；磷源的沉积厚度为10μm；
5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；热氧化在链式炉或管式炉中实施，氛围为水氧混合气，温度为680℃，时间为50s；
6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结，在0.2wt%浓度HF中反应300s去除PSG和边结；
7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；
8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。
对比例3
在实施例3的基础上，区别仅在于省去步骤4）和步骤5），其他工艺步骤和工艺条件不变。
实施例3所得电池片与对比例3所得电池片的测试对比如表3所示：
表3 实施例3所得电池片与对比例3所得电池片的测试对比
上述各实施例和各对比例所得电池片的测试，其中的掺杂浓度测试，采用的测试设备为Wafer Profiler CVP21，测试标准为GB/T 14146-2009《硅外延层载流子浓度测定 汞探针电容-电压法》；电性能测试，采用的测试设备为HALM测试仪，测试标准为JB/T 9478.3-2013《光电池测量方法 第3部分光电转换效率》。
由上述各实施例、对比例以及表1至表3中的数据对比可知：
1）热氧化使结深有所增加，辅助磷源扩散，轻掺区的近表面区活性磷源进一步反应生成PSG，使近表面区磷源浓度下降，开压上升，使最终电性能有所上升。
2）通过调整磷源种类与浓度，轻掺区的近表面区磷源浓度下降明显，开压提升，使电性能有所提升。
3）通过调整磷源及推进氛围，轻掺区近表面区浓度下降明显，使最终开压提升明显，电性能上升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.激光SE电池的制备方法，包括激光掺杂和去PSG，其特征在于，还包括液相沉积磷源和热氧化，在激光掺杂之后，先液相沉积磷源，再热氧化，且热氧化在去PSG之前实施。
2.根据权利要求1所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，所述液相沉积磷源采用旋涂、喷涂或滚涂。
3.根据权利要求2所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，所述磷源为磷酸、P2O5或多聚磷酸。
4.根据权利要求3所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，所述磷源的浓度为0.05～2.5mol/L。
5.根据权利要求4所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，所述磷源的沉积厚度为0.1～20μm。
6.根据权利要求5所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，所述热氧化在链式炉或管式炉中实施。
7.根据权利要求6所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，所述热氧化的氛围为氧气、氮氧混合气或水氧混合气。
8.根据权利要求7所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，所述热氧化的温度为650～900℃。
9.根据权利要求8所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，所述热氧化的时间为30s～1h。
10.根据权利要求9所述的激光SE电池的制备方法，其特征在于，其具体步骤包括：
1）硅片正面去除损伤层再制绒；
2）对完成制绒的硅片进行管式扩散；
3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂；
4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源；
5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化；
6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结；
7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜；
8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结。
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