CN111739985A - 太阳能电池及其选择性发射极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种太阳能电池及其选择性发射极的制备方法，涉及太阳能电池技术领域。该太阳能电池选择性发射极的制备方法，包括以下步骤：在具有第一极性的半导体衬底的表面进行第一掺杂元素的扩散，以形成具有第二极性的轻掺杂层；在轻掺杂层的表面形成氧化层；在氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂并进行掺杂处理，以在轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区；其中，掺杂剂至少包括第二掺杂元素、第二掺杂元素的氧化物、第三掺杂元素和第三掺杂元素的氧化物中的一种或多种，第一掺杂元素、第二掺杂元素和第三掺杂元素为同族元素。本申请工艺流程简单，效率较高，有助于提高太阳能电池的转换效率，易于进行推广应用。

Description

太阳能电池及其选择性发射极的制备方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池及其选择性发射极的制备方法。
背景技术
近年来，为了实现太阳能电池的高效率，人们设计多种电池结构，其中，选择性发射极（Selective Emitter，SE）结构是晶体硅太阳能电池生产工艺中实现高效率的方法之一。此外，高效N型太阳能电池的研发成为近年来太阳能电池技术发展的重点之一。N型电池的制备引入选择性发射极技术，通过在电极栅线区域进行重掺杂以形成高掺杂深扩散区，在非电极栅线区域（电极之间）进行轻掺杂以形成低掺杂浅扩散区，实现对发射区的优化。这样可以降低扩散层的复合，降低金属化的接触电阻，提高开路电压、短路电流和填充因子，提高了太阳能电池的光电转换效率。
目前，实现具有选择性发射极的太阳能电池较为重要的步骤是如何制作两个不同掺杂浓度的区域，现有技术中通常采用单次扩散或二次扩散的方法。然而，现有的方法存在工艺复杂、效率低，影响了所制得的太阳能电池的转换效率。尤其是对于N型太阳能电池而言，其受硼扩散系数低的影响，使得制备SE结构的工艺相对复杂，影响了工艺效率，影响了太阳能电池的转换效率。
发明内容
本申请的目的在于提供一种具有选择性发射极的太阳能电池及其选择性发射极的制备方法，工艺流程简单，有助于提高太阳能电池的转换效率。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：
根据本申请的一个方面，本申请提供一种太阳能电池选择性发射极的制备方法，包括以下步骤：
在具有第一极性的半导体衬底的表面进行第一掺杂元素的扩散，以形成具有第二极性的轻掺杂层；
在所述轻掺杂层的表面形成氧化层；
在所述氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂并进行掺杂处理，以在所述轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区；
其中，所述掺杂剂至少包括第二掺杂元素、第二掺杂元素的氧化物、第三掺杂元素和第三掺杂元素的氧化物中的一种或多种，所述第一掺杂元素、所述第二掺杂元素和所述第三掺杂元素为同族元素；
其中，所述氧化层表面上的至少一个区域与所述太阳能电池的至少一个电极区域相对应。
在一种可能的实现方式中，在所述轻掺杂层的表面形成氧化层包括：
采用臭氧氧化或者热氧氧化的方式，在所述轻掺杂层的表面形成所述氧化层，所述氧化层的厚度为0.05nm-3nm。
在一种可能的实现方式中，在所述氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂并进行掺杂处理，以在所述轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区包括：
采用丝网印刷的方式，在所述氧化层表面上的至少一个区域涂覆所述掺杂剂，其中所述印刷形成的掺杂剂图案的线宽大于所述电极宽度5μm-20μm；
对所述掺杂剂图案进行激光掺杂处理，以在所述轻掺杂层中形成所述至少一个重掺杂区。
在一种可能的实现方式中，所述具有第一极性的半导体衬底为N型半导体衬底，所述具有第二极性的轻掺杂层为P型轻掺杂层。
在一种可能的实现方式中，所述第一掺杂元素为硼；
所述第二掺杂元素和所述第三掺杂元素分别包括铝、镓、铟或铊中的一种。
在一种可能的实现方式中，所述第二掺杂元素为铝，所述第三掺杂元素为镓；
所述掺杂剂包括铝和/或铝的氧化物、镓和/或镓的氧化物、硅粉和助剂。
在一种可能的实现方式中，所述掺杂剂包括以下重量百分含量的组分：
铝和/或铝的氧化物1%-5%、镓和/或镓的氧化物2%-10%、硅粉40%-50%和助剂30%-45%。
在一种可能的实现方式中，所述轻掺杂层的方阻为100-260ohm/sq。
在一种可能的实现方式中，所述重掺杂区的方阻为40-90ohm/sq；
和/或，所述重掺杂区的掺杂浓度为1×1020-8×1020 cm-3；
和/或，所述重掺杂区的掺杂深度为0.3-1.2μm。
在一种可能的实现方式中，在具有第一极性的半导体衬底的表面进行第一掺杂元素的扩散，以形成具有第二极性的轻掺杂层和位于所述轻掺杂层表面的BSG层（硼硅玻璃层）；
去除所述BSG层；
而后再在所述轻掺杂层的表面形成氧化层。
在一种可能的实现方式中，在所述氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂并进行掺杂处理，以在所述轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区之后，还包括：钝化处理和金属化处理的步骤。
根据本申请的另一个方面，本申请提供一种具有选择性发射极的太阳能电池，该太阳能电池具有选择性发射极，所述选择性发射极采用如上所述的选择性发射极的制备方法制备而成。
根据本申请的另一个方面，本申请提供一种具有选择性发射极的太阳能电池，包括半导体衬底和选择性发射极，所述选择性发射极与所述半导体衬底形成PN结结构，其中，所述选择性发射极具有轻掺杂区和重掺杂区，所述轻掺杂区包括第一掺杂元素，所述重掺杂区包括所述第一掺杂元素、第二掺杂元素和/或第三掺杂元素，所述第一掺杂元素、所述第二掺杂元素和所述第三掺杂元素为同族元素。
进一步，所述半导体衬底为N型半导体衬底，轻掺杂层为P型轻掺杂层，轻掺杂区为P+区，重掺杂区为P++区。
进一步，所述第一掺杂元素为硼；
所述第二掺杂元素和所述第三掺杂元素分别包括铝、镓、铟或铊中的一种。
进一步，所述第二掺杂元素为铝，所述第三掺杂元素为镓；
形成所述重掺杂区的掺杂剂包括铝和/或铝的氧化物、镓和/或镓的氧化物、硅粉和助剂。
进一步，形成所述重掺杂区的掺杂剂包括以下重量百分含量的组分：
铝和/或铝的氧化物1%-5%、镓和/或镓的氧化物2%-10%、硅粉40%-50%和助剂30%-45%。
进一步，所述轻掺杂层中的轻掺杂区的方阻为100-260ohm/sq。
进一步，所述重掺杂区的方阻为40-90ohm/sq；
和/或，所述重掺杂区的掺杂浓度为1×1020-8×1020 cm-3；
和/或，所述重掺杂区的掺杂深度为0.3-1.2μm。
与现有技术相比，本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请提供的太阳能电池选择性发射极的制备方法，包括在具有第一极性的半导体衬底的表面进行第一掺杂元素的扩散以形成具有第二极性的轻掺杂层；在轻掺杂层的表面形成氧化层；在氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂并进行掺杂处理以在轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区；其中，该掺杂剂至少包括第二掺杂元素、第二掺杂元素的氧化物、第三掺杂元素和第三掺杂元素的氧化物中的一种或多种，第一掺杂元素、第二掺杂元素和第三掺杂元素为同族元素，由此可以实现太阳能电池具有选择性发射极。该选择性发射极的制作，采用第一掺杂元素进行轻掺杂，采用与第一掺杂元素互为同族元素的第二掺杂元素及其氧化物、第三掺杂元素及其氧化物等在电极区域进行重掺杂，这样，可以避免第一掺杂元素的扩散系数较低或第一掺杂元素的高浓度掺杂均匀性较难控制的问题，利用该掺杂剂进行重掺杂，使得第二掺杂元素及其氧化物、第三掺杂元素及其氧化物的浓度分布平缓、掺杂均匀性或掺杂浓度容易控制，且形成的重掺杂区方阻均匀性好。从而，该方法在提升太阳能电池光电转换效率的同时，降低了SE技术的复杂性，简化了制备程序，更容易操控，而且不需要昂贵的设备，生产成本低、效率高，利于实现规模化生产。
本申请的具有选择性发射极的太阳能电池，具有前面所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法的所有特点和优点，在此不再赘述。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请示例性的实施方式提供的一种太阳能电池选择性发射极的制备方法的流程示意图；
图2为本申请示例性的实施方式提供的另一种太阳能电池选择性发射极的制备方法的流程示意图；
图3为本申请示例性的实施方式提供的一种选择性发射极的结构示意图；
图4为本申请示例性的实施方式提供的一种具有选择性发射极的太阳能电池结构示意图。
附图标记：
1-半导体衬底；
2-轻掺杂区（P+区）；
3-重掺杂区（P++区）；
4-正面钝化层和/或减反层；
5-正面电极；
6-背面钝化层；
7-背面电极。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
SE电池在金属栅线（电极区域）与硅片接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂，这样的结构可降低扩散层复合，可以提高光线的短波响应，同时减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高转换效率。PN结的制备质量也是决定电池效率的关键步骤。对于N型太阳能电池，一般在正面使用硼扩散制备掺杂层，N型太阳能电池的PN结的制备主要有四种：管式BBr3或BCl3扩散，旋涂硼源+扩散，APCVD（常压化学气相沉积）硼源+扩散，离子注入+退火。其中，管式BBr3或BCl3扩散由于工艺难度低，性价比高，能有效避免金属离子污染，少子寿命高等特点而成为主流的硼掺杂技术。而采用硼扩散形成轻掺杂的高方阻后，再叠加离子二次注入及退火的方式实现低方阻的重掺杂的方式，存在离子注入对硅晶格有损伤，且设备较贵，不利于成本的降低等缺点。采用常规的掩膜处理，即非栅线区域需要掩膜，栅线对应区域再进行硼扩的方式，存在增加掩膜需要增加清洗工艺，一般清洗设备占用的场地较大等缺点。
常见的N型太阳能电池正面SE工艺，包括使用激光对栅线区域硼扩PN结进行加工；或使用富含硼浆的印刷浆料，通过烧结产生栅线接触地方的方阻降低等。另外，现有技术中利用印刷含有刻蚀性浆料的方式，在N型硅片硼扩面的电极栅线区域刻蚀掉BSG，得到刻蚀图形，再进行二次硼扩散，在电极区域形成硼的重掺杂，在电极之间形成硼的轻掺杂。然而，该方法的硼扩散需要在较高温度下进行，硼扩散时间一般较长，增加了制程时间。并且，硼在电池扩散均匀性相对较难控制，受制于印刷打速度影响，粉印刷烧结高温时间不能太长，硼二次高浓度掺杂均匀性需要进一步解决。
以上可知，现有的太阳能电池SE结构的制作或多或少都还存在一定的不足之处，因此，有必要对现有的太阳能电池SE结构的制作进行改进。
鉴于此，请参阅图1所示，本申请的实施例提供一种太阳能电池选择性发射极的制备方法，包括以下步骤：
在具有第一极性的半导体衬底的表面进行第一掺杂元素的扩散，以形成具有第二极性的轻掺杂层；
在所述轻掺杂层的表面形成氧化层；
在所述氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂并进行掺杂处理，以在所述轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区；
其中，所述掺杂剂至少包括第二掺杂元素、第二掺杂元素的氧化物、第三掺杂元素和第三掺杂元素的氧化物中的一种或多种，所述第一掺杂元素、所述第二掺杂元素和所述第三掺杂元素为同族元素；
其中，所述氧化层表面上的至少一个区域与所述太阳能电池的至少一个电极区域相对应。
上述半导体衬底可以为晶体硅衬底（硅衬底），例如为多晶硅衬底、单晶硅衬底或类单晶硅衬底等，本发明实施例对于半导体衬底的具体类型不作限定。
上述第一极性和第二极性是互为相反的极性，也就是所形成的轻掺杂层的极性与半导体衬底的极性是相反的。例如，具有第一极性的半导体衬底为P型硅衬底时，具有第二极性的轻掺杂层为N型掺杂层；具有第一极性的半导体衬底为N型硅衬底时，则具有第二极性的轻掺杂层为P型轻掺杂层。
上述半导体衬底的表面可以为半导体衬底的受光面，轻掺杂层可以形成于半导体衬底的受光面上。
上述至少一个重掺杂区是指一个或多个重掺杂区，优选为多个重掺杂区，且多个重掺杂区平行排列，多个重掺杂区形成于轻掺杂区之间且伸入到轻掺杂层以下的半导体衬底内。
太阳能电池的表面包括电极区域和非电极区域（电极之间），可以在电极区域进行涂覆掺杂剂并进行重掺杂处理，进而在轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区。
上述掺杂剂至少包括第二掺杂元素、第二掺杂元素的氧化物、第三掺杂元素和第三掺杂元素的氧化物中的一种或多种是指，掺杂剂可以包括第二掺杂元素，或可以包括第二掺杂元素的氧化物，或可以包括第三掺杂元素，或可以包括第三掺杂元素的氧化物，或可以包括第二掺杂元素、第二掺杂元素的氧化物、第三掺杂元素和第三掺杂元素的氧化物中的任意两种、任意三种或四种的混合物。此外，根据工艺需求或实际情况，掺杂剂还可以包括其他有助于保护PN结或有助于形成浆料的其他助剂。
由此，该选择性发射极的制作，能够避免现有的掺杂元素受扩散系数低的影响，导致SE工艺相对复杂或较难控制的问题。具体地，本发明的选择性发射极的制备方法中，用于形成轻掺杂层的第一掺杂元素与用于形成重掺杂区的第二掺杂元素和第三掺杂元素为同族元素，先采用第一掺杂元素进行轻掺杂，再采用包括第二掺杂元素及其氧化物、第三掺杂元素及其氧化物的掺杂剂在电极区域进行重掺杂，这样，可以避免第一掺杂元素的扩散系数较低或第一掺杂元素的高浓度掺杂均匀性较难控制的问题，利用该掺杂剂进行重掺杂，使得第二掺杂元素及其氧化物、第三掺杂元素及其氧化物的浓度分布平缓、掺杂均匀性或掺杂浓度容易控制，且形成的重掺杂区方阻均匀性好，实现了降低电极栅线位置方阻的目的，提升了电池的转换效率。从而，本发明的方法在提升太阳能电池光电转换效率的同时，降低了SE技术的复杂性，简化了制备程序，更容易操控，而且不需要昂贵的设备，生产成本低、效率高，利于实现规模化生产。
在一些实施例中，上述轻掺杂层与半导体衬底之间可以形成第一PN结，重掺杂区与半导体衬底之间可以形成第二PN结，第二PN结的结深大于第一PN结的结深；从而使得轻掺杂层能够充分吸收短波长光，提高短路电流，同时使得重掺杂区与电极形成良好的欧姆接触，提高电池的转换效率。
具体地，在一些实施例中，上述具有第一极性的半导体衬底为N型半导体衬底，具有第二极性的轻掺杂层为P型轻掺杂层。上述第一掺杂元素为P型元素，例如该第一掺杂元素可以为硼，第二掺杂元素和第三掺杂元素可以为硼的同族元素，如铝、镓等。
根据本发明的实施例，该选择性发射极的制备可以适用于但不限于N型太阳能电池SE结构的制备。由于硼的化合物熔点较高，硼在硅中的扩散系数相对较低、在氧化硅中的分凝系数较高，硼的化合物的熔点较高，一般需要在高温930-1150℃下才能促进反应的进行，因而需要解决硼二次高浓度掺杂均匀性、高温特性等的问题。而硼的同族元素铝、镓等在硅中的分凝系数要低于硼在硅中的分凝系数，例如镓在硅中的分凝系数约为0.008，远低于硼约为0.8的分凝系数，而且镓、铝的扩散系数也要大于硼的扩散系数。因此，本发明采用硼扩形成轻掺杂层，采用硼的同族元素铝、镓等进行重掺杂以形成重掺杂区，能够充分利用铝、镓等杂质在硅中分布平缓、杂质浓度容易控制和高温特性好的特点，更易于达到所要求的结深，提升电池的转换效率。
具体地，本发明实施例的选择性发射极的制备方法，将选择性发射极技术应用于N型太阳能电池的生产中，基于N型太阳能电池，在硼扩的基础上，采用硼的同族元素镓、氧化镓、铝、氧化铝，以及纳米氧化硅粉等制备用于重掺杂的掺杂剂（浆料），进而实现选择性发射极的目的。示例性的，该选择性发射极的制备可以包括：在对N型半导体衬底进行制绒后，正面采用常规硼扩工艺以形成P型轻掺杂层和BSG层，然后进行BSG层的清洗；再采用化学氧化等方法在硼扩面生成较薄的氧化层；采用镓及其氧化物、铝及其氧化物等制备用于重掺杂的掺杂剂（浆料），在电极区域对应位置进行丝网印刷；而后使用激光技术进行局部掺杂，以在轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区，降低电极区域位置方阻。由此，可以有效增加电极栅线与PN结接触后的导电能力，提升电池的转换效率。
具体地，在一些实施例中，请参阅图2所示，本发明实施例的太阳能电池选择性发射极的制备方法，包括以下步骤：
步骤S100、提供N型半导体衬底，对该N型半导体衬底的表面进行制绒。
需要指出的是，本发明实施例对于制绒的具体操作方式不作限定。例如，可以选用但不限于湿法制绒工艺对N型半导体衬底进行制绒，当N型半导体衬底为N型单晶硅衬底时，可以采用碱性溶液例如氢氧化钾溶液进行制绒；当N型半导体衬底为N型多晶硅衬底时，可以采用酸性溶液如氢氟酸溶液进行制绒。此外，在上述酸性溶液或碱性溶液中还可以添加少量的制绒添加剂。
本实施例中，通过制绒使硅衬底的表面具有绒面结构，产生陷光效果，增加太阳能电池对光线的吸收数量，从而提高太阳能电池的转换效率。
可选的，在制绒处理之前，还可以包括对N型半导体衬底进行清洗的步骤，以去除表面的金属和有机污染物。
步骤S200、在具有N型半导体衬底的表面进行硼扩散，以形成P型轻掺杂层（P+层）。
需要指出的是，本发明实施例对于硼扩散或形成P型轻掺杂层的具体操作方式的不作限定，可以采用本领域熟知的或常规的硼扩散工艺，在此不再详细描述。
应理解，在具有N型半导体衬底的表面进行硼扩散，能形成P型轻掺杂层和BSG层（硼硅玻璃层）。在形成氧化层之前，需要先将该BSG层去除，以解决外观不良的问题，提升电池的性能。本发明实施例对于去除BSG层的具体操作方式不作限定，例如可以采用湿法化学的方式，去除BSG层，去除BSG层后，半导体衬底可以减重0.18-0.25g。
优选的，在一些实施例中，该P型轻掺杂层的方阻为100-260ohm/sq，例如可以为100ohm/sq、120ohm/sq、140ohm/sq、150ohm/sq、180ohm/sq、200ohm/sq、220ohm/sq、260ohm/sq等。
步骤S300、在P型轻掺杂层的表面形成氧化层。
该氧化层的制备目的是利于后续激光掺杂过程中，铝、镓等元素向PN结扩散。
优选的，在一些实施例中，采用臭氧氧化或者热氧氧化的方式，在轻掺杂层的表面形成氧化层。
更优选的，在室温下采用臭氧氧化的方式，在轻掺杂层的表面形成氧化层。由于铝、镓及其氧化物等在氧化硅中的扩散系数较大，采用干湿臭氧氧化，可快速形成氧化硅，进而更利于铝、镓及其氧化物等氧化硅中扩散，易于提升效率，快速获得所需的重掺杂区。
优选的，在一些实施例中，所述氧化层的厚度为0.05nm-3nm，进一步可以为0.1nm-1nm，进一步可以为0.1nm-0.5nm，例如可以为0.05nm、0.08nm、0.1nm、0.2nm、0.3nm、0.4nm、0.5nm、0.6nm、0.8nm、1nm、2nm、3nm等。适宜的氧化层厚度获得可以降低成本，避免影响电池性能，而且更利于铝、镓及其氧化物等氧化硅中扩散。
步骤S400、制备掺杂剂，在氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂；该氧化层表面上的至少一个区域与太阳能电池的至少一个电极区域相对应。
在第一掺杂元素为硼的基础上，该第二掺杂元素可以为铝、镓、铟或铊，第三掺杂元素可以为铝、镓、铟或铊。由此能够充分利用第二掺杂元素、第三掺杂元素在硅中分布平缓、杂质浓度容易控制和高温特性好的特点，更易于达到所要求的结深，提升电池的转换效率。
具体地，该掺杂剂至少包括铝、铝的氧化物、镓、镓的氧化物、铟、铟的氧化物、铊或铊的氧化物中的任意一种或多种的混合物。较佳的，该掺杂剂至少包括铝、铝的氧化物、镓或镓的氧化物中的任意一种或多种的混合物。
进一步，该掺杂剂除包括上述铝及其氧化物、镓及其氧化物等之外，还可以包括硅粉和助剂。由于铝及其氧化物或镓及其氧化物的掺入量过多可能会PN结造成损伤，会造成效率的损失，因而需要在掺杂剂中加入一定量的硅粉，通过硅粉的加入可以有效保护PN结，避免PN结的损伤，确保电池的转换效率。此外，为了得到所需的浆料状态，利于丝网印刷的操作，需要在浆料中加入一定量的助剂，该助剂可以为各种有机物及无机物，本发明实施例对于助剂的具体类型不作限定。
优选的，在一些实施例中，掺杂剂包括以下重量百分含量的组分：
铝和/或铝的氧化物1%-5%、镓和/或镓的氧化物2%-10%、硅粉40%-50%和助剂30%-45%。
其中，硅粉优选为纳米硅粉，助剂优选为有机物及无机填充物，有机物优选采用低链结构，这样，烧结高温更容易分解，不玷污硅片。
上述铝和/或铝的氧化物是指，该掺杂剂中可以包括铝，或包括铝的氧化物，或同时包括铝和铝的氧化物。当同时包括铝和铝的氧化物时，对于铝和铝的氧化物的具体比例不作限定，可以根据实际情况进行适应性的调整，只要二者在掺杂剂中的总重量百分含量在1-5%即可。相应的，上述镓和/或镓的氧化物是指，该掺杂剂中可以包括镓，或包括镓的氧化物，或同时包括镓和镓的氧化物。当同时包括镓和镓的氧化物时，对于镓和镓的氧化物的具体比例不作限定，可以根据实际情况进行适应性的调整，只要二者在掺杂剂中的总重量百分含量在2-10%即可。
具体地，该掺杂剂中，铝和/或铝的氧化物的重量百分含量可以为1-5%，进一步可以为1.5-4%，进一步可以为2-3%，例如可以为1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、5%等；镓和/或镓的氧化物的重量百分含量可以为2-10%，进一步可以为3-9%，进一步可以为4-8%，例如可以为2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%等；硅粉的重量百分含量可以为40-50%，进一步可以为42-48%，进一步可以为43-47%，例如可以为40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%等；助剂的重量百分含量可以为30-45%，进一步可以为32-42%，进一步可以为35-40%，例如可以为30%、32%、34%、35%、36%、38%、40%、42%、44%、45%等。
上述掺杂剂主要由合适且适量的铝和/或铝的氧化物、镓和/或镓的氧化物、硅粉和驻极制得，各组分能充分发挥自己的优势，组分之间具有良好的配伍性和协同效果；并且通过合理调整和优化掺杂剂中各组分的用量，充分发挥各组分的配合作用，可提升掺杂剂浆料的综合性能，降低成本，形成的重掺杂区方阻均匀性好，杂质浓度分布平缓，方阻低，进而有利于提升电池的转换效率。
上述掺杂剂的制备可以将各原料混合均匀，即可得到掺杂剂。
优选的，在一些实施例中，在制备完掺杂剂之后，采用丝网印刷的方式，在氧化层表面上的至少一个区域涂覆所制得的掺杂剂；其中印刷形成的掺杂剂图案（印刷栅线）的线宽大于所述电极宽度5μm-20μm。
该掺杂剂中，镓和/或镓的氧化物在硅中的分凝系数约为0.008，远低于硼元素的约为0.8的分凝系数，在进行重掺杂时浓度更容易控制。而且，铝、镓的扩散系数均大于硼的扩散系数，采用铝、镓混合的方式，结合铝的扩散系数大于镓，且铝、镓浓度分布较平缓等优点，可以达到所要求的结深，提高太阳能电池的光电转换效率。
步骤S500、对掺杂剂图案进行激光掺杂处理，以在轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区（P++区）。
在丝网印刷之后，对半导体衬底进行激光掺杂处理，可以将铝和/或铝的氧化物、镓和/或镓的氧化物熔融至硅中，从而制备得到选择性发射极结构。选择性发射极结构减少了复合效应，因此可以有效提高光电转化效率。
需要说明的是，本发明实施例对于激光掺杂处理的具体操作参数不作限定，可以根据实际情况进行适应性的调控。例如可以在氮气氛围内使用高功率激光进行处理。示例性的，该激光波长可以为520-540nm，功率可以为18-22W，光斑大小由扩束镜调整，一般为35-75μm。
该制备方法不需要昂贵的设备，工艺相对简单。
优选的，在一些实施例中，所述重掺杂区的方阻为40-90ohm/sq，例如可以为40ohm/sq、50ohm/sq、60ohm/sq、70ohm/sq、80ohm/sq、90ohm/sq等。
所述重掺杂区的掺杂浓度为1×1020-8×1020 cm-3，例如可以为1×1020 cm-3、2×1020 cm-3、3×1020 cm-3、4×1020 cm-3、5×1020 cm-3、6×1020 cm-3、7×1020 cm-3、8×1020 cm-3等。
所述重掺杂区的掺杂深度为0.3-1.2μm，例如可以为0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm等。
综合以上描述可知，本发明实施例提供的选择性发射极的制备方法，操作流程简单，降低了SE技术的复杂性，生产成本低，而且能够形成选择性发射极，提高了太阳能电池的光电转换效率，有利于SE电池的大规模生产。
请参阅图3和图4所示，本发明的实施例还提供一种具有选择性发射极的太阳能电池，其中，选择性发射极采用上述选择性发射极的制备方法制备而成。
具体地，如图3所示，本发明的实施例提供的具有选择性发射极的太阳能电池，包括半导体衬底1和选择性发射极，选择性发射极与半导体衬底1形成PN结结构，其中，选择性发射极具有轻掺杂区2和重掺杂区3，轻掺杂区2包括第一掺杂元素，重掺杂区3包括第一掺杂元素、第二掺杂元素和/或第三掺杂元素，第一掺杂元素、第二掺杂元素和第三掺杂元素为同族元素。
可以理解，该重掺杂区3可以具有多个，多个重掺杂区3平行排列，图3仅是示意性的示出重掺杂区3，并不构成对重掺杂区3的数量的限制。该重掺杂区3包括第一掺杂元素、第二掺杂元素和/或第三掺杂元素是指，重掺杂区3可以包括第一掺杂元素和第二掺杂元素，或可以包括第一掺杂元素和第三掺杂元素，或可以包括第一掺杂元素、第二掺杂元素和第三掺杂元素。较佳的，重掺杂区3包括第一掺杂元素、第二掺杂元素和第三掺杂元素。
上述轻掺杂区2是指，在形成重掺杂区3时，轻掺杂层中未被涂覆掺杂剂并进行掺杂处理的区域。也就是，该轻掺杂层的部分进行重掺杂，形成重掺杂区，其余部分未进行重掺杂，为轻掺杂区。
可选的，该具有选择性发射极的太阳能电池中，半导体衬底1为N型半导体衬底，轻掺杂层为P型轻掺杂层，轻掺杂区2为P+区，重掺杂区3为P++区。
示例性的，该具有选择性发射极的太阳能电池的结构可以如图4所示，包括：N型半导体衬底1，位于N型半导体衬底1正面的轻掺杂区2、重掺杂区3、正面钝化层和/或减反层4、正面电极5，以及位于N型半导体衬底1背面的背面钝化层6和背面电极7。
需要说明的是，本发明实施例对于该具有选择性发射极的太阳能电池的具体结构不作限定，以上示例性的列举出一种具有选择性发射极的太阳能电池的结构，然而，在其他实施例中，该具有选择性发射极的太阳能电池还可以具由其他结构形式。
可选的，该具有选择性发射极的太阳能电池中，第一掺杂元素为硼；第二掺杂元素和第三掺杂元素分别包括铝、镓、铟或铊中的一种。
可选的，该具有选择性发射极的太阳能电池中，第二掺杂元素为铝，第三掺杂元素为镓；形成重掺杂区的掺杂剂包括铝和/或铝的氧化物、镓和/或镓的氧化物、硅粉和助剂。
可选的，该具有选择性发射极的太阳能电池中，形成重掺杂区的掺杂剂包括以下重量百分含量的组分：铝和/或铝的氧化物1%-5%、镓和/或镓的氧化物2%-10%、硅粉40%-50%和助剂30%-45%。
可选的，该具有选择性发射极的太阳能电池中，轻掺杂层的方阻为100-260ohm/sq。
可选的，该具有选择性发射极的太阳能电池中，重掺杂区的方阻为40-90ohm/sq；和/或，重掺杂区的掺杂浓度为1×1020-8×1020 cm-3；和/或，重掺杂区的掺杂深度为0.3-1.2μm。
应当理解的是，本发明的太阳能电池与前述的太阳能电池选择性发射极的制备方法是基于同一发明构思的，因而至少具有与上述太阳能电池选择性发射极的制备方法相同的优势，在此不再赘述。
为了便于理解本发明，下面结合具体实施例对本发明的效果和制备方法进一步说明，但本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
S100、提供N型半导体衬底，对该N型半导体衬底的表面进行制绒。
S200、在具有N型半导体衬底的表面进行硼扩散，以形成P型轻掺杂层，该P型轻掺杂层的方阻为100-260ohm/sq。
S300、在室温下采用臭氧氧化的方式，在P型轻掺杂层的表面形成氧化层，该氧化层的厚度为0.1-0.3nm。
S400、制备掺杂剂，该掺杂剂包括以下重量百分含量的组分：铝和/或铝的氧化物1%-5%、镓和/或镓的氧化物2%-10%、硅粉40%-50%和助剂30%-45%；
采用丝网印刷的方式，在氧化层表面上的至少一个区域涂覆所制得的掺杂剂，其中印刷形成的掺杂剂图案的宽度为25μm-35μm。
S500、对掺杂剂图案进行激光掺杂处理，以在轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区。该重掺杂区的方阻为60-75ohm/sq，测试电极栅线区域ECV表面浓度为3×1020-5×1020 cm-3。
经测试，该具有选择性发射极的太阳能电池的转换效率较常规的太阳能电池的转换效率增加了0.35。
实施例2
S100、提供N型半导体衬底，对该N型半导体衬底的表面进行制绒。
S200、在具有N型半导体衬底的表面进行硼扩散，以形成P型轻掺杂层，该P型轻掺杂层的方阻为100-260ohm/sq。
S300、在室温下采用臭氧氧化的方式，在P型轻掺杂层的表面形成氧化层，该氧化层的厚度为0.2-0.4nm。
S400、制备掺杂剂，该掺杂剂包括以下重量百分含量的组分：铝和/或铝的氧化物1%-5%、镓和/或镓的氧化物2%-10%、硅粉40%-50%和助剂30%-45%；
采用丝网印刷的方式，在氧化层表面上的至少一个区域涂覆所制得的掺杂剂，其中印刷形成的掺杂剂图案的宽度为35μm-50μm。
S500、对掺杂剂图案进行激光掺杂处理，以在轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区。该重掺杂区的方阻为75-90ohm/sq，测试电极栅线区域ECV表面浓度为3×1020-5×1020 cm-3。
经测试，该具有选择性发射极的太阳能电池的转换效率较常规的太阳能电池的转换效率增加了0.2。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
需要指出的是，本专利申请文件的一部分包含受著作权保护的内容。除了对专利局的专利文件或记录的专利文档内容制作副本以外，著作权人保留著作权。

Claims (10)

1.一种太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在具有第一极性的半导体衬底的表面进行第一掺杂元素的扩散，以形成具有第二极性的轻掺杂层；
在所述轻掺杂层的表面形成氧化层；
在所述氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂并进行掺杂处理，以在所述轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区；
其中，所述掺杂剂至少包括第二掺杂元素、第二掺杂元素的氧化物、第三掺杂元素和第三掺杂元素的氧化物中的一种或多种，所述第一掺杂元素、所述第二掺杂元素和所述第三掺杂元素为同族元素；
其中，所述氧化层表面上的至少一个区域与所述太阳能电池的至少一个电极区域相对应。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，在所述轻掺杂层的表面形成氧化层包括：
采用臭氧氧化或者热氧氧化的方式，在所述轻掺杂层的表面形成所述氧化层，所述氧化层的厚度为0.05nm-3nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，在所述氧化层表面上的至少一个区域涂覆掺杂剂并进行掺杂处理，以在所述轻掺杂层中形成至少一个重掺杂区包括：
采用丝网印刷的方式，在所述氧化层表面上的至少一个区域涂覆所述掺杂剂，其中所述印刷形成的掺杂剂图案的线宽大于所述电极宽度5μm-20μm；
对所述掺杂剂图案进行激光掺杂处理，以在所述轻掺杂层中形成所述至少一个重掺杂区。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，所述具有第一极性的半导体衬底为N型半导体衬底，所述具有第二极性的轻掺杂层为P型轻掺杂层。
5.根据权利要求1-4任一项所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂元素为硼；
所述第二掺杂元素和所述第三掺杂元素分别包括铝、镓、铟或铊中的一种。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，所述第二掺杂元素为铝，所述第三掺杂元素为镓；
所述掺杂剂包括铝和/或铝的氧化物、镓和/或镓的氧化物、硅粉和助剂。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂包括以下重量百分含量的组分：
铝和/或铝的氧化物1%-5%、镓和/或镓的氧化物2%-10%、硅粉40%-50%和助剂30%-45%。
8.根据权利要求1-4任一项所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，所述轻掺杂层的方阻为100-260ohm/sq；所述重掺杂区的方阻为40-90ohm/sq；
和/或，所述重掺杂区的掺杂浓度为1×1020-8×1020 cm-3；
和/或，所述重掺杂区的掺杂深度为0.3-1.2μm。
9.一种具有选择性发射极的太阳能电池，其特征在于，所述选择性发射极采用权利要求1-8任一项所述的选择性发射极的制备方法制备而成。
10.一种具有选择性发射极的太阳能电池，包括半导体衬底和选择性发射极，其特征在于，所述选择性发射极与所述半导体衬底形成PN结结构，其中，所述选择性发射极具有轻掺杂区和重掺杂区，所述轻掺杂区包括第一掺杂元素，所述重掺杂区包括所述第一掺杂元素、第二掺杂元素和第三掺杂元素，所述第一掺杂元素、所述第二掺杂元素和所述第三掺杂元素为同族元素。
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