CN112133794A - 一种太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池的制作方法，包括：在P型硅基底的背面上进行硼掺杂后，在背面上形成保护层；去除P型硅基底的正面和侧面上形成的非必要掺杂区后，在背面和侧面上形成用于阻挡磷离子的隔离层；在P型硅基底的正面上进行磷掺杂；去除隔离层和保护层；在正面上形成正面电极；在背面上形成背面电极。本发明公开了一种太阳能电池。本发明解决了现有技术的形成铝背场区时的高温引起硅基底的表面上出现裂痕的问题。

Description

一种太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种能够减少pn结的受损可能性的电池制作方法。

背景技术

在硅太阳能电池的制作过程中比较重要的环节就是，在P型硅基底上进行磷掺杂，以形成pn结的步骤。但是，由于现有的掺杂工艺本身的限制，无法保证掺杂离子仅扩散在目标区域内。因此在实际掺杂过程中可以发现，掺杂离子不仅扩散在目标区域内(例如：正面)，而且还扩散在P型硅基底的其他表面上(例如：背面或侧面)，从而形成非必要掺杂区。

如果保留该非必要掺杂区的话，在太阳能电池的正面上收集的光生电子会沿着该非必要掺杂区直接传输至太阳能电池的背面，从而造成太阳能电池的内部短路，因此有必要去除非必要掺杂区。

目前，去除非必要掺杂区时，通常会采用碱性溶液来刻蚀硅基底的背面和侧面。但是该过程中，碱性溶液可能会绕流到硅基底的正面，从而损坏硅基底正面的pn结。

此外，硅太阳能电池的背场区通常是在硅基底的背面上印刷铝浆后烧结而成。但是，烧结铝浆的过程中，烧结时的高温会导致硅基底的表面上出现裂痕，从而降低太阳能电池的品质。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

在本发明的一方面提供了一种太阳能电池的制作方法，所述制作方法包括：

在P型硅基底的背面上进行硼掺杂后，在所述背面上形成保护层；

去除所述P型硅基底的正面和侧面上形成的非必要掺杂区后，在所述背面和所述侧面上形成用于阻挡磷离子的隔离层；

在所述P型硅基底的正面上进行磷掺杂；

去除所述隔离层和所述保护层；

在所述正面上形成正面电极；

在所述背面上形成背面电极。

优选地，去除所述隔离层和所述保护层之前，所述制作方法还包括：

对所述正面的即将形成所述正面电极的区域进行二次磷掺杂，以形成选择性发射区。

优选地，在所述正面上形成所述正面电极之前，所述制作方法还包括：在所述正面上形成增透层。

优选地，在所述正面上形成所述正面电极的方法包括：

在所述增透层上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆，使所述银浆刻穿所述增透层后与所述选择性发射区进行接触；

固化所述银浆，以形成所述正面电极。

优选地，在所述背面上形成背面电极之前，所述制作方法还包括：在所述背面上形成钝化层。

优选地，在所述背面上形成背面电极的方法包括：

在所述钝化层上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆，使所述银浆刻穿所述钝化层后与所述背面进行接触；

固化所述银浆，以形成所述背面电极。

优选地，所述隔离层由二氧化硅或者氮化硅制成，所述溶解液为氢氟酸溶液。

优选地，在所述P型硅基底的正面上进行磷掺杂之前，所述制作方法还包括：

在室温条件下，采用体积比为5％～15％的氢氧化钠溶液，对所述正面进行30秒～120秒的清洗；

对清洗后的所述正面进行制绒。

优选地，在所述P型硅基底的背面上进行硼掺杂之前，所述制作方法还包括：

将所述P型硅基底浸泡在体积比为2％～5％的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液与去离子水的混合溶液中进行抛光；

其中，所述混合溶液的温度为70℃～80℃，抛光时间为3分钟～5分钟。

在本发明的另一方面提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池由上述的制作方法来制作。

采用本发明提供的制作方法来制作太阳能电池时，在背面上进行硼掺杂的方式来形成了背场区，由于硼掺杂的工艺温度相对于现有的烧结铝浆的工艺温度较低，因此可以防止硅基底上出现裂痕的问题。与此同时，由于在硅基底正面的磷掺杂之前，预先进行碱刻蚀来去除了硼掺杂时形成的非必要掺杂区，而且在进行硅基底正面的磷掺杂之前，在硅基底的背面和侧面上预先形成了用于阻挡磷离子掺入的隔离层，以此防止了非必要掺杂区再次产生。因此正面pn结形成之后，不需要进行碱刻蚀来去除非必要掺杂区的过程，从而避免了正面pn结的损伤。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的太阳能电池的制作方法的流程图；

图2a至图2d是根据本发明的实施例的太阳能电池的制程图；

图3a至图3c是根据本发明的另一实施例的太阳能电池的制程图；

图4a至图4b是根据本发明的又一实施例的太阳能电池的制程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

此外，将理解的是，所谓硅基底的正面是指，所述硅基底的将成为受光面的表面；所谓硅基底的背面是指，所述硅基底的与所述正面相对且将成为背光面的表面；所谓硅基底的侧面是指，所述硅基底的用于连接所述正面和所述背面的表面。

如背景技术中所述，目前常用的太阳能电池的制作方法，在实际制作过程中具有损伤pn结的风险。

针对上述的技术问题，根据本发明的实施例提供了能够减少pn结的受损可能性的太阳能电池的制作方法，具体如下。

实施例1

本实施例提供了一种太阳能电池的制作方法，如图1以及图2a至图2d所示，所述制作方法包括：

步骤S1、在P型硅基底1的背面1b上进行硼掺杂A后，在所述背面1b上形成保护层2。具体地，采用硼掺杂A炉来进行所述背面1b上的硼掺杂A后，利用等离子体增强化学气相沉积工艺在硼掺杂A后的所述背面1b上沉积氮化硅层，以形成所述保护层2。

步骤S2、去除所述P型硅基底1的正面1a和侧面1b上形成的非必要掺杂区后(图中未示出)，在所述背面1b和所述侧面1b上形成用于阻挡磷离子的隔离层3。具体地，采用碱性溶液刻蚀所述背面1b和所述侧面1b上形成的非必要掺杂区后，采用等离子体增强化学气相沉积工艺，在所述P型硅基底1的背面1b和侧面1b上沉积氮化硅层或者二氧化硅层，以形成所述隔离层3。

步骤S3、在所述P型硅基底1的正面1a上进行磷掺杂，以形成正面1a的pn结。具体地，采用离子注入工艺进行磷离子的掺杂。其中，磷离子的注入量为1×10¹⁵cm^-2～1×10¹⁵cm^-2，磷离子的加速电压为5Kv～20Kv。

步骤S4、采用溶解液去除所述隔离层3和所述保护层2(如图2c所示)。具体地，在室温条件下，把磷掺杂后的所述P型硅基底1在体积比为50％～80％的氢氟酸溶液中浸泡120秒～300秒。

步骤S5、在所述正面1a上形成正面电极11。

步骤S6、在所述背面1b上形成背面电极12。

本实施例提供的太阳能电池的制作方法中，在背面1b上进行硼掺杂A的方式来形成了背场区，由于硼掺杂A的工艺温度相对于现有的烧结铝浆的工艺温度较低，因此可以防止硅基底上出现裂痕的问题。而且，在硅基底正面1a的磷掺杂之前，预先进行碱刻蚀来去除了硼掺杂A时形成的非必要掺杂区，而且在进行硅基底正面1a的磷掺杂之前，在硅基底的背面1b和侧面1b上预先形成了用于阻挡磷离子掺入的隔离层3，以此防止了非必要掺杂区再次产生。因此正面1apn结形成之后，不需要进行碱刻蚀来去除非必要掺杂区的过程，从而避免了正面1apn结的损伤。

在本实施例中，优选地，在所述P型硅基底1的正面1a上进行磷掺杂之前，所述制作方法还包括：

步骤S21、在室温条件下，采用体积比为5％～15％的氢氧化钠溶液，对所述正面1a进行30秒～120秒的清洗。

步骤S22、对清洗后的所述正面1a进行制绒。

在本实施例中，较佳地，在所述P型硅基底1的背面1b上进行硼掺杂A之前，所述制作方法还包括：

步骤S0、将所述P型硅基底1浸泡在体积比为2％～5％的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液与去离子水的混合溶液中进行抛光。其中，所述混合溶液的温度为70℃～80℃，抛光时间为3分钟～5分钟。

实施例2

与实施例1不同的是，在本实施例中，去除所述保护层2和所述隔离层3之前，所述制作方法还包括：

步骤S21、如图3a所示，对所述正面1a的即将形成所述正面电极11的区域进行二次磷掺杂，以形成选择性发射区B。

在本实施例中，所述选择性发射区B形成之后，再进行所述保护层2和所述隔离层3的去除。本实施例中，所述正面电极11将形成在所述选择性发射区B上，以此形成了选择性发射极。这样的方式有利于提高太阳能电池的开路电压，降低少子的复合几率，进而提高太阳能电池的光电转换效率。

较佳地，为了进一步提高太阳能电池的光电转换效率，本实施例中，在所述正面1a上形成所述正面电极11之前，如图3b所示，在所述正面1a上还可以形成增透层4。所述增透层4由氮化硅制成。其中，为了实现后续形成的所述正面电极11与所述选择性发射区B进行接触，本实施例中，如图3c所示，在所述增透层4上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆。所述腐蚀性溶剂含有氢氟酸，因此可以使所述银浆刻穿所述增透层4后与所述选择性发射区B进行接触。之后固化所述银浆，以形成所述正面电极11。应当理解的是，由于氢氟酸不会与硅基底发生反应，因此所述含有腐蚀性溶剂的银浆与所述选择性发射区B进行接触后，不会对所述选择性发射区B造成影响。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例中，在所述背面1b上形成背面电极12之前，所述制作方法还包括：

如图4a所示，采用等离子体增强化学气相沉积工艺在所述背面1b上依序层叠沉积氧化铝层和氮化硅层，以形成钝化层5。

在本实施例中，所述钝化层5形成之后，如图4b所示，在所述钝化层5上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆，使所述银浆刻穿所述钝化层5后与所述背面1b进行接触，之后固化所述银浆，以形成所述背面电极12。

本实施例中，通过上述方式形成了PERC(Passivated Emitter and Rear Cell：钝化发射极和背面电池)电池结构。PERC电池结构能够减少背面少子的复合几率，有利于提高太阳能电池的光电转换效率。

实施例4

本实施例提供了一种太阳能电池，该太阳能电池由实施例1至3任一所述的制作方法来制作。

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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

在P型硅基底的背面上进行硼掺杂后，在所述背面上形成保护层；

去除所述P型硅基底的正面和侧面上形成的非必要掺杂区后，在所述背面和所述侧面上形成用于阻挡磷离子的隔离层；

在所述P型硅基底的正面上进行磷掺杂；

去除所述隔离层和所述保护层；

在所述正面上形成正面电极；

在所述背面上形成背面电极。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，去除所述隔离层和所述保护层之前，所述制作方法还包括：

对所述正面的即将形成所述正面电极的区域进行二次磷掺杂，以形成选择性发射区。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，在所述正面上形成所述正面电极之前，所述制作方法还包括：在所述正面上形成增透层。

4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，在所述正面上形成所述正面电极的方法包括：

在所述增透层上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆，使所述银浆刻穿所述增透层后与所述选择性发射区进行接触；

固化所述银浆，以形成所述正面电极。

5.根据权利要求1至4任一所述的制作方法，其特征在于，在所述背面上形成背面电极之前，所述制作方法还包括：在所述背面上形成钝化层。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在所述背面上形成背面电极的方法包括：

在所述钝化层上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆，使所述银浆刻穿所述钝化层后与所述背面进行接触；

固化所述银浆，以形成所述背面电极。

7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述隔离层由二氧化硅或者氮化硅制成，所述溶解液为氢氟酸溶液。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述P型硅基底的正面上进行磷掺杂之前，所述制作方法还包括：

在室温条件下，采用体积比为5％～15％的氢氧化钠溶液，对所述正面进行30秒～120秒的清洗；

对清洗后的所述正面进行制绒。

9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述P型硅基底的背面上进行硼掺杂之前，所述制作方法还包括：

将所述P型硅基底浸泡在体积比为2％～5％的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液与去离子水的混合溶液中进行抛光；

其中，所述混合溶液的温度为70℃～80℃，抛光时间为3分钟～5分钟。

10.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池由权利要求1至9任一所述的制作方法来制作。

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