CN112186074A - 一种选择性发射极制备方法、太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了选择性发射极制备方法，包括获得N型硅片，并在N型硅片的正面沉积掩膜层；在掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口；对具有窗口的N型硅片进行扩散处理，以在具有窗口的N型硅片对应窗口的位置形成重掺杂区；去除掩膜层；对去除掩膜层后的N型硅片进行扩散处理，以在去除掩膜层后的N型硅片的正面形成轻掺杂区，得到选择性发射极。本申请通过形成掩膜层和两次扩散处理在N型硅片表面形成选择性发射极，重掺杂区方阻低，金属‑半导体接触电阻小，轻掺杂区的方阻高，复合速率小，短波响应好，使得太阳能电池的效率提升，且整个制备过程不引入任何杂质，也不需要额外增加其他设备，便于生产。本申请还提供一种太阳能电池及其制备方法。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种选择性发射极制备方法、太阳能电池及其制备方法。
背景技术
在能源与环境的双重危机下，太阳能作为一种绿色清洁、储量无限、使用免费的新能源成为研究的热点。N型太阳能电池是一种高效电池，目前N型太阳能电池的发射极通常采用均匀结，方阻为80Ω/sq～110Ω/sq，复合速率偏高，短波响差，并且金属-半导体接触电阻较高，使得太阳能电池效率较低。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种选择性发射极制备方法、太阳能电池及其制备方法，以降低选择性发射极的复合速率，提升太阳能电池的效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种选择性发射极制备方法，，包括：
获得N型硅片，并在所述N型硅片的正面沉积掩膜层；
在所述掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口；
对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理，以在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置形成重掺杂区；
去除所述掩膜层；
对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行扩散处理，以在去除所述掩膜层后的所述N型硅片的正面形成轻掺杂区，得到选择性发射极。
可选的，所述对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理，以在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置形成重掺杂区包括：
在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置沉积掺杂源；
对所述掺杂源进行推进处理，形成所述重掺杂区。
可选的，所述对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行扩散处理，以在去除所述掩膜层后的所述N型硅片的正面形成轻掺杂区包括：
对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行氧化处理，得到氧化后硅片；
在所述氧化后硅片的正面沉积掺杂源，并对所述掺杂源进行推进处理，得到处理后硅片；
对所述处理后硅片进行氧化处理，形成所述轻掺杂区。
可选的，所述在所述掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口之后，还包括：
利用碱溶液对具有所述窗口的所述N型硅片进行预处理；
利用氢氟酸溶液对预处理后的所述N型硅片进行再处理；
相应的，所述对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理包括：
对再处理后的所述N型硅片进行扩散处理。
可选的，所述掩膜层为氮氧化硅层或者氮化硅层。
可选的，所述去除所述掩膜层包括：
利用氢氟酸溶液去除所述掩膜层。
可选的，所述获得N型硅片之前，还包括：
对所述N型硅片进行制绒处理。
本申请还提供一种太阳能电池制备方法，包括：
通过上述任一种所述的选择性发射极制备方法在N型硅片上制备选择性发射极；
在所述N型硅片的背面依次形成隧穿氧化层、掺杂多晶硅层、第一减反层；
在所述N型硅片的正面依次形成钝化层和第二减反射层；
在所述N型硅片的正面形成第一电极，背面形成第二电极。
本申请还提供一种太阳能电池，包括：
具有选择性发射极的N型硅片，所述选择性发射极由上述任一种所述的选择性发射极制备方法制得；
在所述N型硅片的正面依次层叠的钝化层、第二减反射层、第一电极；
在所述N型硅片的背面依次层叠的隧穿氧化层、掺杂多晶硅层、第一减反层、第二电极。
可选的，所述第一减反层和所述第二减反层为氮化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层复合膜层中的任一种。
本申请所提供的一种选择性发射极制备方法，包括获得N型硅片，并在所述N型硅片的正面沉积掩膜层；在所述掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口；对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理，以在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置形成重掺杂区；去除所述掩膜层；对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行扩散处理，以在去除所述掩膜层后的所述N型硅片的正面形成轻掺杂区，得到选择性发射极。
可见，本申请中的选择性发射极制作方法通过在N型硅片的正面沉积掩膜层，对掩膜层进行开窗处理后，对N型硅片进行扩散处理，形成重掺杂区，去除掩膜层后，再次对N型硅片进行扩散处理，形成轻掺杂区，即本申请通过形成掩膜层和两次扩散处理在N型硅片表面形成选择性发射极，重掺杂区方阻低，金属-半导体接触电阻小，轻掺杂区的方阻高，复合速率小，短波响应好，使得太阳能电池的效率提升，并且，整个制备过程不会引入任何杂质，也不需要额外增加其他设备，非常便于生产。
此外，本申请还提供一种太阳能电池及其制备方法。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种选择性发射极制备方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的另一种选择性发射极制备方法的流程图；
图3为本申请实施例所提供的一种太阳能电池制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，目前N型太阳能电池的发射极通常采用均匀结结构，复合速率偏高，短波响低，并且金属-半导体接触复合较高，使得太阳能电池效率较低。
有鉴于此，本申请提供了一种选择性发射极制备方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种选择性发射极制备方法的流程图，该方法包括：
步骤S101：获得N型硅片，并在所述N型硅片的正面沉积掩膜层。
需要说明的是，正面即为接受光照的表面。
需要指出的是，本申请中对掩膜层不做具体限定，视情况而定。例如，所述掩膜层为氮氧化硅层或者氮化硅层。其中，掩膜层的厚度范围为50nm～100nm，包括端点值。
步骤S102：在所述掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口。
具体的，利用激光对掩膜层与金属栅线对应的位置进行开窗处理，形成窗口，窗口的宽度在50μm～200μm之间。
可以理解的是，窗口的底部止于N型硅片的表面。
步骤S103：对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理，以在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置形成重掺杂区。
可选的，所述对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理，以在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置形成重掺杂区包括：
步骤S1031：在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置沉积掺杂源。
可选的，掺杂源可以为三溴化硼(BBr3)。
具体的，掺杂源沉积参数如下：温度范围为870℃～900℃，沉积时间20min～30min，O2流量为50sccm～100sccm，BBr3流量为200sccm～500sccm。
步骤S1032：对所述掺杂源进行推进处理，形成所述重掺杂区。
具体的，推进温度为950℃～1000℃，推进时间为15min～30min。
重掺杂区的方阻为40Ω/sq～80Ω/sq，结深为0.7μm～1μm，通过调整上述沉积参数以及推进参数可以得到所需的方阻和结深。
步骤S104：去除所述掩膜层。
优选地，利用氢氟酸溶液去除所述掩膜层，当然也可以选用磷酸溶液。
步骤S105：对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行扩散处理，以在去除所述掩膜层后的所述N型硅片的正面形成轻掺杂区，得到选择性发射极。
可选的，所述对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行扩散处理，以在去除所述掩膜层后的所述N型硅片的正面形成轻掺杂区包括：
步骤S1051：对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行氧化处理，得到氧化后硅片。
具体的，本步骤中氧化温度为950℃～1000℃，氧化时间为30min，O2流量为5slm～10slm。
本步骤中氧化处理的目的是实现重掺杂区推结以及硼掺杂源浓度的调整，同时，形成硼硅玻璃层，以缓冲后续掺杂源扩散对重扩散的影响。
步骤S1052：在所述氧化后硅片的正面沉积掺杂源，并对所述掺杂源进行推进处理，得到处理后硅片。
可选的，掺杂源可以为三溴化硼(BBr3)。
具体的，掺杂源沉积参数如下：沉积温度为870℃～900℃，沉积时间10min～20min，O2流量50sccm～100sccm，BBr3流量为100sccm～200sccm；推进参数如下：推进温度为950℃～1000℃，推进时间为10min～20min。
通过调整上述沉积参数以及推进参数可以得到最终所需的方阻和结深。
步骤S1053：对所述处理后硅片进行氧化处理，形成所述轻掺杂区。
具体的，本步骤中氧化温度为950℃～1000℃，氧化时间为0min～60min，O2流量为5slm～10slm。
轻掺杂区方阻为100Ω/sq～200Ω/sq，结深为0.4μm～0.6μm，通过调整上述沉积参数以及推进参数可以得到所需的方阻和结深。
本步骤中氧化处理的目的是实现轻掺杂区推结以及硼掺杂源浓度的调整。
本申请中的选择性发射极制作方法通过在N型硅片的正面沉积掩膜层，对掩膜层进行开窗处理后，对N型硅片进行扩散处理，形成重掺杂区，去除掩膜层后，再次对N型硅片进行扩散处理，形成轻掺杂区，即本申请通过形成掩膜层和两次扩散处理在N型硅片表面形成选择性发射极，重掺杂区方阻低，金属-半导体接触电阻小，轻掺杂区的方阻高，复合速率小，短波响应好，使得太阳能电池的效率提升，并且，整个制备过程不会引入任何杂质，也不需要额外增加其他设备，非常便于生产。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述在所述掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口之后，还包括：
利用碱溶液对具有所述窗口的所述N型硅片进行预处理；
利用氢氟酸溶液对预处理后的所述N型硅片进行再处理；
相应的，所述对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理包括：
对再处理后的所述N型硅片进行扩散处理。
具体的，碱溶液包括但不限于氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液。氢氟酸溶液再处理的时间小于等于30秒。
利用激光对掩膜层进行开窗处理后，开窗深度不够时，可能会有部分掩膜或者颗粒残留在N型硅片表面，开窗过度时激光对会导致N型硅片表面发生损伤，利用碱溶液、氢氟酸溶液进行处理可以去除残留的掩膜或者颗粒，也能够去除N型硅片表面的损伤。
请参考图2，图2为本申请实施例所提供的另一种选择性发射极制备方法流程图，该方法包括：
步骤S201：对所述N型硅片进行制绒处理。
需要说明的是，本申请中对制绒方法不做具体限定，视情况而定。例如，可以采用湿法制绒或者干法制绒。
对N型硅片进行制绒，可以有效降低光线反射，提高短路电流，从而提高光电转换效率。
步骤S202：获得N型硅片，并在所述N型硅片的正面沉积掩膜层。
步骤S203：在所述掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口。
步骤S204：对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理，以在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置形成重掺杂区。
步骤S205：利用氢氟酸溶液去除所述掩膜层。
步骤S206：对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行扩散处理，以在去除所述掩膜层后的所述N型硅片的正面形成轻掺杂区，得到选择性发射极。
下面对选择性发射极制备方法进行具体介绍。
步骤1.对N型硅片进行制绒；
步骤2.在N型硅片正面制备一层氮化硅层，其厚度在50nm～100nm；
步骤3.对氮化硅层进行激光开窗，去掉金属栅线对应位置处的氮化硅层，开窗宽度为50μm～200μm；
步骤4.用碱溶液对开窗后N型硅片进行预处理，并用氢氟酸溶液再次处理；
步骤5.将经过碱溶液和氢氟酸溶液处理后的N型硅片置于扩散炉中，沉积BBr3，其中，沉积温度范围为870℃～900℃，沉积时间20min～30min，O2流量为50sccm～100sccm，BBr3流量为200sccm～500sccm
步骤6.推进BBr3，其中，推进温度为950℃～1000℃，推进时间为15min～30min，得到重掺杂区；
步骤7.采用HF溶液清洗去除氮化硅层，并进行烘干处理；
步骤8.将烘干后N型硅片置于扩散炉中，进行前氧化处理，其中，氧化温度为950℃～1000℃，氧化时间为30min，O2流量为5slm～10slm；
步骤9.沉积BBr3，其中，沉积温度为870℃～900℃，沉积时间10min～20min，O2流量50sccm～100sccm，BBr3流量为100sccm～200sccm；
步骤10.推进BBr3，其中，推进温度为950℃～1000℃，推进时间为10min～20min；
步骤11.进行后氧化处理，其中，氧化温度为950℃～1000℃，氧化时间为0min～60min，O2流量为5slm～10slm，得到轻掺杂区，完成硼扩散选择性发射极的制备，其中重掺杂区方阻为40Ω/sq～80Ω/sq，结深为0.7μm～1μm，轻掺杂区方阻为100Ω/sq～200Ω/sq，结深为0.4μm～0.6μm。
本申请还提供一种太阳能电池制备方法，请参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种太阳能电池制备方法流程图，该方法包括：
步骤S301：通过上述实施例所述的选择性发射极制备方法在N型硅片上制备选择性发射极。
步骤S302：在所述N型硅片的背面依次形成隧穿氧化层、掺杂多晶硅层、第一减反层。
步骤S303：在所述N型硅片的正面依次形成钝化层和第二减反射层。
步骤S304：在所述N型硅片的正面形成第一电极，背面形成第二电极。
需要说明的是，步骤S302至S304与现有相关技术一致，已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。
本实施例所提供的太阳能电池制备方法在N型硅片表面制备选择性发射极时，在N型硅片的正面沉积掩膜层，对掩膜层进行开窗处理后，对N型硅片进行扩散处理，形成重掺杂区，去除掩膜层后，再次对N型硅片进行扩散处理，形成轻掺杂区，即本申请通过形成掩膜层和两次扩散处理在N型硅片表面形成选择性发射极，重掺杂区方阻低，金属-半导体接触电阻小，轻掺杂区的方阻高，复合速率小，短波响应好，使得太阳能电池的效率提升，并且，整个制备过程不会引入任何杂质，也不需要额外增加其他设备，非常便于生产。
本申请还提供一种太阳能电池，包括：
具有选择性发射极的N型硅片，所述选择性发射极由如权利要求1至7任一项所述的选择性发射极制备方法制得；
在所述N型硅片的正面依次层叠的钝化层、第二减反射层、第一电极；
在所述N型硅片的背面依次层叠的隧穿氧化层、掺杂多晶硅层、第一减反层、第二电极。
具体的，所述第一减反层和所述第二减反层为氮化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层复合膜层中的任一种。钝化层为氧化铝层，隧穿氧化层为二氧化硅层，第一电极为银铝电极，第二电极为银电极。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的选择性发射极制备方法、太阳能电池及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种选择性发射极制备方法，其特征在于，包括：
获得N型硅片，并在所述N型硅片的正面沉积掩膜层；
在所述掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口；
对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理，以在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置形成重掺杂区；
去除所述掩膜层；
对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行扩散处理，以在去除所述掩膜层后的所述N型硅片的正面形成轻掺杂区，得到选择性发射极。
2.如权利要求1所述的选择性发射极制备方法，其特征在于，所述对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理，以在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置形成重掺杂区包括：
在具有所述窗口的所述N型硅片对应所述窗口的位置沉积掺杂源；
对所述掺杂源进行推进处理，形成所述重掺杂区。
3.如权利要求1所述的选择性发射极制备方法，其特征在于，所述对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行扩散处理，以在去除所述掩膜层后的所述N型硅片的正面形成轻掺杂区包括：
对去除所述掩膜层后的所述N型硅片进行氧化处理，得到氧化后硅片；
在所述氧化后硅片的正面沉积掺杂源，并对所述掺杂源进行推进处理，得到处理后硅片；
对所述处理后硅片进行氧化处理，形成所述轻掺杂区。
4.如权利要求1至3任一项所述的选择性发射极制备方法，其特征在于，所述在所述掩膜层与金属栅线对应的位置形成窗口之后，还包括：
利用碱溶液对具有所述窗口的所述N型硅片进行预处理；
利用氢氟酸溶液对预处理后的所述N型硅片进行再处理；
相应的，所述对具有所述窗口的所述N型硅片进行扩散处理包括：
对再处理后的所述N型硅片进行扩散处理。
5.如权利要求4所述的选择性发射极制备方法，其特征在于，所述掩膜层为氮氧化硅层或者氮化硅层。
6.如权利要求5所述的选择性发射极制备方法，其特征在于，所述去除所述掩膜层包括：
利用氢氟酸溶液去除所述掩膜层。
7.如权利要求6所述的选择性发射极制备方法，其特征在于，所述获得N型硅片之前，还包括：
对所述N型硅片进行制绒处理。
8.一种太阳能电池制备方法，其特征在于，包括：
通过如权利要求1至7任一项所述的选择性发射极制备方法在N型硅片上制备选择性发射极；
在所述N型硅片的背面依次形成隧穿氧化层、掺杂多晶硅层、第一减反层；
在所述N型硅片的正面依次形成钝化层和第二减反射层；
在所述N型硅片的正面形成第一电极，背面形成第二电极。
9.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
具有选择性发射极的N型硅片，所述选择性发射极由如权利要求1至7任一项所述的选择性发射极制备方法制得；
在所述N型硅片的正面依次层叠的钝化层、第二减反射层、第一电极；
在所述N型硅片的背面依次层叠的隧穿氧化层、掺杂多晶硅层、第一减反层、第二电极。
10.如权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一减反层和所述第二减反层为氮化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层复合膜层中的任一种。
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