CN112201575A - 一种选择性硼源掺杂方法及双面电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种选择性硼源掺杂方法，包括：提供一N型硅片；对N型硅片制绒处理；在N型硅片的正面对应栅电极的部位，采用丝网印刷的方式印刷纳米硼浆；将印刷有纳米硼浆的N型硅片烘干；将烘干后的N型硅片放入扩散炉，进行硼扩散处理。本发明通过采用丝网印刷纳米硼浆的方式，在栅电极对应的位置印刷一层纳米硼浆，然后进行烘干，将烘干后的N型硅片放入扩散炉，通入硼源进行硼扩，即可一步实现硼面掺杂及硼选择性掺杂。相比采用激光掺杂的方式，依据本发明的方法制备的掺杂体方阻及均匀性不再受制于磷硅玻璃或者硼硅玻璃的分布是否均匀，不仅减少了工艺节拍，而且降低了掺杂工序的工艺成本，有利于降低电池成本。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种选择性硼源掺杂方法及双面电池的制备方法。
背景技术
提高产品的行业竞争力的重要途径之一是提升电池的光电转换效率。发射极掺杂浓度对于太阳电池转换效率的影响是双面的，如果采用高浓度的掺杂，可以减小硅片和电极之间的接触电阻，降低电池的串联电阻，但是高的掺杂浓度会导致载流子复合变大，少子寿命降低，影响电池的开路电压和短路电流；然而，如果采用低浓度的掺杂，可以降低表面载流子复合，提高少子寿命，但是必然会导致硅片和电极之间的接触电阻增大，影响电池的串联。
选择性发射极技术可以很好地解决前面提及的这一矛盾。该技术是在金属栅线与硅片接触位置及其附近进行高浓度掺杂，而在电极以外的区域进行低浓度掺杂。此技术不仅降低了硅片和电极之间的接触电阻，而且降低了表面的复合，提高了少子寿命。
目前的硼掺杂技术主要有BBr3高温扩散、离子注入技术、激光掺杂技术。其中，BBr3高温扩散采用高温工艺，能耗大，毒性强，同时存在绕扩问题；离子注入技术可以实现精确可控的掺杂，均匀性好，虽然具有很好的发展前景，但制造设备昂贵，导致电池制造成本偏高，尚未大规模应用于光伏电池生产。目前，选择性发射极的工艺通常采用激光掺杂的方法实现，针对于金属接触位置的选择性掺杂，传统的发射极选择性掺杂需要分两步实现，一般先利用扩散后的PSG(磷硅玻璃)或者BSG(硼硅玻璃)作为掺杂源，再采用激光掺杂的方式实现选择硼掺杂，由于该方法制备的掺杂体方阻及均匀性均受制于PSG、BSG的分布是否均匀，但PSG、BSG的分布均匀性往往难以保证，因此工艺精度较难控制，实现成本较高，极易导致硼选择性掺杂均匀性差，进而影响电极位置的接触电阻。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种选择性硼源掺杂方法及双面电池的制备方法，既不需要昂贵的工艺设备，又能一次实现面掺杂和局部重掺杂，避免掺杂体方阻及均匀性缺陷，降低掺杂工序的工艺成本，从而降低电池成本。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种选择性硼源掺杂方法，包括：
S01、提供一硅片；
S02、对硅片制绒处理；
S03、在硅片的正面对应栅电极的部位，采用丝网印刷的方式印刷纳米硼浆；
S04、将印刷有纳米硼浆的硅片烘干；
S05、将烘干后的硅片放入扩散炉，进行硼扩散处理。
作为其中一种实施方式，所述步骤S03中，丝网印刷形成的纳米硼浆的厚度为1～2μm。
作为其中一种实施方式，所述步骤S04中，烘干的过程为：在温度范围为170℃～230℃的条件下，烘干1min～3min。
作为其中一种实施方式，所述步骤S05中，将烘干后的硅片放入扩散炉后，在进行硼扩散处理前，还包括：
在扩散炉内温度为820℃～850℃的条件下，通入氧气和氮气，对烘干后的硅片进行氧化。
作为其中一种实施方式，对烘干后的硅片进行氧化的过程中，氧气的占比为氮气的10％，氧化时间为1h。
作为其中一种实施方式，所述步骤S05中，进行硼扩散处理的硼源为BBr3，通过氮气作为载气通入扩散炉管中进行硼扩散。
作为其中一种实施方式，所述步骤S05中，在扩散炉管中进行硼扩散的温度为850℃～950℃，扩散时长为50min～130min。
作为其中一种实施方式，所述步骤S05中，进行硼扩散处理的过程中，分多次通入硼源，并在每次通入硼源后分别利用氮气推进预定时长，且随着通入硼源的次数增加，所述扩散炉管中的温度递增。
作为其中一种实施方式，所述步骤S05中，进行硼扩散处理的过程包括：
第一次通入硼源：在850℃～860℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min；
第二次通入硼源：在870℃～880℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min；
第三次通入硼源：在890℃～900℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min。
本发明的另一目的在于提供一种双面电池的制备方法，包括采用一种所述的选择性硼源掺杂方法制备发射极。
本发明通过采用丝网印刷纳米硼浆的方式，在栅电极对应的位置印刷一层纳米硼浆，然后进行烘干，将烘干后的N型硅片放入扩散炉，通入硼源进行硼扩，即可一步实现硼面掺杂及硼选择性掺杂。因此，不必再利用扩散后的磷硅玻璃或者硼硅玻璃作为掺杂源采用激光掺杂的方式实现掺杂，依据本发明的方法制备的掺杂体方阻及均匀性不再受制于磷硅玻璃或者硼硅玻璃的分布是否均匀，不仅减少了工艺节拍，而且采用常规的设备即可完成，降低了掺杂工序的工艺成本，有利于降低电池成本。
附图说明
图1为本发明实施例的选择性硼源掺杂方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参阅图1，本发明实施例提供了一种选择性硼源掺杂方法，本实施例中，以制备N-PERT电池(PassivatedEmitter，RearTotally-diffusedcell，钝化发射极背表面全扩散电池)为例进行说明，选择性硼源掺杂方法主要包括：
S01、提供一硅片。
N-PERT电池中，硅片为N型硅片，其作为电池的制作衬底。可选地，硅片的厚度为120～250um。
S02、对硅片制绒处理。
在一种可选的实施方式中，可以采用化学清洗对硅片表面进行结构化处理，以在硅片表面形成倒金字塔的绒面，从而减少表面反射，提高硅片内部的光吸收。同时，化学清洗还可以去除硅片表面的损伤层及杂质，确保硅晶体表面的洁净程度，避免硅晶体表面的杂质在后续高温扩散过程中进入硅片内部形成复合中心，对电池性能产生不利影响。
具体地，结构化处理的过程可以是先将硅片在氢氧化钠及双氧水的混合液中进行超声清洗，再利用氢氧化钠和制绒添加剂的混合液对硅片的正面和背面进行处理，制备出具有均匀大小的金字塔形状的陷光结构，从而提高所制作的双面电池的陷光性，增加太阳光的利用率。随后分别用盐酸和氢氟酸混合液、去离子水对硅片进行漂洗。
S03、在硅片的正面对应栅电极的部位，采用丝网印刷的方式印刷纳米硼浆。
将纳米硼浆搅拌均匀，并将其采用丝网印刷的方式形成在N型硅片的正面，对应于N型硅片上与金属栅电极线接触的区域。在一种可选的实施方式中，丝网印刷形成的纳米硼浆的厚度为1～2μm。
S04、将印刷有纳米硼浆的硅片烘干。
优选地，本过程是在温度范围为170℃～230℃的条件下，烘干1min～3min。
S05、将烘干后的硅片放入扩散炉，进行硼扩散处理。
将烘干后的硅片放入扩散炉后，在进行硼扩散处理前，还需要在扩散炉内温度为820℃～850℃的条件下，通入氧气和氮气，以对烘干后的硅片进行氧化，在硅片表面形成氧化层，氧化层的厚度为6～10nm。
优选地，对烘干后的硅片进行氧化的过程中，氧气的占比为氮气的10％，氧化时间为1h。
这里，进行硼扩散处理的要求不高，可以采用常规的硼源：BBr3(三溴化硼)，利用管式扩散工艺实现。具体地，可以利用氮气作为载气通入扩散炉管中进行硼扩散，在扩散炉管中进行硼扩散的温度为850℃～950℃，扩散时长最好为50min～130min，如此，即可完成发射极(即PN结)的制作和发射极的选择性掺杂。
本发明实施例的选择性硼源掺杂方法中，通过图形化印刷纳米硼浆叠加三溴化硼高温扩散的制备工艺，可以一步实现面掺杂和局部重掺杂。需要说明的是，本实施例的选择性硼源掺杂方法不仅适用于N-PERT电池，还适用于其他电池。
步骤S05中，进行硼扩散处理的过程中，可以选择分多次通入硼源，并在每次通入硼源后分别利用氮气推进预定时长，且随着通入硼源的次数增加，所述扩散炉管中的温度递增。
例如，步骤S05中，进行硼扩散处理的过程具体可以包括：
第一次通入硼源：在850℃～860℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min；
第二次通入硼源：在870℃～880℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min；
第三次通入硼源：在890℃～900℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min。
通过分步扩散的方式，硼硅玻璃中的硼源可以被最大限度地扩散到硅片中，单次的通源流量被减小，从而可以最大限度地减少硼硅玻璃中残留的硼源。
本发明还可以通过采用上述的选择性硼源掺杂方法制备发射极来完成双面电池的制备。双面电池的制备方法一般包括清洗制绒、磷源掺杂、去除磷硅玻璃，硼源掺杂、去除硼硅玻璃、钝化层/减反层沉积、电极印刷、烧结。磷源掺杂-去除磷硅玻璃、硼源掺杂-去除硼硅玻璃的顺序可以自由选择，利用上述的选择性硼源掺杂方法可以完成硼源掺杂，即完成硼源面掺杂和选择性掺杂，从而实现金属栅电极线与硅片接触位置及其附近的高浓度掺杂，以及金属栅电极线以外区域的低浓度掺杂。
本发明通过采用丝网印刷纳米硼浆的方式，在栅电极对应的位置印刷一层纳米硼浆，然后进行烘干，将烘干后的N型硅片放入扩散炉，通入硼源进行硼扩，即可一步实现硼面掺杂及硼选择性掺杂，该工艺方案的实施采用的设备比较简单常规，而且纳米硼浆的成本价格也比较低。因此，不必再利用扩散后的磷硅玻璃或者硼硅玻璃作为掺杂源采用激光掺杂的方式实现掺杂，依据本发明的方法制备的掺杂体方阻及均匀性不再受制于磷硅玻璃或者硼硅玻璃的分布是否均匀，不仅减少了工艺节拍，而且采用常规的设备即可完成，降低了掺杂工序的工艺成本，有利于降低电池成本。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种选择性硼源掺杂方法，其特征在于，包括：
S01、提供一硅片；
S02、对硅片制绒处理；
S03、在硅片的正面对应栅电极的部位，采用丝网印刷的方式印刷纳米硼浆；
S04、将印刷有纳米硼浆的硅片烘干；
S05、将烘干后的硅片放入扩散炉，进行硼扩散处理。
2.根据权利要求1所述的选择性硼源掺杂方法，其特征在于，所述步骤S03中，丝网印刷形成的纳米硼浆的厚度为1～2μm。
3.根据权利要求1所述的选择性硼源掺杂方法，其特征在于，所述步骤S04中，烘干的过程为：在温度范围为170℃～230℃的条件下，烘干1min～3min。
4.根据权利要求1～3任一所述的选择性硼源掺杂方法，其特征在于，所述步骤S05中，将烘干后的硅片放入扩散炉后，在进行硼扩散处理前，还包括：
在扩散炉内温度为820℃～850℃的条件下，通入氧气和氮气，对烘干后的硅片进行氧化。
5.根据权利要求4所述的选择性硼源掺杂方法，其特征在于，对烘干后的硅片进行氧化的过程中，氧气的占比为氮气的10％，氧化时间为1h。
6.根据权利要求4所述的选择性硼源掺杂方法，其特征在于，所述步骤S05中，进行硼扩散处理的硼源为BBr3，通过氮气作为载气通入扩散炉管中进行硼扩散。
7.根据权利要求6所述的选择性硼源掺杂方法，其特征在于，所述步骤S05中，在扩散炉管中进行硼扩散的温度为850℃～950℃，扩散时长为50min～130min。
8.根据权利要求7所述的选择性硼源掺杂方法，其特征在于，所述步骤S05中，进行硼扩散处理的过程中，分多次通入硼源，并在每次通入硼源后分别利用氮气推进预定时长，且随着通入硼源的次数增加，所述扩散炉管中的温度递增。
9.根据权利要求8所述的选择性硼源掺杂方法，其特征在于，所述步骤S05中，进行硼扩散处理的过程包括：
第一次通入硼源：在850℃～860℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min；
第二次通入硼源：在870℃～880℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min；
第三次通入硼源：在890℃～900℃下通入硼源5min后，切断硼源，在氮气气氛下推进10min。
10.一种双面电池的制备方法，其特征在于，包括采用权利要求1～9任一所述的选择性硼源掺杂方法制备发射极。
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