CN112701192B - 一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳电池技术领域，涉及一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，包含如下步骤：步骤一，对硅片的表面进行预处理，在预处理后的所述硅片的表面沉积含掺杂源的poly层；步骤二，在所述poly层的表面的局部进行激光处理，以形成重掺杂区域；步骤三，对所述硅片进行退火，以使所述poly层的表面的未激光处理区域形成轻掺杂区域，并在退火处理过程中通入含O2的气体，以将所述poly层氧化为BSG/PSG层；步骤四，清洗所述硅片，以去除所述BSG/PSG层，得到太阳电池的选择性掺杂结构。该制备方法能精准控制选择性掺杂结构的轻掺杂区域和重掺杂区域的掺杂量，并能简化制备工序和结构，提高制备效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，具体涉及一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法。
背景技术
太阳电池，是指采用半导体硅﹑硒等材料将有效吸收的太阳能转化成电能的器件。由于其具有可靠性高、寿命长、转换效率高等特点﹐而被广泛用作人造卫星﹑航标灯等的电源。
其中，传统晶硅太阳电池的表面各处的结深和杂质浓度相同，因此，硅片表面进行统一掺杂即可。但这一结构很大程度上限制了太阳电池转换效率的提高，具体表现如下：当电极接触区掺杂浓度较低时，金属电极与硅片的接触电阻较大，会导致太阳电池的填充因子降低；而当发射极区掺杂浓度较高时，太阳电池体内的俄歇复合较严重，会导致太阳电池的开路电压降低，进而影响其表面钝化效果和短波响应。
针对传统晶硅太阳电池的上述缺陷，现有技术，如发明CN110335814A，其公开了在硅片上制备选择性掺杂结构的制备方法，以制备包括轻掺杂区和重掺杂区的选择性掺杂结构，以提升轻掺杂区的短波响应，并降低重掺杂区的接触电阻。然而，在该制备方法中，形成重掺杂区和轻掺杂区需依赖于阻挡层、第一杂质源层和第二杂质源层的三层结构，导致其结构复杂，从而导致其制备工序更加复杂、繁琐，进而延长其制备时间，影响制备效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，该制备方法能精准控制该选择性掺杂结构的轻掺杂区域和重掺杂区域的掺杂量，并能简化制备工序和结构，提高制备效率。
基于此，本发明公开了一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，包含如下步骤：
步骤一，对硅片的表面进行预处理，在预处理后的所述硅片的表面沉积含掺杂源的poly层(多晶硅层)；
步骤二，在所述poly层的表面的局部进行激光处理，以形成重掺杂区域；
步骤三，对所述硅片进行退火，以使所述poly层的表面的未激光处理区域形成轻掺杂区域，并在退火处理过程中通入含O2的气体，以将所述poly层氧化为BSG/PSG层(即BSG或PSG层，其中，BSG是指硼硅玻璃，PSG是指磷硅玻璃；
步骤四，清洗所述硅片，以去除所述BSG/PSG层，得到太阳电池的选择性掺杂结构。
优选地，步骤一中，所述硅片为厚度150-180nm、电阻率1-9Ω·cm的N型硅片。
优选地，步骤一中，所述预处理包括制绒处理。其中，所述制绒处理的条件优选为：粗抛槽的温度为75±15℃、时间为130±50s、NaOH溶液的体积分数为2.50％-3.50％；制绒槽的温度为85±10℃、时间为420±100s、NaOH溶液的体积分数为1.10％-2.0％、添加剂的体积分数0.5％-1.0％。
进一步优选地，步骤一中，所述预处理除制绒处理外，还包括抛光处理、刻蚀处理等。
优选地，步骤一中，采用原位掺杂沉积含掺杂源的所述poly层。
进一步优选地，所述原位掺杂为原位硼掺杂或原位磷掺杂。
进一步优选地，所述poly层的厚度为10-100nm。
优选地，步骤二中，所述激光处理的条件为：频率200-300KHZ，功率80-95％，焦距19000-21500mm，扫描速度1000-1500μm/s。
优选地，步骤二中，所述重掺杂区域的方阻小于80Ω/□。
优选地，步骤三中，所述退火处理的条件为：温度700-1100℃，时间10-60min，O2流量5-30slm。
优选地，步骤三中，所述轻掺杂区域的方阻为150-500Ω/□。
优选地，步骤四中，采用质量分数为5-20％的氢氟酸清洗所述硅片。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的制备方法能用于制作晶硅太阳电池的选择性掺杂结构(比如PREC电池或者TOPCon电池的选择性掺杂结构)，所制得的选择性掺杂结构能显著降低太阳电池的串联电阻，提高太阳电池的填充因子，并能减少太阳电池中载流子的俄歇复合，提高太阳电池的表面钝化效果和短波响应，进而能提高太阳电池的转换效率。
2、本发明的制备方法能通过控制poly层的掺杂源的杂质量，精准地控制用于制作选择性掺杂结构的掺杂剂量，由此，能对选择性掺杂结构的轻掺杂区域和重掺杂区域的掺杂量做到精准控制。
3、相比现有在阻挡层、第一杂质源层和第二杂质源层的三层结构上形成重掺杂区和轻掺杂区的技术，本发明在含掺杂源的poly层的基础上形成重掺杂区域和轻掺杂区域，其结构更简单，能简化形成重掺杂区域和轻掺杂区域的工序，提高其制备效率。
4、本发明的制备方法，在退火处理形成轻掺杂区域的过程中，通入含O2的气体，以将poly层氧化为BSG/PSG层；与poly层相比，生成的BSG/PSG层容易被氢氟酸等清洗掉，方便后期清洗，这样，在不增加清洗工序的基础上，能彻底去除掉沉积在硅片表面的poly层，进而方便该选择性掺杂结构在太阳电池中的应用；而且，由于杂质在生成的BSG/PSG层中的扩散速率比在poly层及硅片中要快得多，所以生成的BSG/PSG层还对轻掺杂区域的形成起到一定促进作用，进一步促进该选择性掺杂结构的轻掺杂区域的形成。
附图说明
图1为本发明的选择性掺杂结构的制备方法中硅片经表面预处理后的结构示意图。
图2为本发明的选择性掺杂结构的制备方法中制绒面沉积含掺杂源的poly层后的结构示意图。
图3为本发明的选择性掺杂结构的制备方法中poly层表面经激光处理后的结构示意图。
图4为本发明的选择性掺杂结构的制备方法中poly层表面经退火及氧化处理后的结构示意图。
图5为本发明的选择性掺杂结构的结构示意图。
附图标号说明：1poly层；2重掺杂区域；3硅片；4轻掺杂区域；5BSG/PSG层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，参见图1，选择厚度为150-180nm、电阻率为1-9Ω·cm的N型硅片3；对硅片3的表面进行预处理后，再在预处理后的硅片3表面沉积含掺杂源的poly层1，poly层1制备完成后，其结构如图2所示。
其中一个典型的制绒处理的条件为：粗抛槽的温度为75±15℃、时间为130±50s、NaOH溶液的体积分数为2.50％-3.50％；制绒槽的温度为85±10℃、时间为420±100s、NaOH溶液的体积分数为1.10％-2.0％、添加剂的体积分数0.5％-1.0％。
其中，步骤一中，预处理除包括制绒处理外，还包括抛光处理、刻蚀处理等。
其中，步骤一中，预处理后，再在硅片3的制绒面采用原位掺杂沉积含掺杂源的poly层1。
其中，原位掺杂制备poly层1的方法包括LPCVD法、PECVD法、APCVD法、PVD法等。具体地，原位掺杂为原位硼掺杂或原位磷掺杂。
其中一个典型的PECVD法制备原位硼掺杂的poly层1的条件为：温度200±50℃，压强20±10pa，SiH4/BH3＝2-10，沉积时间为5-30min，poly层1薄膜厚度为10-100nm。
该制备方法能通过控制该poly层1的掺杂源的杂质量，精准地控制用于制作选择性掺杂结构的掺杂剂量，由此，能对选择性掺杂结构的轻掺杂区域4和重掺杂区域2的掺杂量做到精准控制，如图5所示。
步骤二，在poly层1表面的局部区域进行激光处理，激光处理后形成重掺杂区域2，激光扫描后，其结构如图3所示。
其中如图3所示结构的激光处理的条件为：频率200-300KHZ，功率80-95％，焦距19000-21500mm，扫描速度1000-1500μm/s。
其中，经激光处理后，能将重掺杂区域2的方阻控制为小于80Ω/□。
步骤三，对硅片3进行退火处理，以使所述poly层1表面的未激光处理的区域形成轻掺杂区域4，并在退火处理过程中通入含有O2的气体，以将所述poly层1氧化为BSG/PSG层5，如图4所示。
生成的BSG/PSG层5能被氢氟酸等清洗掉，方便后期清洗，这样，在不增加清洗工序的基础上，能彻底去除掉沉积在硅片3表面的poly层1，进而方便该选择性掺杂结构在太阳电池中的应用。而且，由于杂质在生成的BSG/PSG层5中的扩散速率比在poly层1及硅片3中要快得多，所以生成的BSG/PSG层5还对轻掺杂区域4的形成起到一定促进作用，进一步促进该选择性掺杂结构的轻掺杂区域4的形成。
其中如图4所示结构的退火处理的条件为：温度700-1100℃，时间10-60min，O2流量5-30slm，退火后。
其中，经退火处理后，能将轻掺杂区域4的方阻控制为150-500Ω/□。
步骤四，采用质量分数为5-20％的氢氟酸清洗掉氧化层BSG/PSG层5，得到所述选择性掺杂结构，其结构如图5所示。
相比现有在阻挡层、第一杂质源层和第二杂质源层的三层结构上形成重掺杂区和轻掺杂区的技术，本发明在含掺杂源的poly层1的基础上形成重掺杂区域2和轻掺杂区域4，其结构更简单，能简化形成重掺杂区域2和轻掺杂区域4的工序，提高其制备效率。
本发明所制备的选择性掺杂结构用于太阳电池后，能在太阳电池的电极接触区形成高掺杂浓度的深扩散区(即重掺杂区域2，其方阻小于80Ω/□)，并在非电极接触区的发射极区形成低掺杂浓度的浅扩散区(即轻掺杂区域4，其方阻为150-500Ω/□)。这样，该选择性掺杂结构能很好地克服传统晶硅太阳电池的电池结构缺陷，既能降低接触电阻，从而提高太阳电池的填充因子，又能减少太阳电池体内的载流子的俄歇复合，提高其表面钝化效果和短波响应；如此，该选择性掺杂结构能提高太阳电池的转换效率。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一，对硅片的表面进行预处理，在预处理后的所述硅片的表面沉积含掺杂源的多晶硅层；
步骤二，在所述多晶硅层的表面的局部进行激光处理，以形成重掺杂区域；
步骤三，对所述硅片进行退火，以使所述多晶硅层的表面的未激光处理区域形成轻掺杂区域，并在退火处理过程中通入含O2的气体，以将所述多晶硅层氧化为BSG/PSG层；
步骤四，清洗所述硅片，以去除所述BSG/PSG层，得到太阳电池的选择性掺杂结构；
步骤二中，所述激光处理的条件为：频率200-300KHZ，焦距19000-21500mm，扫描速度1000-1500μm/s；
步骤二中，所述重掺杂区域的方阻小于80Ω/□；
步骤三中，所述退火处理的条件为：温度700-1100℃，时间10-60min，O2流量5-30slm。
2.根据权利要求1所述的一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述硅片为厚度150-180nm、电阻率1-9Ω∙cm的N型硅片。
3.根据权利要求1所述的一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述预处理包括制绒处理、抛光处理及刻蚀处理。
4.根据权利要求1所述的一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤一中，采用原位掺杂沉积含掺杂源的所述多晶硅层；
所述原位掺杂为原位硼掺杂或原位磷掺杂。
5.根据权利要求1或4所述的一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述多晶硅层的厚度为10-100nm。
6.根据权利要求1所述的一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述轻掺杂区域的方阻为150-500Ω/□。
7.根据权利要求1所述的一种太阳电池的选择性掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤四中，采用质量分数为5-20%的氢氟酸清洗所述硅片。
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