CN114093980A - 一种叉指背接触电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种叉指背接触电池及其制作方法，所述制作方法包括：提供N型硅片衬底，并对衬底进行双面制绒；在衬底的背面形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区和N+掺杂区；在衬底的正面进行磷扩散处理，形成磷掺杂层；在衬底的掺杂区上形成第一氮化硅层，且在磷掺杂层上形成第二氮化硅层；在衬底的第一氮化硅层上分别形成正电极和负电极，以获得所述叉指背接触电池。本发明所提供的叉指背接触电池及其制作方法，通过分别对电池的背面和正面进行磷掺杂，且在对电池的正面进行高温磷扩散的同时对电池的背面进行磷离子注入的退火，从而实现单独控制电池的正面方阻、背面方阻和钝化性能的效果，有利于提升电池的转换效率。

Description

一种叉指背接触电池的制作方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种叉指背接触电池及其制作方法。
背景技术
随着人类社会对能源需求的增加，能源安全逐渐与政治、经济安全紧密联系在一起，但是人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，一系列例如能源短缺等问题也在对人类的生存和发展造成了威胁。光伏发电作为新能源发电之一，近十几年来获得了高速发展，为解决能源短缺以及环境污染问题提供了很大的帮助。
叉指背接触(IBC)电池是目前转换效率最高的产业化晶体硅太阳能电池之一，该电池以n型单晶硅为基底，p-n结和金属电极全部以叉指形状置于电池背面，正面没有金属栅线遮挡光线，并且通过表面制绒和增加减反射层来提高电池对光的吸收，获得了较高的短路电流和转换效率。
现有技术中，IBC电池的扩散工艺主要有：一种是采用离子注入的方式对电池正、背面进行源沉积，然后再经过高温退火形成p-n结或者前表面场；另一种是通过印刷掺磷浆料或掺硼浆料的方式形成p-n结；还有一种是通过一步扩散的方式在电池的正面和背面形成p-n结和场钝化结构，其工艺步骤简单，无需增加离子注入设备，但是无法单独控制电池的正面和背面的方阻及其钝化效果。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种叉指背接触电池及其制作方法。
根据本发明实施例的一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法，其包括：
提供N型硅片衬底，对所述N型硅片衬底进行双面制绒；
在所述N型硅片衬底的背面形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区和N+掺杂区；
在所述N型硅片衬底的正面进行磷扩散处理，形成磷掺杂层；
在所述N型硅片衬底的所述掺杂区上形成第一氮化硅层，且在所述磷掺杂层上形成第二氮化硅层；
在所述N型硅片衬底的所述第一氮化硅层上分别形成与所述掺杂区形成欧姆接触的正电极和负电极，以获得所述叉指背接触电池。
在上述一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法中，所述在所述N型硅片衬底的背面形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区和N+掺杂区，具体包括：
在所述N型硅片衬底的背面进行硼掺杂处理，以形成P+掺杂层；
在所述P+掺杂层上形成氧化铝膜，并在所述氧化铝膜的预定位置处进行开槽，去除所述预定位置处相应的氧化铝膜和P+掺杂层，以形成N+开槽区；
在所述N+开槽区内进行磷掺杂，以形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区和N+掺杂区。
在上述一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法中，所述在所述N型硅片衬底的背面进行硼掺杂处理，以形成P+掺杂层，具体包括：使用离子注入设备N型硅片衬底的背面进行离子注入，注入元素为硼，注入剂量为5×1014cm2～10×1014cm2。
在上述一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法中，所述在所述N+开槽区内进行磷掺杂，具体包括：使用离子注入设备在所述N+开槽区内进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为5×1014cm2～10×1014cm2。
在上述一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法中，所述P+掺杂区的宽度为500um～1500um，所述P+掺杂区的方阻为50Ω/sq～200Ω/sq；所述N+掺杂区的宽度为100um～500um，所述N+掺杂区的方阻为50Ω/sq～200Ω/sq。
在上述一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法中，所述在所述N型硅片衬底的正面进行磷扩散处理，扩散的温度为840℃～900℃，扩散的时间为30min～60min，扩散后的方阻为100Ω/sq～300Ω/sq。
在上述一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法中，通过等离子体增强化学的气相沉积法形成所述第一氮化硅层和所述第二氮化硅层，其中，所述第一氮化硅层和所述第二氮化硅层的厚度分别为50nm～80nm。
在上述一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法中，在所述N型硅片衬底的所述第一氮化硅层上分别形成与所述掺杂区形成欧姆接触的正电极和负电极，具体包括：
在所述第一氮化硅层上丝网印刷正电极浆料和负电极浆料，然后进行高温烧结，以获得与所述N+掺杂区形成欧姆接触的负电极和与所述P+掺杂区形成欧姆接触的正电极。
在上述一方面提供的一种叉指背接触电池的制作方法中，所述正电极浆料为银浆料，所述负电极浆料为银浆料，所述烧结的温度为750℃～800℃。
根据本发明实施例的另一方面提供的一种叉指背接触电池，其由上述的制作方法制作形成。
有益效果：本发明的叉指背接触电池及其制作方法，通过分别对电池的背面和正面进行磷掺杂，即先对电池的背面进行离子注入磷，形成N+掺杂区，再对电池的正面进行高温磷扩散，形成磷掺杂层，并且在进行高温磷扩散的过程中对电池的背面进行离子注入的退火，从而实现单独控制电池的正面方阻、背面方阻和钝化性能的效果，有利于提升叉指背接触电池的转换效率。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明实施例的叉指背接触电池的制备方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的叉指背接触电池的结构图。
附图中，N型硅片衬底10、P+掺杂区20、N+掺杂区30、氧化铝区40、磷掺杂层50、第一氮化硅层60、第二氮化硅层70、氮化硅区80、正电极90、负电极100。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
如背景技术中所述，由于现有的叉指背接触电池的制备工艺中，对电池进行扩散的过程中无法实现单独控制电池的正面和背面的方阻及其钝化性能的效果，因此，根据本发明的实施例提供了一种叉指背接触电池及其制作方法。
所述制作方法通过分别对电池的背面和正面进行磷掺杂，即先对电池的背面进行离子注入磷，形成N+掺杂区，再对电池的正面进行高温磷扩散，形成磷掺杂层，并且在进行高温磷扩散的过程中对电池的背面进行离子注入的退火，从而实现单独控制电池的正面方阻、背面方阻和钝化性能的效果，有利于提升叉指背接触电池的转换效率。
以下将结合附图来详细描述根据本发明的实施例的叉指背接触电池及其制作方法。图1是根据本发明的实施例的叉指背接触电池的制作方法的流程图。
参阅图1，在步骤S110中，提供N型硅片衬底10，对所述N型硅片衬底10进行双面制绒，以在所述N型硅片衬底的表面形成金字塔绒面，从而降低衬底表面的反射率，提高电池的入射光利用率。
在步骤S120中，在所述N型硅片衬底的背面形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区20和N+掺杂区30，具体包括：
第一步、在所述N型硅片衬底的背面进行硼掺杂处理，以形成P+掺杂层。
在一个示例中，使用离子注入设备N型硅片衬底的背面进行离子注入，注入元素为硼，注入剂量为5×1014cm2～10×1014cm2。
第二步、在所述P+掺杂层上形成氧化铝膜，并在所述氧化铝膜的预定位置处进行激光开槽，去除所述预定位置处相应的氧化铝膜和P+掺杂层，以形成N+开槽区。
在一个示例中，通过原子层沉积技术(ALD)在所述P+掺杂层上形成氧化铝膜，其中，沉积所述氧化铝膜的厚度为20nm～100nm。
在激光开槽的过程中，所述N+开槽区位置处对应的氧化铝膜被去除，保留非N+开槽区位置处对应的氧化铝膜，即在非N+开槽区上形成氧化铝区40。
在本实施例中，在形成所述N+开槽区之后，所述制作方法还包括：清洗所述N型硅片衬底10背面在激光开槽过程中所造成的激光损伤层。
第三步、在所述N+开槽区内进行磷掺杂，以形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区20和N+掺杂区30；所述N+开槽区内进行磷掺杂后形成N+掺杂区30，非N+开槽区域对应的P+掺杂层形成P+掺杂区20，从而形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区20和N+掺杂区30。
在一个示例中，使用离子注入设备在所述N+开槽区内进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为5×1014cm2～10×1014cm2。
在本实施例中，所述P+掺杂区20的宽度为500um～1500um，所述P+掺杂区20的方阻为50Ω/sq～200Ω/sq；所述N+掺杂区30的宽度为100um～500um，所述N+掺杂区30的方阻为50Ω/sq～200Ω/sq。
在步骤S130中，在所述N型硅片衬底10的正面进行磷扩散处理，形成磷掺杂层50。
在一个示例中，通过在所述N型硅片衬底10的正面进行高温磷扩散处理，形成磷掺杂层50；其中，扩散的温度为840℃～900℃，扩散的时间为30min～60min，扩散后的方阻为100Ω/sq～300Ω/sq。
通过高温磷扩散技术在所述N型硅片衬底10的正面形成磷掺杂层50，从而在所述N型硅片衬底10的正面形成n+前表面场(n+FSF)，所述n+FSF的作用是利用场钝化效应降低表面少子浓度，从而降低表面复合速率，同时还可以降低串联电阻，提升电子传输能力。
在本实施例中，在对所述N型硅片衬底10的正面进行高温磷扩散的同时，对衬底10的背面进行离子注入的退火，以实现单独控制电池的正面电阻和背面电阻的效果。
在本实施例中，在形成所述磷掺杂层50之后，所述制作方法还包括：去除所述N型硅片衬底10的正面进行磷扩散过程中形成的的磷硅玻璃层PSG。
在步骤S140中，在所述N型硅片衬底10的所述掺杂区上形成第一氮化硅层60，且在所述磷掺杂层上形成第二氮化硅层70。
在一个示例中，通过等离子体增强化学的气相沉积(PECVD)形成所述第一氮化硅层和所述第二氮化硅层，其中，所述第一氮化硅层60和所述第二氮化硅层70的厚度为50nm～80nm。
在沉积所述第一氮化硅层60的过程中，会在所述N+开槽区对应的位置处沉积形成与所述氧化铝区40依次交替呈直线排列的氮化硅区80。
在步骤S150中，在所述N型硅片衬底10的所述第一氮化硅层60上分别形成与所述掺杂区形成欧姆接触的正电极90和负电极100，具体包括：
第一步、在所述第一氮化硅层60上丝网印刷正电极浆料和负电极浆料；其中，所述正电极浆料为银浆料，所述负电极浆料为银浆料。
第二步、通过高温烧结将所述电极浆料烧穿与掺杂区形成接触，以获得与所述P+掺杂区20形成欧姆接触的正电极90和与所述N+掺杂区30形成欧姆接触的负电极100；其中，所述烧结的温度为750℃～800℃。
根据本发明的制作方法得到的叉指背接触电池，其中，所述叉指背接触电池包括：第二氮化硅层70、磷掺杂层50、N型硅片衬底10、P+掺杂区20、N+掺杂区30、氧化铝区40、氮化硅区80、第一氮化硅层60、正电极90和负电极100。
其中，所述正电极90分别穿过第一氮化硅层60和氧化铝区40，与P+掺杂区20形成欧姆接触；所述负电极100分别穿过第一氮化硅层60和氮化硅区80，与N+掺杂区30形成欧姆接触。
综上所述，根据本发明的实施例的叉指背接触电池及其制作方法，该制作方法通过分别对电池的背面和正面进行磷掺杂，即先对电池的背面进行离子注入磷，形成N+掺杂区，再对电池的正面进行高温磷扩散，形成磷掺杂层，并且在进行高温磷扩散的过程中对电池的背面进行离子注入的退火，从而实现单独控制电池的正面方阻、背面方阻和钝化性能的效果，有利于提升叉指背接触电池的转换效率。此外，该方法在制作过程中仅需要增加离子注入设备，即仅需在现有的扩散设备基础上进行工艺优化，因而不会影响电池的性能。
上述对本发明的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。
在整个本说明书中使用的术语“示例性”、“示例”等意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。
以上结合附图详细描述了本发明的实施例的可选实施方式，但是，本发明的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的实施例的技术构思范围内，可以对本发明的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的实施例的保护范围。
本说明书内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本说明书内容。对于本领域普通技术人员来说，对本说明书内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本说明书内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种叉指背接触电池的制作方法，其特征在于，所述制作方法，包括
提供N型硅片衬底，对所述N型硅片衬底进行双面制绒；
在所述N型硅片衬底的背面形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区和N+掺杂区；
在所述N型硅片衬底的正面进行磷扩散处理，形成磷掺杂层；
在所述N型硅片衬底的所述掺杂区上形成第一氮化硅层，且在所述磷掺杂层上形成第二氮化硅层；
在所述N型硅片衬底的所述第一氮化硅层上分别形成与所述掺杂区形成欧姆接触的正电极和负电极，以获得所述叉指背接触电池。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述N型硅片衬底的背面形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区和N+掺杂区，具体包括：
在所述N型硅片衬底的背面进行硼掺杂处理，以形成P+掺杂层；
在所述P+掺杂层上形成氧化铝膜，并在所述氧化铝膜的预定位置处进行开槽，去除所述预定位置处相应的氧化铝膜和P+掺杂层，以形成N+开槽区；
在所述N+开槽区内进行磷掺杂，以形成依次交替呈直线排列的P+掺杂区和N+掺杂区。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述在所述N型硅片衬底的背面进行硼掺杂处理，以形成P+掺杂层，具体包括：使用离子注入设备在N型硅片衬底的背面进行离子注入，注入元素为硼，注入剂量为5×1014cm2～10×1014cm2。
4.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述在所述N+开槽区内进行磷掺杂，具体包括：使用离子注入设备在所述N+开槽区内进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为5×1014cm2～10×1014cm2。
5.根据权利要求1～4任一所述的制作方法，其特征在于，所述P+掺杂区的宽度为500um～1500um，所述P+掺杂区的方阻为50Ω/sq～200Ω/sq；所述N+掺杂区的宽度为100um～500um，所述N+掺杂区的方阻为50Ω/sq～200Ω/sq。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述N型硅片衬底的正面进行磷扩散处理，扩散的温度为840℃～900℃，扩散的时间30min～60min，扩散后的方阻为100Ω/sq～300Ω/sq。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，通过等离子体增强化学的气相沉积法形成所述第一氮化硅层和所述第二氮化硅层，其中，所述第一氮化硅层和所述第二氮化硅层的厚度为50nm～80nm。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述N型硅片衬底的所述第一氮化硅层上分别形成与所述P+掺杂区，和/或所述N+掺杂区形成欧姆接触的金属电极，具体包括：
在所述第一氮化硅层上丝网印刷正电极浆料和负电极浆料，然后进行高温烧结，以获得与所述N+掺杂区形成欧姆接触的负电极和与所述P+掺杂区形成欧姆接触的正电极。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述正电极浆料为银浆料，所述负电极浆料为银浆料，所述烧结的温度为750℃～800℃。
10.一种由权利要求1～9任一项所述的制作方法制备得到的叉指背接触电池。
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