CN114551639B - 一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法及应用方法 - Google Patents
一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法及应用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114551639B CN114551639B CN202210099446.9A CN202210099446A CN114551639B CN 114551639 B CN114551639 B CN 114551639B CN 202210099446 A CN202210099446 A CN 202210099446A CN 114551639 B CN114551639 B CN 114551639B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon wafer
- silicon
- selective emitter
- tunneling
- silicon oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000002161 passivation Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 101
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 101
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 101
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 46
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims abstract description 41
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 39
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 26
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 25
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 12
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Substances [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 8
- 239000005922 Phosphane Substances 0.000 claims description 7
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000064 phosphane Inorganic materials 0.000 claims description 7
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 6
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical group O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 silver-aluminum Chemical compound 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 80
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 7
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical group ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明涉及太阳能电池技术领域，公开一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法及应用方法；其制备方法包括：对硅片进行制绒处理，以在硅片的表面形成金字塔结构；在硅片正面制备隧穿氧化硅；使用带有栅线状镂空图案的载板装载硅片，隧穿氧化硅的正面朝下，以使载板局部掩盖隧穿氧化硅的正面，再采用磁控溅射法以向上沉积方式在隧穿氧化硅的正面局域沉积掺杂非晶硅；对局域沉积后的硅片正面进行扩散掺杂处理，使非局域沉积区域形成轻掺杂发射极，而局域沉积区域形成重掺杂多晶硅，得到依次叠加有隧穿氧化硅和重掺杂多晶硅的局域钝化接触结构。该制备方法不仅能制备局域钝化接触的选择性发射极结构，还兼具制备工序少、精度高、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法及应用方法。
背景技术
发射极是太阳能电池的关键组成部分，其对电池性能至关重要。选择性发射极是一种高性能的发射极结构，其主要特点为非电极接触区域低掺杂、高方阻，而电极接触区域重掺杂、低方阻。其优点如下：1.由于非电极接触区域掺杂低，因而其俄歇复合降低，短波响应更好；2.同时电极接触区域掺杂高，有利于降低接触电阻；3.同时可以形成横向高低结，有利于开路电压的提升。常用的选择性发射极的制备方法包括激光掺杂、掺杂浆料印刷、反刻蚀法等。但是以上方法尤其在针对硼掺杂选择发射极时，其制备工序均较为繁琐。同时，常规方法所制得的选择性发射极中由于重掺杂的电极接触区域无法对金属电极与硅片之间进行有效隔绝，容易导致金属电极与硅片之间的界面态密度大，进而无法有效降低电极接触区域的金属复合，这导致开路电压难以进一步提升。局域钝化接触技术是近两年新提出的一种选择性发射极的制备方法。其相比其他选择性发射极的制备方法，由于可以隔绝金属电极和硅片的直接接触，因此其界面态密度更低，其体区SRH复合会降低，因此可以实现更低的电极接触区域金属复合。
而现有提供的局域钝化接触的选择性发射极的制备方法包括：1.如公开号CN109524480A提供的制备方法：正面沉积隧穿氧化硅和掺杂多晶硅，然后通过印刷掩膜方法保护电极接触区域的钝化接触结构，刻蚀非掩膜区域的本征多晶硅薄膜后，再进行整面扩散；可见，该方法需额外增加掩膜及刻蚀本征多晶硅薄膜的步骤，工序繁琐，成本较高。2.如公开号CN110993744A提供的制备方法：先沉积整面隧穿氧化硅和掺杂多晶硅，然后通过在非电极接触区域印刷刻蚀浆料，然后烧结以将非电极接触区域的掺杂多晶硅去除；可见，该方法不仅需整面沉积掺杂多晶硅，还需额外增加包括印刷刻蚀浆料及烧结的刻蚀步骤，制备步骤较多，同时采用腐蚀非电极接触区域非晶硅的方法会导致电极接触区域钝化接触结构的宽窄不一、分布不均匀，导致重复性和均匀性差。3.如公开号CN111180551A提供的制备方法：沉积正面隧穿氧化硅和掺杂多晶硅，然后通过在非电极接触区域进行激光刻蚀去除掺杂多晶硅；可见，该方法还需要额外的激光刻蚀步骤，步骤繁琐、其成本较高。4.如公开号CN110767772A提供的制备方法：整面沉积隧穿氧化硅，然后印刷掺杂非晶硅浆料，最后进行整面扩散；可见，该方法需采用多晶硅浆料，成本昂贵，难以量产。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法，该制备方法不仅能制备局域钝化接触的选择性发射极结构，还兼具制备工序少、精度高、成本低的优点。
本发明的目的之二在于克服现有技术的不足，提供一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法。
基于此，本发明公开了一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤S1，对硅片进行制绒处理，以在硅片的表面形成金字塔结构；
步骤S2，再在硅片的正面制备隧穿氧化硅；
步骤S3，使用带有栅线状镂空图案的载板装载硅片，且所述隧穿氧化硅的正面朝下，以使载板局部掩盖隧穿氧化硅的正面，再采用磁控溅射法以向上沉积方式在载板的镂空区域对应的隧穿氧化硅的正面局域沉积掺杂非晶硅；
步骤S4，对局域沉积后的硅片正面进行扩散掺杂处理，以使非局域沉积区域形成轻掺杂发射极，而局域沉积区域形成重掺杂多晶硅，进而得到依次叠加有隧穿氧化硅和重掺杂多晶硅的局域钝化接触结构。
优选地，所述步骤S3中，磁控溅射时腔体内的反应气压为0.1-1.2Pa，反应温度为150-350℃，反应时间为1-15min；
其中，掺杂气体为氟化硼或者磷烷；反应气体为氩气和氟化硼的混合气体，或者磷烷和氩气的混合气体，且掺杂气体与氩气的混合比例控制在1-10％。
优选地，所述载板的边框比中间位置高2-3mm；且载板装载硅片时，载板的边框内侧壁与硅片的边缘外侧相贴合。
进一步优选地，所述载板的镂空区域呈矩形栅线状，各镂空区域之间的间隔为40-100μm，镂空区域的分布个数为100-300个，镂空区域的宽度为30-100μm。
优选地，所述步骤S4中扩散掺杂的方法为硼扩散或者磷扩散；
当扩散掺杂的方法为硼扩散时，硼扩散的温度控制在850-1050℃，形成的轻掺杂发射极的方阻为100-300Ω/sq，而重掺杂多晶硅的方阻为40-60Ω/sq；
或者，当扩散掺杂的方法为磷扩散时，磷扩散的温度控制在750-950℃，形成的轻掺杂发射极的方阻为100-300Ω/sq，而重掺杂多晶硅的方阻为40-60Ω/sq。
优选地，所述步骤S2中，隧穿氧化硅的制备方法为硝酸氧化法、臭氧水氧化、臭氧氧化法、热氧法、原子层沉积法或等离子体增强化学气相沉积法；所述隧穿氧化硅的厚度＜2nm。
优选地，所述步骤S1中，采用NaOH溶液或KOH溶液对所述硅片进行制绒处理，温度控制在75-85℃；所述硅片为N型或P型硅片，硅片的厚度为80-200μm、电阻率为0.5-5Ω.cm。
本发明还公开了一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法，所述局域钝化接触的选择性发射极结构为上述发明内容所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法制得，其应用步骤包括：
步骤S5，对扩散掺杂处理后的硅片进行化学清洗，以去除扩散掺杂处理过程中在轻掺杂发射极和重掺杂多晶硅的外表面形成的掺杂硅玻璃层，并对硅片背面进行抛光处理，以形成平坦形貌；
步骤S6，然后在硅片的正面制备减反钝化层；
步骤S7，再在重掺杂多晶硅的正面丝网印刷金属浆料，经高温烧结后形成接触所述重掺杂多晶硅的金属电极。
优选地，所述步骤S5中，使用HF溶液去除所述掺杂硅玻璃层，HF溶液的浓度为3-10％；
使用NaOH溶液或KOH溶液或TMAH溶液对硅片背面进行抛光处理，以去除硅片背面的轻掺杂发射极，并在硅片背面形成平坦形貌。
优选地，所述步骤S6中，所述减反钝化层为氧化铝、氮化硅、氧化硅中的一种膜层或者多种膜层形成的叠加结构；所述减反钝化层的厚度为60-100nm。
优选地，所述步骤S7中，所述金属浆料为银浆、铝浆或银铝浆，高温烧结的温度控制在800-950℃；
所述金属电极的宽度控制在20-80μm。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
本发明的制备方法不仅能制备出具有局域钝化接触的选择性发射极结构，而且，其制备方法还具有以下优点：相比现有方法(如公开号CN109524480A、CN110993744A及CN111180551A)，本发明的制备方法无需先整面沉积掺杂非晶硅(或掺杂多晶硅)，再对非电极接触区域的掺杂非晶硅(或掺杂多晶硅)进行去除，因此工艺步骤更少，并能大大降低掺杂非晶硅的用量，进而降低成本；而且，相比如公开号CN110993744A的现有方法，本发明的制备方法无需采用腐蚀非电极接触区域非晶硅的方法，因此能有效防止电极接触区域(即局域沉积区域)的钝化接触结构因出现宽窄不一、分布不均匀的缺陷而导致重复性和均匀性差，故而本发明的制备方法由于结合了带有栅线状镂空图案的载板、磁控溅射法及向上沉积方式，其沉积方向性、准直性更好，进而经扩散掺杂处理后所得的钝化接触结构的分布更加均匀、尺寸差异更小；相比如公开号CN110767772A的现有方法，本发明的制备方法无需印刷价格高昂的掺杂非晶硅浆料，能避免昂贵的掺杂非晶硅浆料的使用以及该掺杂非晶硅浆料对隧穿氧化硅及硅片的污染和破坏，因此本发明的制备方法还存在成本低、损伤小的优点。
综上，相比现有技术，本发明的制备方法在制备局域钝化接触的选择性发射极结构时，兼具工序少、精度高、成本低的优点，同时还具有极大的量产潜力，可进一步促进局域钝化接触技术的发展。
附图说明
图1为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法中硅片经步骤(1)后的结构示意图。
图2为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法中硅片经步骤(2)后的结构示意图。
图3为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法中硅片经步骤(3)后的结构示意图。
图4为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法中硅片经步骤(4)后的结构示意图。
图5为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法中硅片经步骤(5)后的结构示意图。
图6为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法中硅片经步骤(6)后的结构示意图。
图7为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法中硅片经步骤(7)后的结构示意图。
图8为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法中载板的俯视图。
图9为本发明的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法中载板的正视图。
附图标号说明：硅片1；隧穿氧化硅2；掺杂非晶硅3；重掺杂多晶硅31；轻掺杂发射极4；掺杂硅玻璃层5；减反钝化层6；金属电极7；载板8；边框81。
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。
实施例
本实施例的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法为：先在硅片1正面整面沉积隧穿氧化硅2；然后使用带有栅线状镂空图案的载板8装载硅片1，并通过磁控溅射法以向上沉积方式在隧穿氧化硅2的正面局域沉积掺杂非晶硅3，这样，载板8镂空区域对应的隧穿氧化硅2的正面沉积有掺杂非晶硅3(该沉积有掺杂非晶硅3的区域称为局域沉积区域；反之，则称为局域沉积区域)，而载板8非镂空区域(即遮挡区域)对应的隧穿氧化硅2的正面没有沉积掺杂非晶硅3；再将硅片1正面进行整面扩散掺杂处理，以使非局域沉积区域形成轻掺杂发射极4，而局域沉积区域由于二次掺杂及非晶硅的高温晶化而形成重掺杂多晶硅31。
本实施例提供了一种局部钝化接触的选择性发射极结构的制备方法，包含以下步骤：
(1)对硅片1表面进行制绒处理，以在硅片1表面形成微小金字塔结构，如图1所示。步骤(1)中，采用NaOH溶液或者KOH溶液对硅片1进行制绒处理，温度控制在75-85℃。其中，硅片1为N型或P型硅片；硅片1的厚度为80-200μm，例如，其厚度为80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm或200μm；硅片1的电阻率为0.5-5Ω.cm。
本实施例的一种示例为：采用NaOH溶液对N型单晶硅片表面进行制绒处理，NaOH的浓度为1-2％，溶液温度控制在78-84℃，制绒时间控制在5-10min，N型单晶硅片的电阻率为0.5-1.5Ω/sq。
(2)在经过步骤(1)处理后的硅片1正面制备一层隧穿氧化硅2，其结构如图2所示。其中，隧穿氧化硅2的制备方法为硝酸氧化法、臭氧水氧化、臭氧氧化法、热氧法、原子层沉积法或等离子体增强化学气相沉积法。隧穿氧化硅2的厚度＜2nm，以确保其遂穿效率。
本实施例的一种示例为：采用硝酸氧化法在N型单晶硅片正面沉积一层隧穿氧化硅2，硝酸的浓度为50-60％，氧化温度控制在90-110℃，氧化时间控制在5-10min。
(3)结合磁控溅射法及带有栅线状镂空图案的载板8，以向上沉积方式在隧穿氧化硅2的正面局域沉积掺杂非晶硅3。其结构如图3所示。
其中，步骤(3)中采用带有栅线状镂空图案的载板8装载硅片1，本征硅靶材在载板8的下方，采用磁控溅射法以向上沉积方式在隧穿氧化硅2的正面局域沉积掺杂非晶硅3。采用磁控溅射法局域沉积非晶硅栅线的主要难点在于：如何减小非晶硅栅线的沉积位置在硅片1上的偏移，以提高后续的印刷对准性。为了克服这一难点，本实施例在采用磁控溅射法时，以向上沉积方式来沉积掺杂非晶硅3，也即，在载板8装载硅片1时，硅片1正面的隧穿氧化硅2朝下，且本征硅靶材位于载板8的下方，此时载板8自身除起装载硅片1作用外，还同时起到对隧穿氧化硅2正面的局部区域的掩膜作用，利用硅片1自身重力即可实现较好的掩模效果；同时本实施例还对载板8的放置硅片1的边框81进行增高处理(如图9所示)，即载板8的边框81比中间位置高2-3mm，且当载板8装载硅片1时，载板8的边框81内侧壁与硅片1的边缘外侧相贴合，以免沉积过程中硅片1发生晃动和偏移，进而进一步提高正面局域沉积的精准度。
其中，步骤(3)中氟化硼或者磷烷为掺杂气体，磁控溅射时腔体内反应气压为0.1-1.2Pa，反应温度为150-350℃，反应时间为1-15min；而且，为了提高氟化硼、磷烷这类剧毒气体的储存安全性，同时改善通入腔体后的混合均匀性，反应气体为氩气和氟化硼的混合气体，或者磷烷和氩气的混合气体，掺杂气体与氩气的混合比例控制在1-10％、优选为5-10％。
其中，载板8的材质为石墨或者碳纤维，载板8的镂空区域呈矩形栅线状，各镂空区域之间的间隔为40-100μm，镂空区域的分布个数为100-300个，镂空区域的宽度为30-100μm，载板8的结构如图8所示。
本实施例的一种示例为：在磁控溅射反应腔的底部固定本征硅靶材，使用带有栅线状镂空图案的碳纤维载板8装载N型单晶硅片，N型单晶硅片正面的隧穿氧化硅2朝下，且碳纤维载板8载板8在本征硅靶材的上方，保持N型单晶硅片与靶材之间的距离为30-50cm；然后，在氩气氛围中，调整反应气压至0.4-1.0Pa，通入5％氟化硼的含氩气的混合气体，腔体内氟化硼/氩气的比例控制在1-2％，工艺温度为250℃，反应时间为3min，沉积的掺杂非晶硅3的厚度控制在150-200nm；其中，载板8的各镂空区域之间的间隔为40-60μm，镂空区域的分布个数为148个，镂空区域的宽度为30-50μm。
(4)对经步骤(3)处理后的硅片1正面进行整面扩散掺杂处理，以在非局域沉积区域形成轻掺杂发射极4，而在局域沉积区域形成重掺杂多晶硅31，进而获得依次叠加有隧穿氧化硅2和重掺杂多晶硅31的局域钝化接触结构，其结构如图4所示。步骤(4)中的扩散掺杂的方法为硼扩散或者磷扩散。当扩散掺杂的方法为硼扩散时，硼扩散的温度控制在850-1050℃，非局域沉积区域形成的轻掺杂发射极4的方阻为100-300Ω/sq，局域沉积区域形成的重掺杂多晶硅31的方阻为40-60Ω/sq。当扩散掺杂的方法为磷扩散时，磷扩散的温度控制在750-950℃，非局域沉积区域形成的轻掺杂发射极4的方阻为100-300Ω/sq，局域沉积区域形成的重掺杂多晶硅31的方阻为40-60Ω/sq。
本实施例的一种示例为：采用管式炉对N型单晶硅片的局域沉积有掺杂非晶硅3的正面进行整面硼扩散。具体为：将正面局域沉积有掺杂非晶硅3的两片N型单晶硅片的背面相贴，插入石英舟卡槽中，再将石英舟推入管式炉进行升温扩散掺杂处理；掺杂源为三氯化硼，硼扩散的温度为900-1000℃。硼扩散后，N型单晶硅片正面的非局域沉积区域以及N型单晶硅片背面的边缘生成硼发射极和硼硅玻璃；同时，掺杂非晶硅3在硼扩散过程中经高温晶化形成重掺杂多晶硅31，进而获得局域钝化接触结构；其中，非局域沉积区域的方阻为150-200Ω/sq，局域沉积区域的方阻为40-50Ω/sq。
本实施例的制备方法中，步骤(3)和(4)中的掺杂源为价格低廉的磷或硼，能进一步降低制造成本；且磷或硼的毒性小，适合大规模生产；磷或硼在非晶硅中的固溶度和扩散速率较大，因此能使重掺杂多晶硅31的掺杂浓度进一步提高，进而进一步降低电极接触区域的方阻，增强选择性发射级的实现效果。
本实施例的制备方法还具有以下优点：相比现有方法(如公开号CN109524480A、CN110993744A及CN111180551A)，本实施例的制备方法无需先整面沉积掺杂非晶硅3(或掺杂多晶硅)，再对非电极接触区域的掺杂非晶硅3(或掺杂多晶硅)进行去除，因此工艺步骤更少，并能大大降低掺杂非晶硅3的用量，进而降低成本；而且，相比如公开号CN110993744A的现有方法，本实施例的制备方法无需采用腐蚀非电极接触区域非晶硅的方法，因此能有效防止电极接触区域的钝化接触结构因出现宽窄不一、分布不均匀的缺陷而导致重复性和均匀性差，故而本实施例通过磁控溅射法、带有栅线状镂空图案的载板8及向上沉积方式的结合，其沉积方向性、准直性更好，因此钝化接触结构的分布更加均匀、尺寸差异更小；相比如公开号CN110767772A的现有方法，本实施例的制备方法无需印刷掺杂非晶硅浆料，能避免昂贵的掺杂非晶硅浆料的使用以及该掺杂非晶硅浆料对隧穿氧化硅2及硅片1的污染和破坏，因此本实施例的制备方法还存在成本低、损伤小的优点。
综上，相比现有技术，本实施例的制备方法，能制备局域钝化接触的选择性发射极结构，以避免电极接触区域的金属电极7和硅片1的直接接触，并能进一步降低电极接触区域的方阻、提升其掺杂浓度，实现更低的电极接触区域金属复合，进一步提升开路电压；同时，在制备局域钝化接触的选择性发射极结构时，还兼具工序少、精度高、成本低的优点，此外，其具有极大的量产潜力，可进一步促进局域钝化接触技术的发展。
本实施例还提供了上述方法制备的一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法，其应用步骤如下：
(5)对经步骤(4)处理后的硅片1背面进行化学清洗，以去除硅片1背面因扩散掺杂处理而产生的掺杂硅玻璃层5，再对硅片1背面进行抛光处理，然后对硅片1正面进行化学清洗以去除硅片1正面的掺杂硅玻璃层5。其中，使用HF溶液去除硅片1背面的掺杂硅玻璃层5，HF的浓度控制在3-10％。使用NaOH或者KOH或者TMAH溶液对硅片1背面进行抛光处理以去除硅片1背面发射极，并在硅片1背面形成平坦形貌。用HF溶液去除硅片1正面的掺杂硅玻璃层5，HF的浓度控制在3-10％。
本实施例的一种示例为：使用5％浓度的HF溶液去除N型单晶硅片背面的硼硅玻璃，然后使用NaOH溶液去除N型单晶硅片的背面及边缘的硼发射极、并对其背面进行抛光处理以得到平坦形貌，接着使用5％浓度HF溶液去除N型单晶硅片正面的硼硅玻璃，其结构如图5所示。其中N型单晶硅片背面的发射率为30-45％。
(6)在经过步骤(5)处理后的硅片1正面沉积减反钝化层6，其结构如图6所示。其中，步骤(6)中沉积的减反钝化层6为氧化铝、氮化硅、氧化硅中的一种膜层或者多种膜层的叠加结构。其中减反钝化层6的厚度控制在60-100nm。
本实施例的一种示例为：在N型单晶硅片正面沉积减反钝化层6：先采用ALD法沉积1-10nm的氧化铝，然后再采用PECVD法沉积60-80nm的氮化硅。
(7)在经步骤(6)处理后的硅片1的重掺杂多晶硅31的正面丝网印刷金属浆料，再高温烧结，形成接触重掺杂多晶硅31的金属电极7，其结构如图7所示。其中，金属浆料为银浆、铝浆或银铝浆，高温烧结的温度控制在800-950℃。印刷金属浆料的区域不超过局域钝化接触结构的区域；金属电极7的宽度控制在20-80μm。
本实施例的一种示例为：采用丝网印刷方式在N型单晶硅片正面的重掺杂多晶硅31上制备金属电极7。印刷的金属浆料为银铝浆，高温烧结的温度为850-900℃，金属电极7的宽度为24-45μm。
相比传统的发射极结构，本实施例的太阳能电池中是采用具有局域钝化接触结构的选择性发射级结构，可以隔绝金属电极7和硅片1的直接接触，因此其界面态密度和SRH复合都会更低，可以实现更低的电极接触区域金属复合，开路电压可以有进一步的提升。
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 (9)
1.一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤S1，对硅片进行制绒处理，以在硅片的表面形成金字塔结构；
步骤S2，再在硅片的正面制备隧穿氧化硅；
步骤S3，使用带有栅线状镂空图案的载板装载硅片，且所述隧穿氧化硅的正面朝下，以使载板局部掩盖隧穿氧化硅的正面，再采用磁控溅射法以向上沉积方式在载板的镂空区域对应的隧穿氧化硅的正面局域沉积掺杂非晶硅；
步骤S4，对局域沉积后的硅片正面进行扩散掺杂处理，以使非局域沉积区域形成轻掺杂发射极，而局域沉积区域形成重掺杂多晶硅，进而得到依次叠加有隧穿氧化硅和重掺杂多晶硅的局域钝化接触结构；
所述步骤S3中，磁控溅射时腔体内的反应气压为0.1-1.2Pa，反应温度为150-350℃，反应时间为1-15min；
其中，掺杂气体为氟化硼或者磷烷；反应气体为氩气和氟化硼的混合气体，或者磷烷和氩气的混合气体，且掺杂气体与氩气的混合比例控制在1-10％；
所述载板的边框比中间位置高2-3mm；且载板装载硅片时，载板的边框内侧壁与硅片的边缘外侧相贴合。
2.根据权利要求1所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于，所述载板的镂空区域呈矩形栅线状，各镂空区域之间的间隔为40-100μm，镂空区域的分布个数为100-300个，镂空区域的宽度为30-100μm。
3.根据权利要求1所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中扩散掺杂的方法为硼扩散或者磷扩散；
当扩散掺杂的方法为硼扩散时，硼扩散的温度控制在850-1050℃，形成的轻掺杂发射极的方阻为100-300Ω/sq，而重掺杂多晶硅的方阻为40-60Ω/sq；
或者，当扩散掺杂的方法为磷扩散时，磷扩散的温度控制在750-950℃，形成的轻掺杂发射极的方阻为100-300Ω/sq，而重掺杂多晶硅的方阻为40-60Ω/sq。
4.根据权利要求1所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，隧穿氧化硅的制备方法为硝酸氧化法、臭氧水氧化、臭氧氧化法、热氧法、原子层沉积法或等离子体增强化学气相沉积法；所述隧穿氧化硅的厚度＜2nm。
5.根据权利要求1所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用NaOH溶液或KOH溶液对所述硅片进行制绒处理，温度控制在75-85℃；所述硅片为N型或P型硅片，硅片的厚度为80-200μm、电阻率为0.5-5Ω.cm。
6.一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法，其特征在于，所述局域钝化接触的选择性发射极结构为权利要求1-5任意一项所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法制得，其应用步骤包括：
步骤S5，对扩散掺杂处理后的硅片进行化学清洗，以去除扩散掺杂处理过程中在轻掺杂发射极和重掺杂多晶硅的外表面形成的掺杂硅玻璃层，并对硅片背面进行抛光处理，以形成平坦形貌；
步骤S6，然后在硅片的正面制备减反钝化层；
步骤S7，再在重掺杂多晶硅的正面丝网印刷金属浆料，经高温烧结后形成接触所述重掺杂多晶硅的金属电极。
7.根据权利要求6所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法，其特征在于，所述步骤S5中，使用HF溶液去除所述掺杂硅玻璃层，HF溶液的浓度为3-10％；
使用NaOH溶液或KOH溶液或TMAH溶液对硅片背面进行抛光处理，以去除硅片背面的轻掺杂发射极，并在硅片背面形成平坦形貌。
8.根据权利要求6所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述减反钝化层为氧化铝、氮化硅、氧化硅中的一种膜层或者多种膜层形成的叠加结构；所述减反钝化层的厚度为60-100nm。
9.根据权利要求6所述的一种局域钝化接触的选择性发射极结构在太阳能电池中的应用方法，其特征在于，所述步骤S7中，所述金属浆料为银浆、铝浆或银铝浆，高温烧结的温度控制在800-950℃；
所述金属电极的宽度控制在20-80μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210099446.9A CN114551639B (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法及应用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210099446.9A CN114551639B (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法及应用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114551639A CN114551639A (zh) | 2022-05-27 |
| CN114551639B true CN114551639B (zh) | 2023-06-06 |
Family
ID=81673303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210099446.9A Active CN114551639B (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法及应用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114551639B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115101619A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-09-23 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种基于隧穿氧化层钝化接触结构的选择性发射极及其制备方法和应用 |
| CN115020507B (zh) * | 2022-06-15 | 2024-06-21 | 英利能源发展有限公司 | 一种选择性钝化接触电池及其制备方法 |
| CN115207135A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-18 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种perc电池的制备方法 |
| CN115036396B (zh) * | 2022-07-14 | 2023-06-13 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种硼掺杂发射极的制备方法 |
| CN116314375A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-06-23 | 新疆中部合盛硅业有限公司 | 一种基于硼浆印刷的TOPCon电池及其制备工艺 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100131524A (ko) * | 2008-04-09 | 2010-12-15 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 태양전지용의 니트라이드화된 배리어 층 |
| JP6379318B1 (ja) * | 2017-06-14 | 2018-08-22 | 株式会社アルバック | 成膜装置及び成膜方法並びに太陽電池の製造方法 |
| CN108220899A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-06-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种溅射设备 |
| CN109524480B (zh) * | 2018-11-26 | 2021-03-23 | 东方日升（常州）新能源有限公司 | 一种局域接触钝化的p型晶硅太阳电池及其制备方法 |
| CN111009593B (zh) * | 2019-11-08 | 2021-09-07 | 江苏杰太光电技术有限公司 | 一种基于pvd技术制备局部多晶硅薄膜钝化接触的方法 |
| CN113257940B (zh) * | 2020-02-13 | 2023-12-29 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 叠层光伏器件及生产方法 |
| CN113871494B (zh) * | 2020-06-30 | 2024-03-15 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制作方法 |
-
2022
- 2022-01-27 CN CN202210099446.9A patent/CN114551639B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114551639A (zh) | 2022-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114551639B (zh) | 一种局域钝化接触的选择性发射极结构的制备方法及应用方法 | |
| CN111029438B (zh) | 一种n型钝化接触太阳能电池的制备方法 | |
| CN110660881B (zh) | 一种无掩膜去除钝化接触电池多晶硅绕镀的方法 | |
| CN111416017B (zh) | 一种钝化接触太阳电池制备方法 | |
| CN110265497A (zh) | 一种选择性发射极的n型晶体硅太阳电池及其制备方法 | |
| JP6199727B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| EP4203080A1 (en) | Passivation contact battery and preparation method, and passivation contact structure preparation method and apparatus | |
| CN110212057B (zh) | 一种p型钝化接触晶体硅太阳能电池的制备方法 | |
| CN112490325B (zh) | 一种太阳能电池的制备方法 | |
| JP2012506629A (ja) | 半導体デバイス製造方法、半導体デバイス、及び半導体デバイス製造設備 | |
| CN115274913B (zh) | 一种带有钝化接触结构的ibc太阳电池的制备方法及电池、组件和系统 | |
| CN206040667U (zh) | 一种钝化接触的ibc电池及其组件和系统 | |
| CN109755330B (zh) | 用于钝化接触结构的预扩散片及其制备方法和应用 | |
| CN117613145A (zh) | 一种硼掺杂选择性发射极及其制备方法和应用 | |
| CN103367526B (zh) | 一种背面局部接触硅太阳电池的制造方法 | |
| CN110534618B (zh) | 一种基于激光扩散的全背接触ibc电池制备方法及电池 | |
| CN112071953A (zh) | 一种板式设备制备钝化接触太阳能电池的方法及装置 | |
| CN114335258A (zh) | 太阳能电池的制备方法及太阳能电池 | |
| CN116314442A (zh) | 太阳能电池制备方法 | |
| CN111755563B (zh) | 一种p型单晶硅硼背场双面电池及其制备方法 | |
| CN115036381A (zh) | 一种p型硅背接触电池和制备方法 | |
| Shirasawa | Mass production technology for multicrystalline Si solar cells | |
| JP2015211094A (ja) | 太陽電池素子の製造方法 | |
| CN114400261B (zh) | 电池背部结构及其制备方法、电池 | |
| CN116093173B (zh) | 一种n型密栅结构太阳电池及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |