CN115148856A - 一种太阳能电池选择性掺杂方法和制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种太阳能电池选择性掺杂方法和制作方法，涉及光伏领域。包括：在制绒的最后槽体中氧化硅片，以在硅片的表面形成氧化层；去除位于硅片正面的氧化层与正面栅线对应的区域，得到处理后硅片；对处理后硅片的正面进行扩散，以在对应氧化层的区域形成轻掺杂，在未对应氧化层的区域形成重掺杂，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片。本申请在制绒的最后一道工序中氧化硅片，然后去除硅片正面氧化层对应正面栅线的区域，在扩散时氧化层具有阻挡作用，在硅片表面实现局部重掺杂。由于氧化硅片是在制绒的最后一道工序中进行，不需额外增加设备投入，所以只需增加去除硅片正面氧化层对应正面栅线的区域这道工序，简化工艺，节省设备投入。
Description
技术领域
本申请涉及光伏领域，特别是涉及一种太阳能电池选择性掺杂方法和制作方法。
背景技术
选择性发射极(selective emitter，简称SE)技术即在硅片与金属栅线接触的部位进行重掺杂，在其他部位进行轻掺杂，可以降低扩散层的复合和减小金属电极与硅片的接触电阻，改善短路电流和开路电压，从而提升电池的转换效率。
目前在对硅片进行选择性掺杂时，主要有两种方式，一种是一次扩散，另一种是两次扩散。一次扩散过程包括掺杂源在硅片整面扩散、利用激光局部重掺杂、清洗和退火；两次扩散过程包括第一次掺杂源扩散、激光对重掺杂区域打孔、清洗、对重掺杂区域进行第二次扩散。现有的方式均需增加三道工序，导致工厂投入比较高，太阳能电池的制作成本比较高。
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太阳能电池选择性掺杂方法和制作方法，以简化选择型掺杂工序，节省设备投入。
为解决上述技术问题，本申请提供一种太阳能电池选择性掺杂方法，包括：
在制绒的最后槽体中氧化硅片，以在所述硅片的表面形成氧化层；
去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域，得到处理后硅片；
对所述处理后硅片的正面进行扩散，以在对应所述氧化层的区域形成轻掺杂，在未对应所述氧化层的区域形成重掺杂，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片。
可选的，对所述处理后硅片的正面进行扩散之前，还包括：
清洗所述处理后硅片，以去除所述处理后硅片与所述正面栅线对应区域的损伤和微制绒。
可选的，去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域包括：
采用激光刻蚀方式，去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域。
可选的，在制绒的最后槽体中氧化硅片包括：
在制绒最后的槽体中，使用硝酸溶液氧化硅片。
可选的，在制绒的最后槽体中氧化硅片包括：
在制绒最后的槽体中，使用臭氧氧化硅片。
可选的，在制绒的最后槽体中氧化硅片之前，还包括：
对所述硅片进行制绒。
本申请还提供一种太阳能电池制作方法，包括：
采用上述任一种所述的太阳能电池选择性掺杂方法，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片；
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的背面形成隧穿氧化层；
在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层；
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面形成钝化层；
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面和背面分别制作电极，得到太阳能电池。
可选的，在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面形成钝化层之后，还包括：
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面和背面分别形成减反钝化层。
可选的，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层包括：
采用原位掺杂的方式，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层。
可选的，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层包括：
在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成本征多晶硅层；
对所述本征多晶硅层进行掺杂并进行高温处理，形成掺杂多晶硅层。
本申请所提供的一种太阳能电池选择性掺杂方法，包括：在制绒的最后槽体中氧化硅片，以在所述硅片的表面形成氧化层；去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域，得到处理后硅片；对所述处理后硅片的正面进行扩散，以在对应所述氧化层的区域形成轻掺杂，在未对应所述氧化层的区域形成重掺杂，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片。
可见，本申请在对硅片进行选择型掺杂时，在制绒的最后一道工序中氧化硅片，从而在硅片表面形成氧化层掩膜，然后去除硅片正面氧化层对应正面栅线的区域，再进行扩散。在扩散时，硅片正面没有氧化层的区域更容易进行掺杂，可以实现重掺杂，由于正面氧化层的阻挡作用，降低后续的推入时间，使得硅片正面对应氧化层的区域掺杂浓度低，实现轻掺杂，达到局部重掺的效果。由于氧化硅片是在制绒的最后一道工序中进行，不需额外增加设备投入，所以本申请中只需增加去除硅片正面氧化层对应正面栅线的区域这道工序即可，简化了选择型掺杂工序，节省设备投入，降低太阳能电池制作成本。
此外，本申请还提供一种具有上述优点的太阳能电池制作方法。
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太阳能电池选择性掺杂方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的另一种太阳能电池选择性掺杂方法的流程图；
图3为本申请实施例所提供的一种太阳能电池制作方法的流程图。
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，目前在对硅片进行选择性掺杂时，主要有两种方式，一种是一次扩散，另一种是两次扩散。一次扩散过程包括掺杂源在硅片整面扩散、利用激光局部重掺杂、清洗和退火；两次扩散过程包括第一次掺杂源扩散、激光对重掺杂区域打孔、清洗、对重掺杂区域进行第二次扩散。现有的方式均需增加三道工序，导致工厂投入比较高，太阳能电池的制作成本比较高。
有鉴于此，本申请提供了一种太阳能电池选择性掺杂方法，请参考图1，包括：
步骤S101：在制绒的最后槽体中氧化硅片，以在所述硅片的表面形成氧化层。
硅片的类型既可以为N型硅片，也可以为P型硅片，均在本申请的保护范围内。为了提升太阳能电池的效率，优选为N型硅片。
氧化层为SiO2层，厚度可以在1.5～2nm之间，分布在硅片的正面和背面。其中，硅片的正面为制成太阳能电池后面向太阳的表面，也即太阳光线入射的表面，背面与正面相背。
可选的，作为一种可实施方式，在制绒的最后槽体中氧化硅片包括：在制绒最后的槽体中，使用硝酸溶液氧化硅片。但是，本申请对此并不做限定，作为另一种可实施方式，在制绒的最后槽体中氧化硅片包括：在制绒最后的槽体中，使用臭氧氧化硅片。其中，当应硝酸溶液进行氧化时，硝酸溶液的浓度在65％以上。
步骤S102：去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域，得到处理后硅片。
需要说明的是，本申请中对正面氧化层与正面栅线对应区域的去除方式不做限定，视情况而定。例如，可以采用激光刻蚀方式，去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域。或者，采用干法刻蚀的方式，去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域。
为了保证正面氧化层与正面栅线对应区域的去除精度和减小对硅片表面的损伤，优选采用激光刻蚀方式。
步骤S103：对所述处理后硅片的正面进行扩散，以在对应所述氧化层的区域形成轻掺杂，在未对应所述氧化层的区域形成重掺杂，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片。
扩散过程中进行沉积时需要大流量的掺杂源，以便在推进时在硅片未对应氧化层的区域实现重掺杂。
掺杂源根据硅片的类型而定，例如，当硅片为N型硅片时，掺杂源可以为硼源(如三氯化硼)；当硅片为P型硅片时，掺杂源可以为磷源。
当进行硼扩散时，扩散温度可以为1000℃，时间为180分钟。硼扩散后轻掺杂区域的方阻值可以为150Ω/sqr，重掺杂区域方阻值可以在100Ω/sqr。
需要说明的是，在扩散时，在硅片的正面还会形成介质层(例如硼硅玻璃BSG、磷硅玻璃PSG)，以及在背面形成绕度介质层。在扩散后，还需要去除正面的介质层，以及背面的绕度介质层和背面的氧化层。背面的绕度介质层和背面的氧化层可以采用链式滚轮方式去除，然后再将硅片进入槽式湿法机台中进行背面的碱抛。
本申请在对硅片进行选择型掺杂时，在制绒的最后一道工序中氧化硅片，从而在硅片表面形成氧化层掩膜，然后去除硅片正面氧化层对应正面栅线的区域，再进行扩散。在扩散时，硅片正面没有氧化层的区域更容易进行掺杂，可以实现重掺杂，由于正面氧化层的阻挡作用，降低后续的推入时间，使得硅片正面对应氧化层的区域掺杂浓度低，实现轻掺杂，达到局部重掺的效果。由于氧化硅片是在制绒的最后一道工序中进行，不需额外增加设备投入，所以本申请中只需增加去除硅片正面氧化层对应正面栅线的区域这道工序即可，简化了选择型掺杂工序，节省设备投入，降低太阳能电池制作成本。
请参考图2，本申请还提供另一种太阳能电池选择性掺杂方法，包括：
步骤S201：在制绒的最后槽体中氧化硅片，以在所述硅片的表面形成氧化层。
步骤S202：去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域，得到处理后硅片。
步骤S203：清洗所述处理后硅片，以去除所述处理后硅片与所述正面栅线对应区域的损伤和微制绒。
由于步骤S202去除过程会对硅片表面造成一定的损伤，影响太阳能电池的效率，通过清洗处理后硅片可以将硅片表面的损伤去掉，同时还可以利用清洗溶液进行微制绒，从而提升太阳能电池的效率。清洗溶液可以为低浓度的碱(10L KOH、320L水、1.8L添加剂)，其中，添加剂为本行业常用的添加剂，可以直接购买得到，添加剂可以附着在未被去掉的氧化层表面，保护氧化层。
步骤S204：对所述处理后硅片的正面进行扩散，以在对应所述氧化层的区域形成轻掺杂，在未对应所述氧化层的区域形成重掺杂，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片。
步骤S201、步骤S202和步骤S204可参考上述实施例，此处不再详细赘述。
本实施例中的太阳能电池选择性掺杂方法，相较于现有的选择性掺杂方法，只需增加一道去除正面局部氧化层和一道湿法清洗工序，同样可以节省工厂设备投入。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在制绒的最后槽体中氧化硅片之前，还包括：
对所述硅片进行制绒。
本申请中对制绒方式不做限定，视情况而定。例如可以采用碱性溶液进行制绒，形成金字塔绒面；或者采用酸性溶液进行制绒，形成虫蠕状绒面。
通过制绒在硅片表面形成绒面，可以增加光线的陷光效果，提升太阳能电池的效率。
下面以N型硅片为例，对本申请中的选择性掺杂方法进行阐述。
步骤1、采用碱性溶液对N型硅片表面进行制绒处理，形成金字塔绒面，其中，N型硅片的电阻率为1Ω·cm，厚度为150um，再在湿法槽体中使用65％以上浓度的硝酸进行氧化，在N型硅片两面形成一层1.5～2nm的氧化层。
步骤2、在步骤1处理后的硅片正面用激光按照金属化栅线的图形开槽，去除与图形部分对应的氧化层。
步骤3、将步骤2处理后的硅片用低浓度的碱(10L KOH、320L水、1.8L添加剂)进行去损伤及微制绒，有氧化层的地方可以保护住非激光刻蚀的区域。
步骤4、将步骤3处理后的硅片在扩散炉中对制绒面进行硼扩散，形成正面的P+掺杂层及硼硅玻璃层，其中，硼源采用三氯化硼，扩散温度为1000℃，时间为180分钟，硼扩散后非激光刻蚀区域的方阻值为150Ω/sqr，激光刻蚀区域方阻值为100Ω/sqr
步骤5、对步骤4处理后的硅片进行去BSG，利用链式滚轮(滚轮带HF液，浓度40％左右)方式去除背面的BSG和SiO2层，后续再进入槽式湿法机台中进行背面的碱抛，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片。
本申请还提供一种太阳能电池制作方法，请参考图3，包括：
步骤S301：采用上述任一实施例所述的太阳能电池选择性掺杂方法，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片。
步骤S302：在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的背面形成隧穿氧化层。
步骤S303：在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层。
需要说明的是，本申请中对掺杂多晶硅层的形成方式不做限定，可自行设置。例如，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层包括：采用原位掺杂的方式，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层。
或者，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层包括：
在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成本征多晶硅层；
对所述本征多晶硅层进行掺杂并进行高温处理，形成掺杂多晶硅层。
需要说明的是，在背面形成掺杂多晶硅层时，正面也会形成，在正面形成钝化层之前，需要对正面进行抛光处理。
步骤S304：在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面形成钝化层。
钝化层为氧化铝层，可以采用原子层沉积方式进行沉积。
在本申请的一个实施例中，在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面形成钝化层之后，还包括：
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面和背面分别形成减反钝化层。
减反钝化层为氮化硅层，可以减少光线的反射，增加太阳能电池光线吸收率，从而提升太阳能电池的效率。
步骤S305：在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面和背面分别制作电极，得到太阳能电池。
步骤S302至S305具体可参考现有技术中TOPCon(Tunnel Oxide PassivatedContact，隧穿氧化层钝化接触)电池的制作方法，此处不再详细赘述。
本实施例中在制作太阳能电池的选择型掺杂结构时，在制绒的最后一道工序中氧化硅片，从而在硅片表面形成氧化层掩膜，然后去除硅片正面氧化层对应正面栅线的区域，再进行扩散。在扩散时，硅片正面没有氧化层的区域更容易进行掺杂，可以实现重掺杂，由于正面氧化层的阻挡作用，降低后续的推入时间，使得硅片正面对应氧化层的区域掺杂浓度低，实现轻掺杂，达到局部重掺的效果。由于氧化硅片是在制绒的最后一道工序中进行，不需额外增加设备投入，所以本申请中只需增加去除硅片正面氧化层对应正面栅线的区域这道工序即可，简化了选择型掺杂工序，节省设备投入，降低太阳能电池制作成本。
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一种太阳能电池选择性掺杂方法和制作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)
1.一种太阳能电池选择性掺杂方法，其特征在于，包括：
在制绒的最后槽体中氧化硅片，以在所述硅片的表面形成氧化层；
去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域，得到处理后硅片；
对所述处理后硅片的正面进行扩散，以在对应所述氧化层的区域形成轻掺杂，在未对应所述氧化层的区域形成重掺杂，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片。
2.如权利要求1所述的太阳能电池选择性掺杂方法，其特征在于，对所述处理后硅片的正面进行扩散之前，还包括：
清洗所述处理后硅片，以去除所述处理后硅片与所述正面栅线对应区域的损伤和微制绒。
3.如权利要求2所述的太阳能电池选择性掺杂方法，其特征在于，去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域包括：
采用激光刻蚀方式，去除位于所述硅片正面的所述氧化层与正面栅线对应的区域。
4.如权利要求1所述的太阳能电池选择性掺杂方法，其特征在于，在制绒的最后槽体中氧化硅片包括：
在制绒最后的槽体中，使用硝酸溶液氧化硅片。
5.如权利要求1所述的太阳能电池选择性掺杂方法，其特征在于，在制绒的最后槽体中氧化硅片包括：
在制绒最后的槽体中，使用臭氧氧化硅片。
6.如权利要求1至5任一项所述的太阳能电池选择性掺杂方法，其特征在于，在制绒的最后槽体中氧化硅片之前，还包括：
对所述硅片进行制绒。
7.一种太阳能电池制作方法，其特征在于，包括：
采用如权利要求1至6任一项所述的太阳能电池选择性掺杂方法，得到正面具有选择型掺杂结构的硅片；
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的背面形成隧穿氧化层；
在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层；
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面形成钝化层；
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面和背面分别制作电极，得到太阳能电池。
8.如权利要求7所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面形成钝化层之后，还包括：
在所述正面具有选择型掺杂结构的硅片的正面和背面分别形成减反钝化层。
9.如权利要求7或8所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层包括：
采用原位掺杂的方式，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层。
10.如权利要求7或8所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成掺杂多晶硅层包括：
在所述隧穿氧化层远离所述选择型掺杂结构的表面形成本征多晶硅层；
对所述本征多晶硅层进行掺杂并进行高温处理，形成掺杂多晶硅层。
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