CN116031148A - 一种太阳能电池的pn结制备方法及太阳能电池 - Google Patents

一种太阳能电池的pn结制备方法及太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN116031148A
CN116031148A CN202111242833.5A CN202111242833A CN116031148A CN 116031148 A CN116031148 A CN 116031148A CN 202111242833 A CN202111242833 A CN 202111242833A CN 116031148 A CN116031148 A CN 116031148A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diffusion
silicon wafer
oxide layer
textured surface
junction
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.)
Pending
Application number
CN202111242833.5A
Other languages
English (en)
Inventor
赵赞良
王茹
王武林
韩晓辉
陈宇晖
史晨燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningxia Longi Solar Technology Co Ltd
Original Assignee
Ningxia Longi Solar Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningxia Longi Solar Technology Co Ltd filed Critical Ningxia Longi Solar Technology Co Ltd
Priority to CN202111242833.5A priority Critical patent/CN116031148A/zh
Priority to PCT/CN2022/094518 priority patent/WO2023071161A1/zh
Publication of CN116031148A publication Critical patent/CN116031148A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/228—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a liquid phase, e.g. alloy diffusion processes
    • 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
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • 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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • 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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • 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
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV 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)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池的PN结制备方法及太阳能电池，涉及太阳能光伏技术领域。该方法应用于硅片的织构化表面，包括采用掺杂剂在织构化表面上进行第一扩散，且掺杂剂与硅片的导电类型不同；再对第一扩散后的织构化表面氧化获得氧化层；再采用掺杂剂对氧化层进行第二扩散，使得掺杂剂留存于氧化层中；再对氧化层中扩散的掺杂剂进行推进，从而在硅片织构化表面的两次扩散中，第一扩散从塔尖进入硅片的掺杂剂较多，从谷底进入硅片的掺杂剂较少，第二扩散则相反，使得硅片不同位置进入的掺杂剂总量较为平均，有效保证了硅片PN结的结深均匀性。

Description

一种太阳能电池的PN结制备方法及太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种太阳能电池的PN结制备方法及太阳能电池。
背景技术
在太阳能光伏产业中，为了减少电池前表面的反射损失，提高，通常采用对平整表面进行织构化以形成陷光结构的方式，使得入射光在前表面多次反射以减少反射损失，增加光吸收。
但是，织构化表面不平整，存在尺寸差、高度差等，如金字塔绒面结构中存在金字塔的塔尖与谷底之间的高度差，也存在不同金字塔之间的尺寸差异。而在织构化表面制备PN结时，由于塔尖存在拉应力利于掺杂剂扩散，谷底存在压应力不利于掺杂剂扩散，因此，会造成沉积在塔尖处掺杂较多、结深较深、方阻偏低，而沉积在谷底处的掺杂元素较少、结深较浅、方阻偏高的问题。进一步的，由于金字塔的尺寸不一，且塔尖和谷底掺杂程度存在差异，使得织构化表面的PN结在塔尖处较厚在谷底处较薄均匀性较差，进而造成电池前表面方阻差异性较大、均匀性差，影响电池的转换效率。
目前，可以通过减少金字塔尺寸的方式降低结深差距，从而提高方阻的均匀性，但是，减少金字塔尺寸会降低陷光结构对入射光的多次反射效果，进而造成光学损失。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池的PN结制备方法及太阳能电池，旨在保证硅片的织构化表面的PN结结深及表面掺杂的均匀性。
第一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池的PN结制备方法，该方法应用于硅片的织构化表面，该方法包括：
采用掺杂剂在所述硅片的所述织构化表面上进行第一扩散，所述掺杂剂与所述硅片的导电类型不同；
氧化所述第一扩散后的所述织构化表面，获得氧化层；
采用所述掺杂剂在所述氧化层上进行第二扩散，所述第二扩散的扩散时间大于所述第一扩散的扩散时间；
对所述氧化层中扩散的所述掺杂剂进行推进。
可选地，所述第一扩散的扩散时间为小于或等于120秒。
可选地，所述氧化的氧化时间为小于或等于180秒。
可选地，所述第二扩散的扩散时间为小于或等于180秒。
可选地，所述推进的推进温度大于所述第一扩散的扩散温度、所述氧化的氧化温度以及所述第二扩散的扩散温度。
可选地，所述第一扩散的扩散温度为770℃～800℃；
所述氧化的氧化温度为770℃～800℃；
所述第二扩散的扩散温度为770℃～800℃。
可选地，所述推进的推进温度为840℃～870℃。
可选地，所述硅片为掺硼硅片，所述掺杂剂为磷源。
第二方面，本发明实施例还提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括织构化表面的硅片，该硅片包括PN结，该PN结通过第一方面所述的PN结制备方法制备得到。
可选地，该太阳能电池中硅片的片内不均匀度低于7％。
在本发明实施例中提供的PN结制备方法应用于硅片的织构化表面，包括采用掺杂剂在织构化表面上进行第一扩散，且掺杂剂与硅片的导电类型不同，此时，织构化表面上塔尖处掺杂较深，谷底处掺杂较浅；再对第一扩散后的织构化表面氧化获得氧化层，此时，由于塔尖处掺杂较深氧化速率快，使得塔尖处氧化层较厚，谷底处掺杂较浅氧化速率慢，使得谷底处氧化层较薄；再采用掺杂剂对氧化层进行第二扩散，使得掺杂剂扩散在氧化层中；对氧化层中扩散的掺杂剂进行推进，由于塔尖处氧化层较厚，推进速率较慢，使得塔尖处再次进入硅片的掺杂剂较少，谷底处氧化层较薄，推进速率较快，使得谷底处再次进入硅片的掺杂剂较多，从而在硅片织构化表面的两次扩散中，第一扩散从塔尖进入硅片的掺杂剂较多，从谷底进入硅片的掺杂剂较少，第二扩散则相反，使得硅片不同位置进入的掺杂剂总量较为平均，有效保证了PN结的结深及表面掺杂的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种太阳能电池的PN结制备方法；
图2是本发明实施例提供的一种第一扩散后的硅片织构化表面的剖面示意图；
图3是本发明实施例提供的一种氧化后的硅片织构化表面的剖面示意图；
图4是本发明实施例提供的一种测试硅片的剖面示意图；
图5是本发明实施例提供的一种对比硅片的剖面示意图；
图6是本发明实施例提供的一种ECV测试位置示意图；
图7是本发明实施例提供的一种测试硅片的ECV测试曲线示意图；
图8是本发明实施例提供的一种对比硅片的ECV测试曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，图1示出了本发明实施例提供的一种太阳能电池的PN结制备方法，该方法应用于硅片的织构化表面，该方法包括：
步骤101、采用掺杂剂在所述硅片的所述织构化表面上进行第一扩散，所述掺杂剂与所述硅片的导电类型不同。
本发明实施例中，硅片的织构化表面可以是正金字塔绒面，也可以是其他具有周期性凸起、凹陷的绒面结构，由于酸、碱制绒，等离子制绒，金属离子催化制绒，纳米压印制绒等制绒工艺会在硅片表面形成高度不同的峰谷结构，而谷底存在压应力，不利于掺杂剂扩散，因此，在扩散制结时会造成塔尖处沉积掺杂较多、结深较深、方阻偏低，而谷底处相反的问题。在此基础上，本发明实施例所述的织构化表面可以是采用现有制绒工艺形成的织构化表面，其中，在硅片的织构化表面上采用掺杂剂进行第一扩散时，可以采用于硅片的导电类型不同的掺杂剂，从而在硅片中形成PN结。
本发明实施例中，硅片的导电类型可以是N型，也可以是P型，掺杂剂的导电类型不同，如在硅片的导电类型为N型时，掺杂剂的导电类型为P型，在硅片的导电类型为P型时，掺杂剂的导电类型为N型，以使得采用掺杂剂对硅片的织构化表面进行扩散后，可以在硅片上形成PN结，其中，硅片可以是掺磷硅片、掺硼硅片等，掺杂剂可以是磷源、硼源等。
本发明实施例中，扩散可以在管式炉中进行，在进行第一扩散前可以将硅片放入石英舟中送入炉管，并对炉管进行气密性检测，同时抽负压真空，以完成第一扩散的准备。
可选地，所述硅片为掺硼硅片，所述掺杂剂为磷源。
本发明实施例中，可以采用在P型硅片上扩散N型掺杂剂的方式制备PN结，其中，硅片可以是掺硼硅片，掺杂剂可以是磷源
可选地，所述第一扩散的扩散温度为770℃～800℃。
可选地，所述第一扩散的扩散时间为小于或等于120秒。
本发明实施例中，根据工艺条件、应用需求等对扩散浓度、深度的要求，可以对第一扩散过程中的扩散温度以及扩散时间进行调控，其中，扩散温度可以是770℃～800℃间的任意温度，如770℃、775℃、780℃、790℃、800℃等；扩散时间应小于或等于120秒，且大于0秒，如可以是120秒、110秒、100秒等，通过控制扩散时间的大小可以有效控制扩散的结深，在织构化表面进行第一扩散，使得表面上金字塔塔尖结深较深，谷底结深较浅，方阻均匀性较差。
步骤102、氧化所述第一扩散后的所述织构化表面，获得氧化层。
本发明实施例中，可以在氧化的氧化温度下对硅片第一扩散后的织构化表面进行氧化获得氧化层，氧化层对元素扩散的有阻挡作用从而降低元素扩散的速率，在此基础上，部分减小硅片不同部位扩散的不均匀度，该氧化层可以是二氧化硅层。由于织构化表面上金字塔塔尖结深较深，谷底结深较浅，因此，塔尖处氧化速率较快，氧化层厚度较厚，谷底处氧化速率较慢，氧化层厚度较薄，使得氧化层在塔尖处阻挡作用较强，在谷底处阻挡作用较弱。
可选地，所述氧化的氧化温度为770℃～800℃。
可选地，所述氧化的氧化时间为小于或等于180秒。
本发明实施例中，对织构化表面的氧化时间应小于或等于180秒，且大于0秒，如可以是180秒、170秒、160秒等，通过控制氧化时间的大小可以有效控制氧化层的厚度；对织构化表面的氧化温度可以是770℃～800℃间的任意温度，如770℃、775℃、780℃、790℃、800℃等。
步骤103、采用所述掺杂剂在所述氧化层上进行第二扩散，所述第二扩散的扩散时间大于所述第一扩散的扩散时间。
本发明实施例中，可以在获得氧化层后，在第二扩散的扩散温度下，采用掺杂剂在氧化层上再进行第二扩散，其中，第二扩散可对应参照前述第一扩散的相关说明，为避免重复，在此不再赘述。另外，第二扩散使得磷原子累积在步骤102氧化形成的氧化层中，第二扩散的扩散时间应大于第一扩散的扩散时间，以控制PN结的最终结深。
可选地，所述第二扩散的扩散温度为770℃～800℃。
可选地，所述第二扩散的扩散时间为小于或等于180秒。
本发明实施例中，第二扩散的扩散时间应在小于或等于180秒，且大于0的基础上，大于第一扩散的扩散时间，如当第一扩散时间为120秒时，第二扩散的扩散时间应大于120秒且小于或等于180秒，当第一扩散时间为100秒时，第二扩散的扩散时间应大于100秒且小于或等于180秒等；第二扩散的扩散温度可以是770℃～800℃间的任意温度，如770℃、775℃、780℃、790℃、800℃等，本发明实施例对此不做具体限制。
步骤104、对所述氧化层中扩散的所述掺杂剂进行推进。
本发明实施例中，可以对氧化层中累积的掺杂剂进行推进，使掺杂剂从氧化层扩散入硅片中，由于织构化表面上金字塔尖处氧化层较厚，因此推结过程中掺杂剂的扩散速率较慢，谷底处氧化层较薄，因此推结过程中掺杂剂的扩散速率较快，从而能够填补第一扩散中织构化表面上金字塔塔尖处结深较深，谷底处结深较浅的差异，提升硅片表面扩散的均匀性。
可选地，所述推进的推进温度大于所述第一扩散的扩散温度、所述氧化的氧化温度以及所述第二扩散的扩散温度。
可选地，所述推进的推进温度为840℃～870℃。
本发明实施例中，可以采用高温推进工艺对氧化层中累积的掺杂剂进行推进，在此基础上，推进的推进温度大于第一扩散的扩散温度、氧化的氧化温度以及第二扩散的扩散温度，其中，推进的推进温度可以是840℃～870℃间的任意温度，如可以是840℃、845℃、850℃、860℃、870℃等，本发明实施例对此不作具体限制。
本发明实施例中，采用管式炉制备PN结时，可以在推结后进行降温、回压、出舟等步骤，以获得具有PN结的硅片。
本发明实施例中，还制备了测试硅片与对比硅片，其中，采用掺硼硅片制备，扩散源为磷源，掺硼硅片表面为织构化表面，测试硅片中PN结采用如图1所示的PN结制备方法制备得到，具体工艺参数如下表1所示：
表1
Figure BDA0003319815960000061
Figure BDA0003319815960000071
表1中，在步骤序号1～5先进行制备的预先准备，包括将硅片放入石英舟中送入炉管，再对炉管进行抽真空、气密性检漏以及升温等；
在步骤6采用磷源进行通源，在770℃～800℃温度下，对硅片的织构化表面进行第一扩散，扩散时间小于或等于120秒。
图2是本发明实施例提供的一种第一扩散后的硅片织构化表面的剖面示意图，如图2所示，在塔尖201位置磷源扩散较深，结深较深，在谷底202位置磷源扩散较浅，结深较浅，在织构化表面上结深分布不均匀。
在步骤7对第一扩散后的表面进行氧化，在770℃～800℃温度下，在硅片的织构化表面上制备氧化层，氧化时间小于或等于180秒。
图3是本发明实施例提供的一种氧化后的硅片织构化表面的剖面示意图，如图3所示，在图2的基础上，对硅片的织构化表面进行氧化形成二氧化硅(SiO2)层，由于氧化速率不同，在氧化后塔尖201位置的二氧化硅层厚度较厚，谷底202位置的二氧化硅层较薄。
在步骤8采用磷源进行通源，在770℃～800℃温度下，对氧化层进行第二扩散，扩散时间大于第一扩散的扩散时间，且小于或等于180秒。
在步骤9、10中，在840℃～870℃下对氧化层中扩散的磷原子进行推进。
在后续步骤11～18中，进行降温、通源、推进、氧化、回压、出舟等工序，从而获得测试硅片。
图4是本发明实施例提供的一种测试硅片的剖面示意图，如图4所示，在图3的基础上，对二氧化硅层进行第二扩散，使得磷原子扩散在二氧化硅层中，并对磷原子进行推进，而二氧化硅层较厚的塔尖201位置推进速率较慢，二氧化硅层较薄的谷底202位置推进速率较快，从而在推进过程中谷底202位置的结深增长快于塔尖201位置，使得最终测试硅片表面的塔尖201位置与谷底202位置之间存在结深的一致性。
对比硅片中PN结采用常规前氧工艺制备得到，具体工艺参数如下表2所示：
表2
Figure BDA0003319815960000081
Figure BDA0003319815960000091
其中，表2中，在步骤序号1～5先进行制备的预先准备，包括将硅片放入石英舟中送入炉管，再对炉管进行抽真空、气密性检漏以及升温等；
在步骤6对硅片的织构化表面进行氧化，在770℃～800℃温度下，在硅片的织构化表面上制备氧化层，氧化时间小于或等于180秒；
在步骤7采用磷源进行通源，在770℃～800℃温度下，对硅片的织构化表面进行一次扩散，扩散时间小于或等于200秒。
在步骤8采用磷源进行通源，在770℃～800℃温度下，对硅片的织构化表面进行二次扩散，扩散时间大于第一扩散的扩散时间，且小于或等于390秒。
在步骤9、10中，在840℃～870℃下对氧化层中扩散的磷原子进行推进。
在后续步骤11～17中，进行降温、通源、推进、氧化、回压、出舟等工序，从而获得对比硅片。
图5是本发明实施例提供的一种对比硅片的剖面示意图，如图5所示，在掺硼硅片的织构化表面采用磷源先氧化制备二氧化硅层，再通过两次通源、两次推进形成PN结，其中，对比硅片表面的塔尖301位置结深较深，谷底302位置结深较浅，结深均匀性较差。
示例一
图6是本发明实施例提供的一种ECV(Electrochemical capacitance-voltageprofiler，电化学微分电容电压)测试位置示意图，其中，ECV采用电解液形成势垒已测量测流子浓度，并对P型半导体施加正向偏压，或对N型半导体施加反向偏压与光照进行表面腐蚀，从而去除已电解的材料，通过重复上述“腐蚀-测量”循环，然后应用法拉第定律，对腐蚀电流进行积分就可以连续得到腐蚀深度，从而得到载流子浓度与半导体深度的测量曲线。如图6所示，可以采用ECV分别对测试硅片1上不对称的A1位置、B1位置，以及对比硅片2上不对称的A2位置、B2位置的载流子浓度与半导体深度关系曲线进行测试。
图7是本发明实施例提供的一种测试硅片的ECV测试曲线示意图，如图7所示，测试硅片上A1位置、B1位置载流子浓度与结深变化曲线具有一致性，即在测试硅片上不同位置结深的均匀性较好。由于测试硅片为织构化表面，金字塔分布具有随机性，由此可以确定金字塔结构中塔尖、谷底的掺杂浓度分布较为均匀。在此基础上，测试硅片的方阻均匀性应较好，同时测试硅片的表面区域浓度更加集中，能够提升产品良率，降低黑斑，并在一定范围内降低串阻，从而提高填充因子，保证硅片制备的太阳能电池的转换效率。
图8是本发明实施例提供的一种对比硅片的ECV测试曲线示意图，如图8所示，对比硅片上A2位置、B2位置载流子浓度与结深变化曲线差别较大，即不同点的PN结结深与浓度不同、绒面金字塔的塔尖、谷底区的掺杂剂浓度不一，在对比硅片上不同位置结深的均匀性较差，可以确定对比硅片上不同位置掺杂结构不同。在此基础上，对比硅片的方阻均匀性较差。
而且，根据表1、2所示，对比硅片在制备过程中步骤7、8的扩散时间大于测试硅片在制备过程中步骤6、8的扩散时间，而根据图7、8所示，测试硅片与对比硅片的表面区域掺杂浓度接近，即测试硅片在保证掺杂质量的基础上，进一步减少了工艺耗时，提高了PN结的制备效率。
示例二
采用四探针方阻测试仪，基于五点法对测试硅片、对比硅片的方阻进行测试，其中，分别采用四探针方阻测试仪对50张测试硅片与50张对比硅片进行方阻测试，在每张测试硅片上取五点位置方阻的均值作为该测试硅片对应的测试方阻，在每张对比硅片上取五点位置方阻的均值作为该对比硅片对应的对比方阻，在50张测试硅片中采用测试方阻的最大值与最小值的差与和的比值确定测试硅片的片间不均匀度，在每张测试硅片中采用五点位置方阻的最大值与最小值的差与和的比值确定测试硅片的片内不均匀度，并以170Ω/sq作为方阻中心值，在50张测试硅片中确定测试方阻在170Ω±5范围内，即165Ω～175Ω之间的数量与总数量的比值确定集中度。经测定，对比硅片的片内不均匀度通常为7.77％，而本申请提供的太阳能电池中PN结制备方法制备得到的硅片片内不均匀度低于7％，即可以包括5％、5.5％、6％、6.5％、7％等低于7％的任意数值。
具体的，参照上述过程，分别确定对比硅片的片间不均匀度、片内不均匀度与集中度，如表3所示：
表3
硅片 集中度(170Ω±5) 片内不均匀度 片间不均匀度 方阻中心值
对比硅片 80.6％ 7.77％ 4.09％ 170Ω/sq
测试硅片 87.2％ 6.54％ 3.62％ 170Ω/sq
由表3可知，由本申请提供的制备方法制备PN结的测试硅片集中度显著高于由常规工艺制备的对比硅片，片内不均匀度、片间不均匀度有所降低，在此基础上，可以确定相比于对比文件硅片，测试硅片的方阻均匀性更好，良率更高、质量更好。本申请通过在两次通源间制备氧化层，有效提升了织构化表面上金字塔塔尖、谷底的PN结均匀性，并且避免了对金字塔尺寸的限制，减少了表面上的光学损失，同时，由于氧化层会降低扩散速度，因此，在两次扩散的间隙制备氧化层，在第一扩散中无氧化层阻挡，从而能够降低氧化层对扩散速度的影响，在保证扩散均匀性的同时保证整体的扩散效率。
在本发明实施例中提供的PN结制备方法应用于硅片的织构化表面，包括采用掺杂剂在织构化表面上进行第一扩散，且掺杂剂与硅片的导电类型不同，此时，织构化表面上塔尖处掺杂较深，谷底处掺杂较浅；再对第一扩散后的织构化表面氧化获得氧化层，此时，由于塔尖处掺杂较深氧化速率快，使得塔尖处氧化层较厚，谷底处掺杂较浅氧化速率慢，使得谷底处氧化层较薄；再采用掺杂剂对氧化层进行第二扩散，使得掺杂剂扩散在氧化层中；对氧化层中扩散的掺杂剂进行推进，由于塔尖处氧化层较厚，推进速率较慢，使得塔尖处再次进入硅片的掺杂剂较少，谷底处氧化层较薄，推进速率较快，使得谷底处再次进入硅片的掺杂剂较多，从而在硅片织构化表面的两次扩散中，第一扩散从塔尖进入硅片的掺杂剂较多，从谷底进入硅片的掺杂剂较少，第二扩散则相反，使得硅片不同位置进入的掺杂剂总量较为平均，有效保证了PN结的结深均匀性。
本发明实施例还提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括织构化表面的硅片，所述硅片包括PN结，所述PN结通过以下步骤制备得到：
采用掺杂剂在所述硅片的所述织构化表面上进行第一扩散，所述掺杂剂与所述硅片的导电类型不同；
氧化所述第一扩散后的所述织构化表面，获得氧化层；
采用所述掺杂剂在所述氧化层上进行第二扩散，所述第二扩散的扩散时间大于所述第一扩散的扩散时间；
对所述氧化层中扩散的所述掺杂剂进行推进。
可选地，所述太阳能电池中所述硅片的片内不均匀度包括5％～7％
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定都是本申请实施例所必须的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池的PN结制备方法，所述方法应用于硅片的织构化表面，其特征在于，所述方法包括：
采用掺杂剂在所述硅片的所述织构化表面上进行第一扩散，所述掺杂剂与所述硅片的导电类型不同；
氧化所述第一扩散后的所述织构化表面，获得氧化层；
采用所述掺杂剂在所述氧化层上进行第二扩散，所述第二扩散的扩散时间大于所述第一扩散的扩散时间；
对所述氧化层中扩散的所述掺杂剂进行推进。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一扩散的扩散时间为小于或等于120秒。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化的氧化时间为小于或等于180秒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二扩散的扩散时间为小于或等于180秒。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述推进的推进温度大于所述第一扩散的扩散温度、所述氧化的氧化温度以及所述第二扩散的扩散温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一扩散的扩散温度为770℃～800℃；
所述氧化的氧化温度为770℃～800℃；
所述第二扩散的扩散温度为770℃～800℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述推进的推进温度为840℃～870℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅片为掺硼硅片，所述掺杂剂为磷源。
9.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括织构化表面的硅片，所述硅片包括PN结，所述PN结通过以下步骤制备得到：
采用掺杂剂在所述硅片的所述织构化表面上进行第一扩散，所述掺杂剂与所述硅片的导电类型不同；
氧化所述第一扩散后的所述织构化表面，获得氧化层；
采用所述掺杂剂在所述氧化层上进行第二扩散，所述第二扩散的扩散时间大于所述第一扩散的扩散时间；
对所述氧化层中扩散的所述掺杂剂进行推进。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池中所述硅片的片内不均匀度低于7％。
CN202111242833.5A 2021-10-25 2021-10-25 一种太阳能电池的pn结制备方法及太阳能电池 Pending CN116031148A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111242833.5A CN116031148A (zh) 2021-10-25 2021-10-25 一种太阳能电池的pn结制备方法及太阳能电池
PCT/CN2022/094518 WO2023071161A1 (zh) 2021-10-25 2022-05-23 一种太阳能电池的pn结制备方法及太阳能电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111242833.5A CN116031148A (zh) 2021-10-25 2021-10-25 一种太阳能电池的pn结制备方法及太阳能电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116031148A true CN116031148A (zh) 2023-04-28

Family

ID=86080005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111242833.5A Pending CN116031148A (zh) 2021-10-25 2021-10-25 一种太阳能电池的pn结制备方法及太阳能电池

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116031148A (zh)
WO (1) WO2023071161A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103985785A (zh) * 2014-04-24 2014-08-13 上饶光电高科技有限公司 一种适用于提升太阳电池光电转换效率的氧化工艺
CN104766906B (zh) * 2015-04-08 2017-11-17 常州时创能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池的扩散工艺
CN105914261B (zh) * 2016-06-02 2018-03-06 浙江晶科能源有限公司 一种黑硅电池的制作方法和装置
DE102018123397A1 (de) * 2018-09-24 2020-03-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Solarzelle mit einem Heteroübergang und einem eindiffundiertem Emitterbereich
CN111524797A (zh) * 2020-04-26 2020-08-11 泰州中来光电科技有限公司 一种选择性发射极的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023071161A1 (zh) 2023-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Padhamnath et al. Metal contact recombination in monoPoly™ solar cells with screen-printed & fire-through contacts
US20100032012A1 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
Li et al. POCl 3 diffusion for industrial Si solar cell emitter formation
van der Vossen et al. Comparative study of differently grown tunnel oxides for p-type passivating contacts
Kafle et al. On the emitter formation in nanotextured silicon solar cells to achieve improved electrical performances
CN108110088B (zh) 太阳能电池的低压扩散工艺及利用其制备得到的太阳能电池
CN113437182A (zh) 一种太阳能电池的扩散工艺、制备方法及硅片
CN112002771B (zh) 一种掺镓背场的p型掺镓perc电池及其制备方法
AU2021426616B2 (en) Boron diffusion method suitable for hbc battery
Padhamnath et al. Progress with passivation and screen-printed metallization of Boron-doped monoPoly™ layers
Yadav et al. c-Si solar cells formed from spin-on phosphoric acid and boric acid
Barth et al. 19.4 Efficient bifacial solar cell with spin-on boron diffusion
CN115132852A (zh) 一种N型TOPCon太阳能电池及其制作方法
Yadav et al. Low-cost and low-temperature chemical oxide passivation process for large area single crystalline silicon solar cells
CN113594299B (zh) 一种n型硅片p++结构的制作工艺
Wang et al. High-efficiency n-TOPCon bifacial solar cells with selective poly-Si based passivating contacts
Zhou et al. Study of boron diffusion for p+ emitter of large area N-type TOPCon silicon solar cells
Do et al. Experimental and simulation study for ultrathin (∼ 100 μm) mono crystalline silicon solar cell with 156× 156 mm 2 area
CN116031148A (zh) 一种太阳能电池的pn结制备方法及太阳能电池
Basu et al. 0.4% absolute efficiency increase for inline-diffused screen-printed multicrystalline silicon wafer solar cells by non-acidic deep emitter etch-back
CN116504879A (zh) 一种TOPCon电池制备方法及TOPCon电池
Bouhafs et al. N+ silicon solar cells emitters realized using phosphoric acid as doping source in a spray process
CN110931598A (zh) 一种二次退火的单晶硅se-perc电池的制造方法
CN113808927A (zh) 一种TOPCon电池磷扩散工艺
CN111354631A (zh) 一种太阳能电池片组件的制作方法

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