CN202585430U - 一种选择性发射极 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种选择性发射极，包括：重掺杂区和低掺杂区；其中，所述重掺杂区包括主栅重掺杂区和细栅重掺杂区，所述主栅重掺杂区与所述细栅重掺杂区垂直相连；所述重掺杂区还设置有点槽。采用本实用新型，可提高晶体硅电池的短波响应能力、增加电池的开路电压和短路电流，解决激光化学同步掺杂方法均匀性不佳、晶格损伤大及载流子符合较严重的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳电池的掺杂结构，尤其涉及一种选择性发射极。
背景技术
目前国内外的晶体硅太阳电池制造企业大都采用传统结构的太阳电池，技术比较成熟，但是其成本限制了太阳电池的大规模应用。局部工艺优化对提高太阳电池光电转换效率、降低单位发电成本的贡献十分有限。很多公司和研究机构都在开发新型高效的选择性发射极结构太阳电池。选择性发射极技术是在电池的不同区域实现不同的掺杂浓度，提高太阳电池的短波响应能力，同时保证电极与硅形成良好的欧姆接触，从而获取更高的光电转换效率。
选择性发射极结构太阳电池的关键技术是实现分区掺杂，目前国内外文献报道中，主要利用以下方法来制造晶体硅太阳电池的选择性发射极结构：
（1）二步扩散法：首先对硅片进行氧化形成一层SiO2作为掩膜，再利用光刻技术对电极区域进行处理；对处理后的硅片进行第一次重掺杂扩散；去除SiO2掩膜层后，在整个发射区进行第二次轻掺杂扩散；由此对栅线区域进行局部重掺杂。这种方法成结的质量较低，硅片少子寿命损失较大，且工艺复杂、成本较高，不利于生产应用。
（2）掩膜去除法：首先在硅衬底表面扩散形成重掺杂发射区；利用保护胶遮掩电极处区域后，用蚀刻技术（如自对准等离子体刻蚀的方法）对非电极区进行腐蚀，从而降低该区域的表面杂质浓度和结深。这种方法同样因工艺复杂、成本较高，不利于生产应用。
（3）掩膜扩散法：利用丝网印刷在金属电极以外的区域印刷掩膜；然后进行扩散。电极区域由于没有掩膜形成了重掺，而电极以外的区域由于掩膜的阻挡形成轻掺杂。目前存在的主要问题是丝印机对位精度不能满足要求使得工艺效果受到影响。
（4）机械织构法：首先对硅片表面的非电极区域进行机械织构；以氧化物作为磷扩散源。扩散过程中磷源在单位时间和单位面积上挥发的量一定，因此在没有织构的电极区域会有更多的磷沉积，在非电极区由于织构使得有效面积增大，导致单位面积上有较少的磷沉积，从而形成选择性发射极结构。扩散过程中必须保证扩散源在垂直于扩散面的方向上有很好的均匀性，才能有效实现该工艺。
（5）浆料掺杂法：在印刷正电极时，采用含磷的金属浆料印刷正面电极，然后进行烧结，正面电极栅线下的区域在获得高掺杂的同时形成合金结。此方法由于烧结过程较短，磷原子并不能有效扩散到硅片深处，因此重掺杂区的深扩散效果并不明显。
（6）激光刻槽法：利用激光在硅片表面栅线区域刻槽，通过丝网印刷或旋涂的方法在硅片表面涂覆磷源，由于刻槽区域的磷源量较大，扩散后在刻槽附近就可以形成高掺杂深扩散区，而在其它地方形成低掺杂浅扩散区。这种方法成本贵、工艺复杂，由于硅片厚度较薄，容易破片。
（7）激光化学同步掺杂法：首先对硅片表面进行磷扩散；将含磷的化学液体通过喷嘴涂覆到硅片表面的同时，采用激光在电池正面进行扫描，通过激光与硅片表面的局部物理化学反应将含磷化学液体中的磷源扩散到栅线区域，从而形成重掺杂。这种方法存在的主要问题是栅线区域掺杂均匀性不佳、晶格损伤较大、载流子复合较明显。
采用上述方法制备得出的选择性发射极由于各种原因，造成了掺杂均匀性不佳，重掺杂区的深扩散效果不明显，硅片少子寿命损失大，晶格损伤较大以及载流子复合较明显。
实用新型内容
本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种选择性发射极，可提高晶体硅电池的短波响应能力、增加电池的开路电压和短路电流，解决激光化学同步掺杂方法均匀性不佳、晶格损伤大及载流子符合较严重的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种选择性发射极，包括：重掺杂区和低掺杂区；
其中，所述重掺杂区包括主栅重掺杂区和细栅重掺杂区，所述主栅重掺杂区与所述细栅重掺杂区垂直相连；
所述重掺杂区还设置有点槽。
所述主栅重掺杂区包括直线区和设置于所述主栅重掺杂区两端的收窄区；
所述收窄区为梯形收窄区，所述梯形收窄区的上底为0.3~0.6mm；
所述梯形收窄区的下底与所述直线区相连，且所述梯形收窄区的下底与所述直线区宽度均为1.3~1.7mm；
所述细栅重掺杂区宽度为0.29~0.32mm。
优选地，所述主栅重掺杂区覆盖在所述细栅重掺杂区之上。
优选地，所述点槽的直径为0.18~0.22mm。
优选地，所述点槽之间的径向距离和轴向距离均为0.325~0.395mm。
优选地，所述主栅重掺杂区设有至少两个，所述细栅重掺杂区设有60~90个；
所述主栅重掺杂区之间的距离为45~70mm，所述细栅重掺杂区之间的距离为2.1~2.4mm。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型区别于现有的选择性发射极，利用激光打点技术在掺杂后的硅片表面布点，在硅片上形成局部点重掺的同时，也形成点槽。然后采用优化的激光化学同步掺杂工艺，在电池栅线区域制作局部重掺杂，由此形成点接触——选择性发射极双重结构。由于点槽均匀分布在重掺杂区中，含磷化学液体可均匀的掺杂至重掺杂区，从而减少掺杂均匀性不佳对栅线欧姆接触的影响，提高晶体硅电池的短波响应能力，增加电池的开路电压和短路电流。改进激光扫描的功率、速度等参数，减少激光扫描过程中产生的晶格损伤，有效提高晶体硅太阳电池性能。
附图说明
图1是本实用新型一种选择性发射极的结构示意图；
图2是图1的A部局部放大图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
结合图1，图2，本实用新型实施例提供了一种选择性发射极，包括：重掺杂区1和低掺杂区2；
其中，所述重掺杂区1包括主栅重掺杂区3和细栅重掺杂区4，所述主栅重掺杂区3与所述细栅重掺杂区4垂直相连；
所述重掺杂区1还设置有点槽31。
所述主栅重掺杂区3包括直线区32和设置于所述主栅重掺杂区两端的收窄区33；
所述收窄区33为梯形收窄区，所述梯形收窄区的上底为0.3~0.6mm；
所述梯形收窄区的下底与所述直线区相连，且所述梯形收窄区的下底与所述直线区宽度均为1.3~1.7mm；
所述细栅重掺杂区4宽度为0.29~0.32mm。
优选地，收窄区33的下底与直线区32宽度均为1.5mm，所述细栅重掺杂区4宽度为0.3mm；
优选地，所述收窄区33与最外侧两个所述细栅重掺杂区4相连处为0.5mm。
需要说明的是，所述主栅重掺杂区3可只设有直线区32，不需要收窄区33，由于主栅重掺杂区3位于主栅之下，且与主栅相连，因此主栅重掺杂区3的构造主要根据主栅的形状进行调整，如主栅不作收窄，那么主栅重掺杂区3同样不需收窄区33，与细栅重掺杂区4垂直相连至最外侧两个细栅重掺杂区4。
所述主栅重掺杂区3覆盖在所述细栅重掺杂区4之上。
所述点槽31的直径为0.18~0.22mm。
优选地，所述点槽31的直径为0.2mm。
所述点槽31之间的径向距离和轴向距离均为0.325~0.395mm。
优选地，所述点槽31之间的径向距离和轴向距离均为0.375mm。
需要说明的是，所述点槽31为掺杂后的硅片表面利用激光打点技术形成的，点状结构的分布方式、深度、直径可以根据硅片的掺杂浓度及杂质分布情况进行调整。
另外，由于点槽31均匀分布在重掺杂区1中，含磷化学液体可均匀的掺杂至重掺杂区1，从而减少掺杂均匀性不佳对栅线欧姆接触的影响。
所述主栅重掺杂区3设有至少两个，所述细栅重掺杂区4设有60~90个；
所述主栅重掺杂区3之间的距离为45~70mm，所述细栅重掺杂区4之间的距离均为2.1~2.4mm。
优选地，当所述主栅重掺杂区3设有3个时，中间主栅重掺杂区3位于硅片的正中间，与两侧的主栅重掺杂区3距离为52mm。
优选地，所述细栅重掺杂区4之间的距离均为2.28mm。
需要说明的是，要使硅与金属形成良好的欧姆接触，需对与金属接触的过度区域进行重掺杂，但对于电池表面掺杂太重会引起表面少子俄歇复合速度大，电池的短波光谱响应差。因此，对于用于吸收入射光的低掺杂区2需要轻度掺杂，与电极接触的重掺杂区1为高度掺杂，这样既可以使电池有较高的光谱响应，提高电池的短路电流和开路电压，同时使硅与金属形成良好的欧姆接触，从而提高电池的填充因子，减少硅片少子寿命损失大和晶格损伤，以及提高电池的转换效率。
综上所述，实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：
本实用新型实施例区别于现有的选择性发射极，利用激光打点技术在掺杂后的硅片表面布点，在硅片上形成局部点重掺的同时，也形成点槽31。然后采用优化的激光化学同步掺杂工艺，在电池栅线区域制作局部重掺杂，由此形成点接触——选择性发射极双重结构。由于点槽31均匀分布在重掺杂区中，含磷化学液体可均匀的掺杂至重掺杂区1，从而减少掺杂均匀性不佳对栅线欧姆接触的影响，提高晶体硅电池的短波响应能力，增加电池的开路电压和短路电流。改进激光扫描的功率、速度等参数，减少激光扫描过程中产生的晶格损伤，有效提高晶体硅太阳电池性能。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种选择性发射极，其特征在于，所述选择性发射极包括重掺杂区和低掺杂区；
其中，所述重掺杂区包括主栅重掺杂区和细栅重掺杂区，所述主栅重掺杂区与所述细栅重掺杂区垂直相连；
所述重掺杂区还设置有点槽。
2. 根据权利要求1所述的选择性发射极，其特征在于，所述主栅重掺杂区包括直线区和设置于所述主栅重掺杂区两端的收窄区；
所述收窄区为梯形收窄区，所述梯形收窄区的上底为0.3~0.6mm；
所述梯形收窄区的下底与所述直线区相连，且所述梯形收窄区的下底与所述直线区宽度均为1.3~1.7mm；
所述细栅重掺杂区宽度为0.29~0.32mm。
3.根据权利要求1所述的选择性发射极，其特征在于，所述主栅重掺杂区覆盖在所述细栅重掺杂区之上。
4.根据权利要求1所述的选择性发射极，其特征在于，所述点槽的直径为0.18~0.22mm。
5.根据权利要求1所述的选择性发射极，其特征在于，所述点槽之间的径向距离和轴向距均为0.325~0.395mm。
6.根据权利要求1所述的选择性发射极，其特征在于，所述主栅重掺杂区设有至少两个，所述细栅重掺杂区设有60~90个；
所述主栅重掺杂区之间的距离为45~70mm，所述细栅重掺杂区之间的距离为2.1~2.4mm。
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| CN 201120558163 CN202585430U (zh) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 一种选择性发射极 |
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| CN 201120558163 CN202585430U (zh) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 一种选择性发射极 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109888058A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-14 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制造方法 |
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2011
- 2011-12-28 CN CN 201120558163 patent/CN202585430U/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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