可控性好的單晶矽太陽能電池的製作方法
2023-08-06 00:37:31 2
專利名稱：可控性好的單晶矽太陽能電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽電池，尤其涉及一種單晶矽太陽能電池。
背景技術：
目前，常規的商業晶體矽太陽能電池工藝技術路線如下首先進行來料分選，然後將晶體矽表面的損傷層清洗乾淨，並進行制絨以形成一定絨面來減少晶體矽表面反射率；再進行高溫擴散製得PN結；採用PECVD方法在電池的擴散面沉積70 80nm厚的氮化矽薄膜，起到減反和鈍化的作用；最後採用絲網印刷的方式製備金屬電極和背場，經燒結後製得晶體矽太陽電池片。採用這種方法生產的單晶矽電池片效率一般在16%-17%左右。在日趨激烈的市場競爭中，越來越多的矽太陽電池片生產廠商將目光投向了選擇性發射極矽太陽電池。目前可以製備選擇性發射極結構的工藝方法有兩次擴散法、塗源擴散+選擇性腐蝕、含磷電極眾料、雷射摻雜等方式。其中，兩次擴散法由於其工藝較為複雜，且多次高溫對材 料本身會帶來危害。塗源擴散+選擇性腐蝕法在矽片表面均勻塗源進行擴散，結相對較深；而在金屬化後選擇性腐蝕會對電極接觸造成影響。印刷含磷漿料的方法無法形成理想的重摻雜濃度及分布。幹法雷射摻雜事先須在減反射層表面旋塗一層摻雜源，然後用雷射按一定的圖形進行掃描，在光斑掃過的部分發生局部熔融而進行摻雜。現有技術存在的問題主要是可控性差。
發明內容本實用新型的目的就是為了提供一種可控性好，結面比較平坦、均勻性和重複性好的可控性好的單晶矽太陽能電池。為了達到上述目的，本實用新型採用了以下技術方案一種選擇性發射極單晶矽太陽能電池，包括P型單晶矽層、N型矽層、SiO2薄膜層、減反射膜層、正電極、背電場，所述的N型矽層設置在P型單晶矽層上，與P型單晶矽層構成PN結，所述的SiO2薄膜層設置在N型矽層上，SiO2薄膜層上表面設置減反射膜層，所述的PN結中間設有橫向結，所述的正電極設置在橫向結上，所述的背電場設置在P型單晶矽層背面，背電場與P型單晶矽層之間設有P+型矽層，所述的P型單晶矽層為襯底層，所述的N型矽層為離子注入的發射極。所述的減反射膜層為SiNx薄膜層。所述的正電極為銀正電極。所述的背電場為Al電場。本實用新型的有益效果是I、可控性好採用離子注入法能精確控制摻雜的濃度分布和摻雜深度，因而可以適用於選擇性發射極結構兩種不同摻雜濃度分布的要求。2、製備電池過程中反應溫度低中注入溫度一般不超過400°C，退火溫度在650°C左右，避免了高溫過程帶來的不利影響，如結的推移、熱缺陷、矽片的變形等；同時避免了大量的高溫能耗，降低了選擇性發射極矽電池的製作成本。[0011]4、結面比較平坦採用的離子注入法所製備的PN結面較為平坦，有利於提高選擇性發射極電池的電性能。5、工藝靈活可以穿透表面薄膜注入到下面的襯底中，也可以採用多種材料作掩蔽膜，如SiO2、SiNx或光刻膠等；6、均勻性和重複性好這在大規模生產應用中保證了選擇性發射極矽太陽電池產
品質量。
圖I是本實用新型的選擇性發射極矽太陽電池結構示意圖； 圖2是圖I的A部放大圖。
具體實施方式
實施例I如圖1-2所示，一種可控性好的單晶矽太陽能電池，包括P型單晶矽層5 (即為襯底層)、N型矽層4 (為離子注入的發射極)、SiO2薄膜層3、減反射膜層2 (為SiNj^膜層，X為I 3)、正電極I (為Ag電極)、背電場7 (為Al電場),所述的N型娃層4設置在P型單晶矽層5上，與P型單晶矽層5構成PN結12，所述的SiO2薄膜層3設置在N型矽層4上，SiO2薄膜層3上表面設置減反射膜層2，所述的PN結12中間設有橫向結11，所述的正電極I設置在橫向結11上，所述的背電場7設置在P型單晶矽層5背面，背電場7與P型單晶矽層5之間設有P+型矽層6。上述太陽能電池的製備方法包括以下步驟(I)對P型單晶矽片層5表面進行清洗制絨，清洗制絨採用NaOH、異丙醇、制絨添加劑和去離子水的混合物對單晶矽片清洗；所述的NaOH的質量濃度為1°/Γ3%，所述的制絨添加劑為市售制絨添加劑DY-810，所述的混合物中NaOH、異丙醇、制絨添加劑和去離子水的體積比為5 9 1 150 ；(2)燃後對其一面進行離子注入磷元素形成N型矽層4，然後N型矽層4和P型單晶矽片層5構成形成PN結12，離子注入是將磷元素雜質電離成離子並聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能後，注入到矽中而實現摻雜，注入溫度為200°C，摻雜的濃度分布為IO18Cm3,摻雜的深度為O. I μ m ;(3)在600°C 700°C進行退火併生長氧化層SiO2薄膜3;(4)由反應氣體氨氣和矽烷通過等離子體增強化學氣相沉積法在N型表面繼續沉積一層鈍化和減反膜即SiNx薄膜2，SiNx薄膜2為70nm的單層氮化矽薄膜；(5)對主柵和副柵所處位置採用噴墨或絲網印刷酸性腐蝕劑氫氟酸或硝酸進行清洗，採用離子注入的方法進行重摻雜並快速退火，形成橫向結11，重摻雜的濃度分布為1019cm3，深度為O. 5um;所述的快速退火溫度為600°C，時間為I分鐘；(6)採用質量濃度為1%的氫氟酸進行I分鐘的漂洗，清洗表面，去除保護膜；(7)然後絲網印刷背面電極背電場7並烘乾、採用絲網印刷設備或電鍍方法製備正電極I ;(8)最後在500°C進行燒結，P型單晶矽片5和背電場7經過燒結中間形成一層摻Al的P+型矽即得產品。離子注入是一種對半導體進行摻雜的方法。將雜質電離成離子並聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能後，注入到矽中而實現摻雜。注入到半導體中的受主或施主雜質大部分都俘留在間隙位置處，經過適當溫度的退火處理，可以使注入雜質原子的全部或大部分從間隙位置進入替位位置而釋放出載流子，從而改變半導體的電特性；同時退火處理也可以減少注入損傷。本實用新型利用了離子注入法的高可控性，使P型單晶矽片中形成預定的摻雜濃度分布及摻雜深度，並通過二次離子注入形成選擇性發射極結構。實施例2本實用新型可控性好的單晶矽太陽能電池還可採用以下方法製備(I)對P型單晶矽片表面進行清洗制絨，清洗制絨採用NaOH、異丙醇、制絨添加劑和去離子水的混合物對單晶矽片清洗；所述的NaOH的質量濃度為1% 3%，所述的制絨添加劑為市售制絨添加劑DY-810，所述的混合物中NaOH、異丙醇、制絨添加劑和去離子水的體積比為5 9 1 150 ；(2)然後對其一面進行離子注入磷元素形成N型矽，然後N型矽和P型單晶矽片構成形成PN結，離子注入是將磷元素雜質電離成離子並聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能後，注入到矽中而實現摻雜，注入溫度為400°C，摻雜的濃度分布為102° / cm3,摻雜的深度為O. 4um;(3)在700°C進行退火併生長氧化層SiO2薄膜；(4)由反應氣體氨氣和矽烷通過等離子體增強化學氣相沉積法在N型表面繼續沉積一層鈍化和減反膜即SiNx薄膜，SiNx薄膜為90nm的雙層氮化矽薄膜；(5)對主柵和副柵所處位置採用532nm或1064nm波長的雷射進行雷射刻蝕清洗，採用離子注入的方法進行重摻雜並快速退火，形成橫向結，重摻雜的濃度分布為IO21 /cm3，深度為2 μ m;所述的快速退火溫度為700°C，時間為10分鐘；(6)採用5%的氫氟酸進行5分鐘的漂洗，清洗表面，去除保護膜；(7)然後絲網印刷背面電極背電場並烘乾、採用常規的絲網印刷設備或普通的電鍍方法製備正電極；(8)最後在900°C進行燒結，P型單晶矽片和背電場經過燒結中間形成一層摻Al的P+型矽即得產品。
權利要求1.一種可控性好的單晶矽太陽能電池，其特徵在於，包括P型單晶矽層、N型矽層、SiO2薄膜層、減反射膜層、正電極、背電場，所述的N型矽層設置在P型單晶矽層上，與P型單晶矽層構成PN結，所述的SiO2薄膜層設置在N型矽層上，SiO2薄膜層上表面設置減反射膜層，所述的PN結中間設有橫向結，所述的正電極設置在橫向結上，所述的背電場設置在P型單晶矽層背面，背電場與P型單晶矽層之間設有P+型矽層，所述的P型單晶矽層為襯底層，所述的N型矽層為離子注入的發射極。
2.根據權利要求I所述的可控性好的單晶矽太陽能電池，其特徵在於，所述的減反射膜層為SiNj^膜層。
3.根據權利要求I所述的可控性好的單晶矽太陽能電池，其特徵在於，所述的正電極為銀正電極。
4.根據權利要求I所述的可控性好的單晶矽太陽能電池，其特徵在於，所述的背電場為Al電場。
專利摘要本實用新型提供了一種可控性好的單晶矽太陽能電池，包括P型單晶矽層、N型矽層、Si02薄膜層、減反射膜層、正電極、背電場，所述的N型矽層設置在P型單晶矽層上，與P型單晶矽層構成PN結，所述的Si02，薄膜層設置在N型矽層上，SiO2薄膜層上表面設置減反射膜層，所述的PN結中間設有橫向結，所述的正電極設置在橫向結上，所迷的背電場設置在P型單晶矽層背面，背電場與P型單晶矽層之間設有P+型矽層。與現有技術相比，本實用新型具有結面比較平坦、均勻性和重複性好、成本低等優點。
文檔編號H01L31/068GK202736962SQ20122031948
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者曹永傑, 何幹坤, 曹永祥, 王紹林, 張良春, 許龍光 申請人:溫州宏陽銅業有限公司