基於重摻UMG矽外延生成pn結的太陽電池及製備方法
2023-05-03 06:19:31
專利名稱：基於重摻UMG矽外延生成pn結的太陽電池及製備方法
技術領域：
本發明屬於太陽能應用領域，尤其涉及的一種基於重摻UMG矽外延生成pn結的高效、低成本的太陽電池及製備方法。
背景技術：
進入21世紀以來，人類面臨嚴重的能源危機。石油等化石能源即將被耗盡，而人類對能源的需求卻日益增加。這使得可再生能源成為了關注的焦點。所有可再生能源中，太陽能是一種分布廣泛，用之不竭的清潔能源，具有很大的應用前景。太陽電池一種將太陽能轉化為電能的半導體器件，但目前太陽電池的價格依然居高不下，尤其是佔據光伏市場90%以上份額的矽太陽電池成本依然很高，這嚴重影響了矽太陽能電池的推廣和使用。
在現在流行的矽太陽電池的製備工藝中，矽太陽電池片往往是以高純多晶矽為原料，經過澆鑄或直拉成為矽晶體，然後經過切片等後續工藝製備得到的。在高純多晶矽提純技術中，西門子法、矽烷法佔據了 90%以上的份額。但是，利用這些方法得到的矽原料純度可達9N，遠高於太陽能級矽的6N要求，且成本難以降低。在所有矽原料都是用化學方法製備的高純多晶矽的情況下，矽材料成本佔到電池片總成本的30%左右，成為制約太陽能電池產業在國民經濟中大規模應用的主要瓶頸。與高純多晶矽相對應的是高級金屬矽(UMG矽)，其成本只有高純多晶矽的五分之一乃至更低，因此有望取代西門子法而大幅降低材料成本。 目前，僅有CSI和CaliSolar等少數幾家公司使用UMG矽製備體矽太陽電池，但這些電池的效率不穩定且低於14%，其主要原因是，其雜質含量比西門子法和矽烷法製備的多晶矽要高。有文獻('The impact of siliconfeed stock on the PV module cost'，G. del Coso， C. del Canizo， W. C. Sinke， Solar Energy Materials&Solar Cells, 2009)指出，當UMG矽太陽電池的效率低於14%時，它將喪失與普通矽太陽電池競爭中的價格優勢。因此，直接使用UMG矽製備太陽電池仍然是一大難題。利用UMG矽外延生長薄膜矽來用於製備太陽電池是降低本的一個新選擇。目前報導的有利用輕摻的UMG矽作為襯底外延矽，然後採用與普通晶體矽電池工藝基本一致的工藝製備電池，其電池效率還是比，甚至小於14X，見文獻Filip Duerinckx， etc. ， Prog. Photovolt :Res. Appl. 2005 ;13 :673—690。其主要原因是由於UMG矽中雜質含量較高，在薄膜生長過程中襯底的雜質極易通過擴散汙染薄膜，使薄膜質量下降，從而最終影響電池效率。因而，尋找一個合理的途徑對UMG矽進行改性並且開發新的電池製備工藝對利用UMG矽外延生長薄膜矽來用於製備高效、低成本太陽電池是非常必要的。
發明內容
本發明提供一種低成本、高效率的基於重摻UMG矽外延生成pn結的太陽電池。
—種基於重摻UMG矽外延生成pn結的太陽電池，包括若干電池片，所述的電池片由下至上依次為
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鋁電極層；
第一氮化矽層；
第一二氧化矽層； 重摻UMG矽層，該層的導電類型是p型或n型； 輕摻矽外延層，該層的導電類型與重摻UMG矽層的導電類型相反，例如當重摻UMG矽層的導電類型為P型時，則輕摻矽外延層的導電類型為n型；
第二二氧化矽層；
第二氮化矽層； 其中在所述的輕摻矽外延層中，在臨近第二二氧化矽層的表面部位分布有若干重
摻區域，該重摻區域的導電類型與重摻UMG矽層的導電類型相反，例如當重摻UMG矽層的導
電類型為P型時，則重摻區域的導電類型為n型； 在所述的重摻區域及第二氮化矽層的上表面設有銀電極。 太陽電池是由很多電池片構成的，本發明是對現有技術中電池片的結構進行了改進，得到電池片後可以再利用現技術組裝成太陽電池。 本發明還提供了一種所述的太陽電池的電池片的製備方法，包括如下步驟
(1)將UMG矽用直拉法生長晶面(100)的單晶矽或者定向凝固法生長多晶矽，得到原料矽錠， 所述的原料矽錠中摻雜劑為硼，摻雜濃度為1018 102°個硼原子/(^3，摻雜濃度可進一步優選為1019 102°個硼原子/cm3，在此摻雜濃度下UMG矽片對固有的金屬雜質的束縛作用最為明顯，可以最大程度的降低金屬雜質的影響； (2)將步驟(1)中所得的原料矽錠切片成為正方形且厚度為100 300 m的薄片，然後進行化學機械拋光至其表面光亮，採用半導體常規清洗工藝清洗，化學拋光，用去離子水清洗數遍，紅外燈烘乾，得到UMG矽片(即為電池片中的重摻UMG矽層)；
(3)將步驟(2)中所得的UMG矽片作為襯底，使用CVD技術在UMG矽片上表面生長輕摻矽外延層得到半成品電池片； 所述的輕摻矽外延層的厚度為10 lOOiim，輕摻矽外延層的摻雜劑為P0C13或1^3，摻雜濃度為1015 1017個磷原子/cm 摻雜濃度可進一步優選為1015 1016個磷原子/cm3，在此摻雜濃度下最容易形成突變型pn結，且這種情況下形成的突變結在重摻UMG矽中寬度可以忽略不計，因此金屬雜質的影響可以忽略不計； (4)使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發生器產生等離子體，除去半成品電池片周邊可能導致漏電的PN結； (5)將步驟(4)得到的除去可能導致漏電的PN結後的半成品電池片進行表面織構化處理；織構完成後採用半導體常規清洗工藝清洗，再用去離子水清洗數遍，紅外燈烘乾，得到織構化後的半成品電池片； 若除去可能導致漏電的PN結後的半成品電池片為單晶矽，則用質量百分比濃度為1. 5%的KOH水溶液進行表面織構化處理； 若除去可能導致漏電的PN結後的半成品電池片為多晶矽，則用體積比為硝酸
氫氟酸乙酸=3 : i : io的混合溶液進行表面織構化處理； 其中所述的硝酸採用質量百分比濃度50%以上的濃硝酸，常用的為50 80% ;
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其中所述的氫氟酸的質量百分比濃度為30 70% ; (6)在織構化後的半成品電池片的上表面形成厚度為2 10nm的第二二氧化矽
層，然後在所述的第二二氧化矽層的上表面形成厚度為70 90nm的第二氮化矽層； 在織構化後的半成品電池片的下表面形成厚度為2 10nm第一二氧化矽層，然後
在所述的第一二氧化矽層的下表面形成厚度為70 90nm的第一氮化矽層； 所述的第一二氧化矽層和第二二氧化矽層一般是同時形成的，所述的第一氮化矽
層和第二氮化矽層一般也是同時形成的。 在形成第一氮化矽層和第二氮化矽層時，可以採用PECVD技術。
(7)使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發生器產生等離子體對步驟(6)中織構化後的半成品電池片的上表面所形成的第二二氧化矽層及第二氮化矽層進行刻蝕，形成柵極狀窗口 ，其中每個柵線寬0. 1 0. 5mm ; (8)在柵極狀窗口處絲網印刷磷源並退火形成重摻區域，得到形成重摻區域後的半成品電池片，其中磷摻雜濃度為1018 1019個磷原子/(^3，摻雜濃度可進一步優選為IX 1019 9X 1019個磷原子/cm 在此摻雜濃度下重摻區域形成的發射極效果最佳且矽片與電極能形成良好的歐姆接觸； (9)在形成重摻區域後的半成品電池片的下表面旋塗鋁漿並燒結形成鋁電極層，在重摻區域及第二氮化矽層的上表面形成銀電極得到太陽電池片； 形成銀電極時首先通過絲網印刷銀槳在重摻區域上表面形成柵極，然後再通過絲網印刷銀漿在柵極以及第二氮化矽層上形成匯流條，最後進行燒結得到太陽電池片。
所述的銀電極的花樣為柵極加匯流條結構，柵線寬度與柵極狀窗口寬度相同，匯流條寬度為1. 5 3mm。燒結溫度為750°C 850。C，時間為2 4min。
由於重摻UMG矽層導電類型可以是p型或n型；以上方法表述的是重摻UMG矽層導電類型是P型，當重摻UMG矽層導電類型是n型時，製備方法如下 (1)將UMG矽用直拉法生長晶面(100)的單晶矽或者定向凝固法生長多晶矽，得到原料矽錠， 所述的原料矽錠中摻雜劑為磷，摻雜濃度為1018 102°個磷原子/(^3，摻雜濃度可進一步優選為1019 102°個磷原子/cm3，在此摻雜濃度下UMG矽片對固有的金屬雜質的束縛作用最為明顯，可以最大程度的降低金屬雜質的影響；； (2)將步驟(1)中所得的原料矽錠切片成為正方形且厚度為100 300ym的薄片，然後進行化學機械拋光至其表面光亮，採用半導體常規清洗工藝清洗，化學拋光，用去離子水清洗數遍，紅外燈烘乾，得到UMG矽片(即為電池片中的重摻UMG矽層)；
(3)將步驟(2)中所得的UMG矽片作為襯底，使用CVD技術在UMG矽片上表面生長輕摻矽外延層得到半成品電池片； 所述的輕摻矽外延層的厚度為10 100 ii m，輕摻矽外延層的摻雜劑為82116，摻雜濃度為1015 1017個硼原子/cm3，摻雜濃度可進一步優選為1015 1016個硼原子/cm3，在此摻雜濃度下最容易形成突變型pn結，且這種情況下形成的突變結在重摻UMG矽中寬度可以忽略不計，因此金屬雜質的影響可以忽略不計； (4)使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發生器產生等離子體，除去半成品電池片周邊多餘的即可能導致漏電的PN結；
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(5)將步驟(4)得到的除去可能導致漏電的PN結後的半成品電池片進行表面織構 化處理；織構完成後採用半導體常規清洗工藝清洗，再用去離子水清洗數遍，紅外燈烘乾， 得到織構化後的半成品電池片； 若除去可能導致漏電的PN結後的半成品電池片為單晶矽，則用質量百分比濃度 為1. 5%的K0H水溶液進行表面織構化處理； 若除去可能導致漏電的PN結後的半成品電池片為多晶矽，則用體積比為硝酸
氫氟酸乙酸=3 : i : io的混合溶液進行表面織構化處理； 其中所述的硝酸採用質量百分比濃度50%以上的濃硝酸，常用的為50 80% ;
其中所述的氫氟酸的質量百分比濃度為30 70% ; (6)在織構化後的半成品電池片的上表面形成厚度為2 10nm的第二二氧化矽
層，然後在所述的第二二氧化矽層的上表面形成厚度為70 90nm的第二氮化矽層； 在織構化後的半成品電池片的下表面形成厚度為2 10nm的第一二氧化矽層，然
後在所述的第一二氧化矽層的下表面形成厚度為70 90nm的第一氮化矽層； 所述的第一二氧化矽層和第二二氧化矽層一般是同時形成的，所述的第一氮化矽
層和第二氮化矽層一般也是同時形成的。 在形成第一氮化矽層和第二氮化矽層時，可以採用PECVD技術。
(7)使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發生器產生等離子體對步 驟(6)中織構化後的半成品電池片的上表面所形成的第二二氧化矽層及第二氮化矽層進 行刻蝕，形成柵極狀窗口 ，其中每個柵線寬0. 1 0. 5mm ; (8)在柵極狀窗口處絲網印刷硼源並退火形成重摻區域，得到形成重摻區域後 的半成品電池片，其中硼摻雜濃度為1018 1019個硼原子/(^3，摻雜濃度可進一步優選為 IX 1019 9X 1019個硼原子/cm 在此摻雜濃度下重摻區域形成的發射極效果最佳且矽片 與電極能形成良好的歐姆接觸； (9)在形成重摻區域後的半成品電池片的下表面旋塗鋁漿並燒結形成鋁電極層， 在重摻區域及第二氮化矽層的上表面形成銀電極得到太陽電池片； 形成銀電極時首先通過絲網印刷銀槳在重摻區域上表面形成柵極，然後再通過絲
網印刷銀漿在柵極以及第二氮化矽層上形成匯流條，最後進行燒結得到太陽電池片。 所述的銀電極的花樣為柵極加匯流條結構，柵線寬度與柵極狀窗口寬度相同，匯
流條寬度為1. 5 3mm。燒結溫度為750°C 850。C，時間為2 4min。 本發明提出將重摻的UMG矽作為薄膜矽太陽電池的襯底材料，並採用合理的電池
工藝來製備矽太陽電池。這種工藝製備的太陽電池有三個現有技術所不具有的優點 (1)利用低成本的UMG矽原料、通過選擇重摻雜技術生長出需要的重摻UMG矽晶體
可外延生長出較薄的高質量單晶矽或多晶矽薄膜製備電池，成本相對於直接利用高質量體
矽材料要低很多，光電轉換效率相對於直接利用輕摻矽材料製備的電池要高很多。 (2)對UMG原料進行重摻，可以對UMG矽片固有的金屬雜質進行有效的束縛作用，
避免了普通UMG矽中的固有金屬雜質在外延生長時向外延層擴散的問題，可生長出較高質
量的單晶矽或多晶矽薄膜。 (3)利用某種導電類型的重摻UMG矽作為襯底外延生長導電類型相反的輕摻外延 層可直接獲得pn結，簡化了電池工藝。本發明提出的電池製造工藝不僅能降低太陽電池的生產成本，更重要的是它能提高矽薄膜太陽電池的效率。可以獲得大面積單晶矽太陽電池 平均效率16. 5%，多晶矽太陽電池效率可達15%以上(AMI. 5，光照強度100mW/cm2，25°C )。
此外，本發明中涉及的工藝流程簡單可行，具有較好的應用前景，這為低成本UMG 矽在太陽電池中的廣泛推廣奠定了技術基礎。
圖1為本發明重摻UMG太陽能電池的電池片的結構示意圖。 圖2為本發明重摻p型UMG太陽能電池的電池片的製備方法流程圖。 圖3為本發明重摻n型UMG太陽能電池的電池片的製備方法流程圖。
具體實施方式
實施例1 參見圖l，本發明基於重摻UMG矽外延生成pn結的太陽電池所採用的電池片，由下
至上依次為 鋁電極層1 ; 第一氮化矽層2 ; 第一二氧化矽層3; 重摻UMG矽層4，該層的導電類型可以是p型或n型； 輕摻矽外延層5，該層的導電類型與重摻UMG矽層4的導電類型相反； 第二二氧化矽層6 ; 第二氮化矽層7 ; 其中在所述的輕摻矽外延層5中，在臨近第二二氧化矽層6的表面部位分布有若
乾重摻區域8，該重摻區域8的導電類型與重摻UMG矽層4的導電類型相反； 在所述的重摻區域8及第二氮化矽層7的上表面設有銀電極9。 其中pn結區域10為電池片的工作區域，位於重摻UMG矽層4和輕摻矽外延層5
交界的部位。 參見圖2，製備重摻p型UMG太陽能電池的電池片的過程如下 將UMG矽用直拉法生長(100)單晶矽得到原料矽錠，原料矽錠中摻雜劑為硼，摻雜
濃度為5 X 1019cm—3 (含義為5 X 1019個摻雜原子/cm3); 將原料矽錠切成正方形且厚度為200ym的薄片；對薄片進行機械拋光至其表面 光亮，採用半導體常規清洗工藝清洗，化學拋光，用去離子水清洗數遍，紅外燈烘乾得到UMG 矽片。 將UMG矽片作為襯底，使用CVD技術在UMG矽片表面生長輕摻矽外延層得到 半成品電池片，輕摻矽外延層厚度為55 m，輕摻矽外延層中摻雜劑為ra3，摻雜濃度為 5X1017cm—3。 使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發生器產生等離子體，除去半 成品電池片周邊可能導致漏電的PN結； 再用體積百分比為1. 5%的KOH溶液進行表面織構化處理，織構完成的電池片採 用半導體常規清洗工藝清洗，再用去離子水清洗數遍，紅外燈烘乾。
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織構化處理後在半成品電池片上表面形成5nm第二二氧化矽層，再利用PECVD技 術在第二二氧化矽層上表面沉積厚度為70nm的第二氮化矽層； 同時在半成品電池片下表面形成5nm第一二氧化矽層，再利用PECVD技術在第 一二氧化矽層下表面沉積厚度為70nm的第一氮化矽層。 使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發生器產生等離子體對第二 氮化矽和第二氧化矽層進行刻蝕，形成柵極狀窗口，其中每個柵線寬0. 15mm ;
在柵極狀窗口處絲網印刷磷源並退火形成重摻區域，摻雜濃度為3X 1019cm—3 ;
第一氮化矽層下表面旋塗鋁漿並燒結形成鋁電極層。 重摻區域上表面絲網印刷銀漿形成柵極後在重摻區域即第一氮化矽層的上表面 絲網印刷銀漿形成匯流條結構，柵極中柵線寬度與柵極狀窗口寬度相同，匯流條寬度為 1. 5mm。 最後進行燒結得到電池片，溫度為750°C，時間為4min。 對該電池片進行測試，效率達到16. 2% (AMI. 5，光照強度100mW/cm2， 25°C )，無光 衰減。 實施例2 根據實施例1的工藝，製備重摻p型UMG太陽能電池的電池片，不同之處僅在於原 料矽錠為採用UMG矽用定向凝固法生長得到的多晶矽，且在表面織構化處理時採用體積比
為硝酸氫氟酸乙酸=3 : i : io的溶液進行織構化處理。 其中硝酸的質量百分比濃度為65%，氫氟酸的質量百分比濃度為49%。 最後得到的電池片的效率達到15. 4% (AMI. 5，光照強度100mW/cm2， 25°C )，無光衰減。 實施例3 參見圖3，製備重摻n型UMG太陽能電池的電池片的過程如下 將UMG矽用直拉法生長(100)單晶矽得到原料矽錠，原料矽錠中摻雜劑為磷，摻雜
濃度為2X102°cm—3。 將原料矽錠切成正方形且厚度為150 m的薄片；對薄片進行機械拋光至其表面 光亮，採用半導體常規清洗工藝清洗，化學拋光，用去離子水清洗數遍，紅外燈烘乾得到UMG 矽片。 將UMG矽片作為襯底，使用CVD技術在UMG矽片表面生長輕摻矽外延層得到 半成品電池片，輕摻矽外延層厚度為25 m，輕摻矽外延層中摻雜劑為B2H6，摻雜濃度為 1017cm-3 ; 使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發生器產生等離子體，除去 半成品電池片周邊可能導致漏電的PN結； 再用體積百分比為1. 5%的KOH溶液進行表面織構化處理，織構完成的電池片採 用半導體常規清洗工藝清洗，再用去離子水清洗數遍，紅外燈烘乾。 織構化處理後在半成品電池片上表面形成6nm第二二氧化矽層，再利用PECVD技 術在第二二氧化矽層上表面沉積厚度為75nm的第二氮化矽層； 同時在半成品電池片下表面形成6nm第一二氧化矽層，再利用PECVD技術在第 一二氧化矽層下表面沉積厚度為75nm的第一氮化矽層。
使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發生器產生等離子體對第二 氮化矽和第二氧化矽層進行刻蝕，形成柵極狀窗口，其中每個柵線寬0. 25mm ;
在柵極狀窗口處絲網印刷硼源並退火形成重摻區域，摻雜濃度為8X 1018cm—3 ;
第一氮化矽層下表面旋塗鋁漿並燒結形成鋁電極層。 重摻區域上表面絲網印刷銀漿形成柵極後在重摻區域即第一氮化矽層的上表面 絲網印刷銀漿形成匯流條結構，柵極中柵線寬度與柵極狀窗口寬度相同，匯流條寬度為 2mm c最後進行燒結得到電池片，溫度為80(TC，時間為3min。 對該電池片進行測試，效率達到17. 1 % (AMI. 5，光照強度100mW/cm2， 25°C )，無光 衰減。 實施例4 根據實施例3的工藝，製備重摻n型UMG太陽能電池的電池片，不同之處僅在於原 料矽錠為採用UMG矽用定向凝固法生長得到的多晶矽，且在表面織構化處理時採用體積比
為硝酸氫氟酸乙酸=3 : i : io的溶液進行織構化處理。 其中硝酸的質量百分比濃度為65%，氫氟酸的質量百分比濃度為49%。最後得到的電池片的效率達到15. 6% (AMI. 5，光照強度100mW/cm2，25°C )，無光衰減。
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權利要求
一種基於重摻UMG矽外延生成pn結的太陽電池，包括若干電池片，其特徵在於，所述的電池片由下至上依次為鋁電極層(1)；第一氮化矽層(2)；第一二氧化矽層(3)；重摻UMG矽層(4)，該層的導電類型是p型或n型；輕摻矽外延層(5)，該層的導電類型與重摻UMG矽層(4)的導電類型相反；第二二氧化矽層(6)；第二氮化矽層(7)；其中在所述的輕摻矽外延層(5)中，在臨近第二二氧化矽層(6)的表面部位分布有若干重摻區域(8)，該重摻區域(8)的導電類型與重摻UMG矽層(4)的導電類型相反；在所述的重摻區域(8)及第二氮化矽層(7)的上表面設有銀電極(9)。
2. 如權利要求1所述的太陽電池的電池片的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1) 將UMG矽用直拉法生長晶面(100)的單晶矽或者定向凝固法生長多晶矽，得到原料矽錠，所述的原料矽錠中摻雜劑為硼；(2) 將步驟(1)中所得的原料矽錠加工成UMG矽片；(3) 將步驟(2)中所得的UMG矽片作為襯底，在UMG矽片上表面生長輕摻矽外延層得到半成品電池片，輕摻矽外延層的摻雜劑為P0C13或P4 ;(4) 除去半成品電池片周邊多餘的PN結；(5) 將步驟(4)得到的除去多餘的PN結後的半成品電池片進行表面織構化處理，然後清洗、烘乾，得到織構化後的半成品電池片；(6) 在織構化後的半成品電池片的上表面形成厚度為2 10nm的第二二氧化矽層，然後在所述的第二二氧化矽層的上表面形成厚度為70 90nm的第二氮化矽層；在織構化後的半成品電池片的下表面形成厚度為2 10nm的第一二氧化矽層，然後在所述的第一二氧化矽層的下表面形成厚度為70 90nm的第一氮化矽層；(7) 對步驟(6)中織構化後的半成品電池片的上表面所形成的第二二氧化矽層及第二氮化矽層進行刻蝕，形成柵極狀窗口 ；(8) 在柵極狀窗口處絲網印刷磷源並退火形成重摻區域；(9) 在形成重摻區域後的半成品電池片的下表面旋塗鋁漿並燒結形成鋁電極層，在重摻區域及第二氮化矽層的上表面形成銀電極，得到太陽電池片。
3. 如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，步驟(1)中所述的原料矽錠中硼的摻雜濃度為1018 102°個硼原子/cm3。
4. 如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的輕摻矽外延層的厚度為10 100 ii m，磷的摻雜濃度為1015 1017個磷原子/cm3。
5. 如權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，步驟(8)中所述的重摻區域中磷摻雜濃度為1018 1019個磷原子/cm3。
6. 如權利要求1所述的太陽電池的電池片的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(l)將UMG矽用直拉法生長晶面(100)的單晶矽或者定向凝固法生長多晶矽，得到原料矽錠，所述的原料矽錠中摻雜劑為磷；(2) 將步驟(1)中所得的原料矽錠加工成UMG矽片；(3) 將步驟(2)中所得的UMG矽片作為襯底，在UMG矽片上表面生長輕摻矽外延層得到半成品電池片，所述的輕摻矽外延層中的摻雜劑為B2H6 ;(4) 除去半成品電池片周邊多餘的PN結；(5) 將步驟(4)得到的除去多餘的PN結後的半成品電池片進行表面織構化處理，然後清洗、烘乾，得到織構化後的半成品電池片；(6) 在織構化後的半成品電池片的上表面形成厚度為2 10nm的第二二氧化矽層，然後在所述的第二二氧化矽層的上表面形成厚度為70 90nm的第二氮化矽層；在織構化後的半成品電池片的下表面形成厚度為2 lOnm第一二氧化矽層，然後在所述的第一二氧化矽層的下表面形成厚度為70 90nm的第一氮化矽層；(7) 對步驟(6)中織構化後的半成品電池片的上表面所形成的第二二氧化矽層及第二氮化矽層進行刻蝕，形成柵極狀窗口 ；(8) 在柵極狀窗口處絲網印刷硼源並退火形成重摻區域；(9) 在形成重摻區域後的半成品電池片的下表面旋塗鋁漿並燒結形成鋁電極層，在重摻區域及第二氮化矽層的上表面形成銀電極，得到太陽電池片。
7. 如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，步驟(1)中所述的原料矽錠中磷的摻雜濃度為1018 102°個磷原子/cm3。
8. 如權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的輕摻矽外延層的厚度為10 100 ii m，硼的摻雜濃度為1015 1017個硼原子/cm3。
9. 如權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，步驟(8)中所述的重摻區域中硼摻雜濃度為1018 1019個硼原子/cm3。
全文摘要
本發明公開了一種基於重摻UMG矽外延生成PN結的太陽電池，包括若干電池片，電池片由下至上依次為鋁電極層；第一氮化矽層；第一二氧化矽層；重摻UMG矽層；輕摻矽外延層，該層的導電類型與重摻UMG矽層的導電類型相反；第二二氧化矽層；第二氮化矽層；若干重摻區域，該重摻區域的導電類型與重摻UMG矽層的導電類型相反；在重摻區域及第二氮化矽層的上表面設有銀電極。本發明還提供了所述的電池片的製備方法。本發明利用低成本的UMG矽原料、選擇重摻雜技術生長出重摻UMG矽晶體，外延生長出高質量矽薄膜製備電池片，比直接利用高質量體矽材料成本低很多，光電轉換效率比直接利用輕摻UMG矽材料製備的電池片高很多。
文檔編號H01L31/068GK101771096SQ201010040049
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月19日 優先權日2010年1月19日
發明者餘學功, 楊德仁, 顧鑫 申請人:浙江大學