晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法
2023-05-19 05:51:31 3
專利名稱：晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種晶體矽太陽能電池的製備方法，具體涉及一種晶體矽太陽能電池 選擇性發射極結構的製備方法。
背景技術：
目前，常規能源的持續使用帶來了能源緊缺以及環境惡化等一系列經濟和社會問 題，發展太陽能電池是解決上述問題的途經之一。因此，世界各國都在積極開發太陽能電 池，而高轉換效率、低成本是太陽能電池發展的主要趨勢，也是技術研究者追求的目標。目前，在各類太陽能電池中，晶體矽太陽能電池佔了 90%的市場份額，其中單晶 矽電池的轉化效率超過了 17%，多晶矽電池轉化效率也超過16%。如何在成本追加不太 多的前提下，較大幅度提高轉化效率是大家關注的目標。其中，選擇性發射極(Selective Emitter)結構是一個非常好的選擇，其具體結構是(1)在電極柵線以下及其附近區域形 成重摻雜區，以提高開路電壓，降低接觸電阻，提高填充因子；(2)在非柵線區域形成淺摻 雜區，以獲得較好的表面鈍化效果，提高短波響應和載流子收集率，從而提高短路電流。然而，目前實際應用於工業生產的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方 法都需要進行兩次擴散工藝，以分別形成重摻雜和淺摻雜區。顯然，兩次擴散工藝需要較多 的工序與設備，很大程度上提高了生產成本；此外，多次高溫擴散會對矽片的少子壽命產生 負面影響，限制了轉化效率的進一步提升。針對上述問題，出現了製備選擇性發射極結構的單步擴散法，如中國發明專利申 請CN101022140A公開了一種實現晶體矽太陽能電池選擇性發射區的方法，先在矽片上均 勻沉積含磷物質作為磷源，然後通過雷射選擇性加熱在矽片表面局部形成重摻雜區域，最 後將矽片進行整體熱處理形成輕擴散區域。然而，上述方法需要額外使用雷射設備，成本較 高，一般只停留在實驗室階段，工業實用性較差。
發明內容
本發明目的是提供一種適於工業應用的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的 製備方法。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種晶體矽太陽能電池選擇性發射 極結構的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)採用磷擴散的方法對P型矽片進行重摻雜，形成P-N+結；(2)在步驟(1)得到的矽片所需的非電極區用酸性溶液或酸性漿料進行化學腐 蝕，形成淺摻雜N區；(3)清洗上述矽片，去除殘餘的化學溶液及殘留物，即得到所述晶體矽太陽能電池 選擇性發射極結構。上文中，所述P型矽片可以是單晶矽片或多晶矽片。所述步驟(1)中的磷擴散 方法可以採用現有的工藝，例如可以用POCl3為液態源的管式擴散、離子注入、或者用噴塗
3(Spray)/列印(Inkjet print)含磷液體再進行鏈式(Inline)擴散。優選的技術方案，所述步驟(1)中重摻雜得到的N+區的方塊電阻為10 40 Ω / □。所述步驟(2)中的酸性溶液或酸性漿料是現有技術，其主要成分是磷酸，可以選
用市售產品。上述技術方案中，所述步驟(2)中化學腐蝕採用絲網印刷或噴塗列印的方法。上述技術方案中，所述步驟(2)中化學腐蝕的時間為30秒至20分鐘。上述技術方案中，所述步驟(2)形成的淺摻雜N區的方塊電阻為50 150 Ω/口。上述技術方案中，所述步驟(2)中化學腐蝕的溫度為常溫。或者為100 450°C。所述步驟(3)中的清洗步驟，所用清洗液可以為純水，或者濃度為0. 1 2%的氫 氧化鉀；可以使用超聲、噴淋或兩者結合的清洗方式；溫度控制在20 80°C為佳。上述矽片後續可以採用常規製備方法製備得到選擇性發射極結構晶體矽太陽電 池。由於上述技術方案的採用，與現有技術相比，本發明具有如下優點1.本發明開發了一種新的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，其工 藝步驟簡單，可以利用現有的設備來實現，因而具有良好的工業實用性，適於推廣應用。2.相對於現有的兩次擴散工藝，本發明的工藝簡單，節省了生產成本，避免了多次 高溫擴散會對矽片的少子壽命產生負面影響，適合選擇性發射極結構的規模化生產。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述實施例一一種晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，包括如下步驟(1)以POCl3為液態源，對制絨後的單晶P型矽片做均勻磷擴散，製備P-N+結，制 備的N+區方塊電阻為20 Ω / □；(2)採用絲網印刷的方式，將酸性漿料印刷至所需的非電極區；(3)經過250°C加熱5分鐘，酸性漿料可將N+區蝕刻成為淺摻雜N區，(4)將上述矽片用0. 5%的氫氧化鉀在40°C下超聲清洗5分鐘，隨後進行去離子純 水漂洗10分鐘，最後進行5分鐘去離子純水噴淋，甩幹；即得到所述晶體矽太陽能電池選擇 性發射極結構。經測試，最終得到的選擇性發射級結構的特徵是N+區方塊電阻為20 Ω / □，N區 方塊電阻為90Ω / 口。實施例二一種晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，包括如下步驟(1)以POCl3為液態源，對制絨後的多晶P型矽片做均勻磷擴散，製備P-N+結，制 備的N+區方塊電阻為30 Ω / □；(2)採用列印噴塗的方式，將酸性液體列印至所需的非電極區；(3)經過350°C加熱8分鐘，酸性漿料可將N+區蝕刻成為淺摻雜N區；(4)將上述矽片用60°C去離子純水噴淋超聲清洗5分鐘，隨後進行去離子純水漂洗10分鐘，最後進行5分鐘去離子純水噴淋，甩幹；即得到所述晶體矽太陽能電池選擇性發 射極結構。 經測試，最終得到的選擇性發射級結構的特徵是N+區方塊電阻為30 Ω / □，N區 方塊電阻為100 Ω / 口。
權利要求
一種晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)採用磷擴散的方法對P型矽片進行重摻雜，形成P N+結；(2)在步驟(1)得到的矽片所需的非電極區用酸性溶液或酸性漿料進行化學腐蝕，形成淺摻雜N區；(3)清洗上述矽片，去除殘餘的化學溶液及殘留物，即得到所述晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構。
2.根據權利要求1所述的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，其特徵在 於所述步驟(1)中重摻雜得到的N+區的方塊電阻為10 40 Ω / 口。
3.根據權利要求1所述的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，其特徵在 於所述步驟(2)中化學腐蝕採用絲網印刷或噴塗列印的方法。
4.根據權利要求1所述的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，其特徵在 於所述步驟(2)中化學腐蝕的時間為30秒至20分鐘。
5.根據權利要求1所述的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，其特徵在 於所述步驟(2)形成的淺摻雜N區的方塊電阻為50 150 Ω/口。
6.根據權利要求1所述的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，其特徵在 於所述步驟(2)中化學腐蝕的溫度為常溫。
7.根據權利要求1所述的晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，其特徵在 於所述步驟(2)中化學腐蝕的溫度為100 450°C。
全文摘要
本發明公開了一種晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構的製備方法，包括如下步驟(1)採用磷擴散的方法對P型矽片進行重摻雜，形成P-N+結；(2)在步驟(1)得到的矽片所需的非電極區用酸性溶液或酸性漿料進行化學腐蝕，形成淺摻雜N區；(3)清洗上述矽片，去除殘餘的化學溶液及殘留物，即得到所述晶體矽太陽能電池選擇性發射極結構。本發明的工藝步驟簡單，可以利用現有的設備來實現，因而具有良好的工業實用性，適於製備選擇性發射極結構。
文檔編號H01L31/18GK101916798SQ20101023340
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者吳堅, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司;阿特斯(中國)投資有限公司