一种三氧化二铝钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三氧化二铝钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法，以N型硅片为基底，正面依次有P型发射区、Al

Three oxidation two aluminum passivation type N double faced crystalline silicon solar cell preparation method

The invention discloses a method for preparing a N type double crystal silicon solar cell with three oxidation and two aluminum passivation. The N type silicon wafer is used as the base, and the front face is P type emitting zone and Al

【技术实现步骤摘要】
一种三氧化二铝钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种三氧化二铝钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法。
技术介绍
太阳能电池是一种将太阳光转换为电能的半导体光电器件，基本原理是利用半导体技术制造出PN结，大于半导体禁带宽度的太阳光被电池吸收，激发光生载流子，在PN结的内建势场作用下，光生电子和空穴分离，向相反方向分别运动到N型侧及P型侧，形成光生电压，经过电极引出后在负载电路上形成光生电流。目前，主要采用厚度为200μm左右的P型晶硅为衬底来制作单晶硅及多晶硅太阳能电池，但是P型晶硅电池由于衬底需要采用硼(Boron)作为掺杂源，而硼容易与氧(Oxygen)结合形成硼氧对，硼氧对在半导体禁带中，易形成载流子陷阱，引起少数载流子寿命降低，从而导致了电池效率的衰减。同时，传统P型晶硅电池生产过程中背面印刷铝背场，由于金属铝与硅的热膨胀系数不同，导致硅电池片发生翘曲，碎片率增加，严重影响硅电池片的优良率及后续组件的工艺简便性，并且增加后续组件封装的难度，封装过程中存在的应力也会导致光伏组件的衰减和寿命。N型晶硅电池结构中发射区采用磷掺杂的P型层，常规的SixNy膜由于存在大量正向固定电荷，阻碍P型发射区的空穴传输，无法起到P型发射区钝化的作用，因此需要采用新的膜层来对发射区进行钝化。Al2O3是一种合适的P型发射区钝化膜，但是目前常规的工艺采用ALD(原子层沉积)或PECVD(等离子体增强化学气相沉积)来制备Al2O3，存在着铝源昂贵的问题；另外一些工艺采用磁控溅射的方法来制备Al2O3，但是磁控溅射工艺存在这靶材利用率低、薄膜均匀性及致密性差的缺点，也难以大规模应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种可有效降低晶硅电池的光致衰减、减少硅电池复合中心、提高电池片良品率及后续工艺简便性、提高P型发射区钝化效果、提升钝化膜制备工艺稳定性、降低工艺成本、提升电池光电转换效率和发电量的Al2O3钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案，如下：一种三氧化二铝钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选取N型单晶硅片或N型多晶硅片作为基底；(2)将基底双面均进行清洗以及制绒处理，在基底双面均形成陷光结构；(3)规定基底的任一面为正面，则另一面为背面，在正面进行硼扩散工艺，形成P型发射区；(4)刻蚀去除正面硼扩散工艺产生的硼硅玻璃，及边缘和背面的硼掺杂层；(5)在基底正面镀上Al2O3钝化膜；(6)在基底正面镀上正面SixNy减反膜；(7)在基底背面进行磷扩散，形成N型重掺杂层；(8)刻蚀去除背面磷扩散工艺产生的磷硅玻璃，及边缘的磷掺杂；(9)在基底背面镀上背面SixNy减反膜；(10)在基底正面印刷正面栅状电极，烘干；(11)在基底背面印刷背面栅状电极，烘干；(12)对上述半成品进行烧结处理，冷却后得到双面受光的N型电池。步骤(1)中所述的N型单晶硅片和N型多晶硅片分别为磷掺杂的N型硅片，其厚度为170～210μm，优选190μm；电阻率为1～3Ω·cm，优选2Ω·cm。步骤(5)中所述的Al2O3钝化膜采用远源等离子体溅射系统制备，其包括以下步骤：A、采用高纯金属铝作为等离子体溅射的靶材，基底正面作为待镀膜的基底面，将基底加热到一定温度；B、将反应室抽至一定的真空度；C、通入一定流量的高纯的氩气；D、采用射频等离子体信号激发氩气产生Ar等离子体束，并施加磁场使等离子体束发生偏转；E、在靶材施加偏置电压，Ar等离子体束在偏置电压作用下定向轰击靶材激发出Al原子，Al原子在轰击力作用下向基底面方向运动；F、在反应室中通入一定流量的氧气，被Ar等离子体束轰击出的Al原子与氧气反应生成Al2O3沉积在硅片正面，形成Al2O3钝化膜。所述的步骤A中基底的加热温度为60～80℃，优选70℃；步骤B中的真空度为1～3×10-5mbar，优选2×10-5mbar；步骤C中氩气的流量为30～60sccm，优选50sccm；步骤E中的偏置电压为-100～-200V，优选-180V；步骤F中氧气流量为90～140sccm，优选120sccm，制备Al2O3钝化膜的反应时间为5～10min，优选8min，Al2O3钝化膜的厚度为20～40nm，优选35nm。所述的步骤(10)中所述的正面栅状电极采用烧穿型银铝浆料进行印刷，该正面栅状电极包含3～6根主栅，优选5根主栅；95～110根副栅，优选106根副栅。所述的步骤(11)中所述的背面栅状电极采用导电银浆料进行印刷，该背面栅状电极包含3～6根主栅，优选4根主栅，95～110根副栅，优选101根副栅。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、采用磷掺杂的N型硅片作为基底材料，仅60～100nm厚的正面发射区层采用硼掺杂，因此由硼氧对导致的复合效应非常小，同时，N型硅片对金属杂质的敏感性也非常低，可以进一步减少缺陷复合中心，提高N型晶硅电池的光电转换效率；2、采用硼掺杂形成背场，不需要在电池的背面印刷大面积的铝背场，可以消除铝背场引起的翘曲，提高电池片良率及后续工艺的简便性；3、本太阳能电池可双面受光，利用背面反射光及周围环境的漫反射光，N型双面晶硅太阳能电池的光吸收量较现有技术增加15％～20％，电池发电量增加0.5％～1％；4、采用远源等离子体系统制备Al2O3钝化膜，由于远源等离子体溅射系统采用高密度、高能量、分布均匀的等离子体束作为轰击源，因此具有靶材利用率高、被激发原子密度高、镀膜均匀、膜与基底结合强度高等优点，对晶硅电池效率的提高具有非常重要的作用；5、采用可烧穿型银铝混合浆料进行正面电极的制备，可省去激光开孔等步骤，实现简化工序、节约成本。附图说明图1为本专利技术一实施例的结构示意图(局部)；图2为本专利技术一实施例的制备工艺流程图；图3为本专利技术一实施例中Al2O3钝化膜的制备工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。参见图1和图2，本三氧化二铝(Al2O3)钝化N型双面晶硅太阳能电池是以N型硅片为基底4，N型硅片的正面自下向上依次层叠有P型发射区5(P型Si层)、Al2O3钝化膜6、正面SixNy减反膜7和正面栅状电极8；N型硅片的背面自上向下依次层叠有N型重掺杂层3(N++Si层)、SixNy减反膜2和背面栅状电极1。其制备方法包括以下步骤：(1)选取N型单晶硅片或N型多晶硅片作为基底4；(2)将基底4双面均进行清洗以及制绒处理，在基底4双面均形成陷光结构；(3)规定基底4的任一面为正面，则另一面为背面，在正面进行硼扩散工艺，形成P型发射区5；(4)刻蚀去除正面硼扩散工艺产生的硼硅玻璃，及边缘和背面的硼掺杂层；(5)在基底4正面镀上Al2O3钝化膜6；(6)在基底4正面镀上正面SixNy减反膜7；(7)在基底4背面进行磷扩散，形成N型重掺杂层3；(8)刻蚀去除背面磷扩散工艺产生的磷硅玻璃，及边缘的磷掺杂；(9)在基底4背面镀上背面SixNy减反膜2；(10)在基底4正面印刷正面栅状电极8，烘干；(11)在基底4背面印刷背面栅状电极1，烘干；(12)对上述半成品进行烧结处理，冷却后得到双面受光的N型电池。进一步地，步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三氧化二铝钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选取N型单晶硅片或N型多晶硅片作为基底(4)；(2)将基底(4)双面均进行清洗以及制绒处理，在基底(4)双面均形成陷光结构；(3)规定基底(4)的任一面为正面，则另一面为背面，在正面进行硼扩散工艺，形成P型发射区(5)；(4)刻蚀去除正面硼扩散工艺产生的硼硅玻璃，及边缘和背面的硼掺杂层；(5)在基底(4)正面镀上Al

【技术特征摘要】
1.一种三氧化二铝钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选取N型单晶硅片或N型多晶硅片作为基底(4)；(2)将基底(4)双面均进行清洗以及制绒处理，在基底(4)双面均形成陷光结构；(3)规定基底(4)的任一面为正面，则另一面为背面，在正面进行硼扩散工艺，形成P型发射区(5)；(4)刻蚀去除正面硼扩散工艺产生的硼硅玻璃，及边缘和背面的硼掺杂层；(5)在基底(4)正面镀上Al2O3钝化膜(6)；(6)在基底(4)正面镀上正面SixNy减反膜(7)；(7)在基底(4)背面进行磷扩散，形成N型重掺杂层(3)；(8)刻蚀去除背面磷扩散工艺产生的磷硅玻璃，及边缘的磷掺杂；(9)在基底(4)背面镀上背面SixNy减反膜(2)；(10)在基底(4)正面印刷正面栅状电极(8)，烘干；(11)在基底(4)背面印刷背面栅状电极(1)，烘干；(12)对上述半成品进行烧结处理，冷却后得到双面受光的N型电池。2.根据权利要求1所述的Al2O3钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的N型单晶硅片和N型多晶硅片分别为磷掺杂的N型硅片，其厚度为170～210μm，电阻率为1～3Ω·cm。3.根据权利要求1所述的Al2O3钝化N型双面晶硅太阳能电池制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述的Al2O3钝化膜(6)采用远源等离子体溅射系统制备，其包括以下步骤：A、采用高纯金属铝作为等离子体溅射的靶材，基底正面作...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文远，秦崇德，王建迪，方结彬，何达能，陈刚，
申请(专利权)人：广东爱康太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44