本发明专利技术公开了一种在铝硅熔池中液相外延制备n型晶体硅太阳电池发射极的方法，其特征是首先将含硅12～40％wt、含硼0～5ppmw的铝-硅-硼混合原料熔融，然后将n型硅片置入熔体中生长p型掺杂硅晶体层，生长完毕后取出硅片，最后清洗除去硅片表面粘附铝层。本发明专利技术可在n型单晶硅片表面外延生长形成连续均匀的p型晶体硅层，其厚度可在0.5～20μm范围调节；其电阻率可在0.5～10Ω·cm范围调节。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其特征是首先将含硅12～40％wt、含硼0～5ppmw的铝-硅-硼混合原料熔融，然后将n型硅片置入熔体中生长p型掺杂硅晶体层，生长完毕后取出硅片，最后清洗除去硅片表面粘附铝层。本专利技术可在n型单晶硅片表面外延生长形成连续均匀的p型晶体硅层，其厚度可在0.5～20μm范围调节；其电阻率可在0.5～10Ω·cm范围调节。【专利说明】一种在铝硅熔池中液相外延制备n型晶体硅太阳电池发射 极的方法
本专利技术属于光伏
，涉及一种制备n型晶体硅太阳电池的方法，特别是制 备其发射极的方法。
技术介绍
n型晶体硅太阳电池指以n型硅片为衬底，在其一面制作p型层形成pn结而制得 的太阳电池。该P型层一般被称为发射极。相比于P型娃太阳电池，n型娃太阳电池有弱 光响应强、温升衰减小、无光致衰减（LID)、无电势诱导衰减（PID)和对材料纯度要求相对 较低的显著优点，但因其发射极（P型层）制备相对于P型硅电池的发射极（n型层）制备更 为困难，成本更高，因此多年来光伏产业以P型硅太阳电池为主流，未能发挥n型硅太阳电 池的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本制备n型晶体硅太阳电池发射极的方法，其设 备和工艺成本将低于现行P型太阳电池发射极制备方法。 为实现上述目的，本专利技术采用了下述技术方案：一种在铝硅熔池中向n型硅片表 面液相外延生长P型硅晶体层的方法。其原理在于，铝在硅晶体中呈+3价，是一种良好的p 型掺杂组元。铝硅合金熔点可低至577°C，比硅的熔点（1420°C)低得多，将n型硅片置入铝 硅合金熔体，并使之缓慢降温至其平衡液相线温度以下，熔体中的硅将在其表面凝结生长， 即发生外延生长。生长中将会有微量铝进入外延硅晶体，其浓度由所在温度下的热力学平 衡决定，处在适合于太阳电池P型掺杂浓度范围。因此外延生长的结果将在n型硅衬底表 面自然形成P型掺杂硅晶体层，成为n型硅太阳电池的发射极。硼是一种更为有效的p型 掺杂剂，在铝硅合金熔体中加入微量硼，则可实现铝、硼共掺杂P型硅晶体层的外延生长。 当前p型太阳电池以铝浆印刷烧结铝背场的制备也是基于同样的原理。但本方法 与之有以下差异和优势： 1) 使用铝锭而不需使用铝浆，成本要低得多； 2) 以铝硅合金熔池代替铝浆印刷、烧结设备，可进一步降低成本 3) 外延生长保持在过量的铝硅合金熔体中，不依赖于局部铝硅合金的形成和熔融，更 易于获得连续均匀外延层。 本方法适宜的错娃烙体成份范围为：含娃12?40%wt(l%wt=重量百分之 一），含硼〇?5ppmw(Ippmw=重量百万分之一），其余为错以及不可避免的杂质,杂质总 浓度低于10pprnw;适宜的熔体温度范围为：570?940°C，具体与熔体硅含量相关。根据外 延层结晶均匀性并结合工艺成本因素，优选的范围为：熔体含硅14?18%wt，含硼0. 2? 2ppmw;熔体温度590?640°C，具体与熔体硅含量相关。 本专利技术可在n型单晶硅片表面外延生长形成连续均匀的p型晶体硅层，其厚度可 在0.5?20iim范围调节；其电阻率可在0.5?10Q.cm范围调节。这种外延层可作为n型硅片电池的发射极，满足较宽范围的各种发射极参数设计需要。表1列出采用本专利技术 方法所得外延层厚度和电阻率数据。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。所采用的铝料均为纯度高于 99. 99%wt的铝锭；硅料均为纯度高于99. 9999%wt的多晶硅块；铝硼合金料为含硼2. 3%wt的预制中间合金，按各实施例所需熔体成份配料后置入刚玉坩埚，坩埚处于高纯氩气保 护下，置于电阻炉内加热进行各实施例实验。 实施例1 : 配制含娃12%wt的错-娃混合原料，在660C溶融后保温3小时后降温至580C后保 温1小时，然后将〇. 2 _厚的n型硅片样品置入熔体，随即开始以每分钟0. 3°C的速率降低 熔体温度，降低至570°C时将样片取出，以30%浓度盐酸清洗除去样片表面粘附铝层，然后 以光学显微镜观察其断面，测量硅外延层厚度，并以四探针测量仪测定其电阻率。结果列如 表1。 实施例2 : 配制含娃14%wt的错-娃混合原料，在690C溶融后保温3小时后降温至610C后保 温1小时，然后将〇. 2 _厚的n型硅片样品置入熔体，随即开始以每分钟0. 3°C的速率降低 熔体温度，降低至600°C时将样片取出，以30%浓度盐酸清洗除去样片表面粘附铝层，然后 以光学显微镜观察其断面，测量硅外延层厚度，并以四探针测量仪测定其电阻率。结果列如 表1。 实施例3: 配制含娃16%wt的错-娃混合原料，在730C溶融后保温3小时后降温至650C后保 温1小时，然后将〇. 2 _厚的n型硅片样品置入熔体，随即开始以每分钟0. 3°C的速率降低 熔体温度，降低至640°C时将样片取出，以30%浓度盐酸清洗除去样片表面粘附铝层，然后 以光学显微镜观察其断面，测量硅外延层厚度，并以四探针测量仪测定其电阻率。结果列如 表1。 实施例4: 配制含娃16%wt的错-娃混合原料，在730C溶融后保温3小时后降温至650C后保 温1小时，然后将〇. 2 _厚的n型硅片样品置入熔体，随即开始以每分钟0. 3°C的速率降低 熔体温度，降低至647°C时将样片取出，以30%浓度盐酸清洗除去样片表面粘附铝层，然后 以光学显微镜观察其断面，测量硅外延层厚度，并以四探针测量仪测定其电阻率。结果列如 表1。 实施例5: 配制含娃16%wt的错-娃混合原料，在730C溶融后保温3小时后降温至650C后保 温1小时，然后将〇. 2 _厚的n型硅片样品置入熔体，随即开始以每分钟0. 3°C的速率降低 熔体温度，降低至630°C时将样片取出，以30%浓度盐酸清洗除去样片表面粘附铝层，然后 以光学显微镜观察其断面，测量硅外延层厚度，并以四探针测量仪测定其电阻率。结果列如 表1。 实施例6: 配制含娃18%wt的错-娃混合原料，在745C溶融后保温3小时后降温至665C后保 温1小时，然后将〇. 2 _厚的n型硅片样品置入熔体，随即开始以每分钟0. 3°C的速率降低 熔体温度，降低至655°C时将样片取出，以30%浓度盐酸清洗除去样片表面粘附铝层，然后 以光学显微镜观察其断面，测量硅外延层厚度，并以四探针测量仪测定其电阻率。结果列如 表1。 实施例7: 配制含娃30%wt的错-娃混合原料，在900C溶融后保温3小时后降温至815C后保 温1小时，然后将〇. 2 _厚的n型硅片样品置入熔体，随即开始以每分钟0. 3°C的速率降低 熔体温度，降低至805°C时将样片取出，以30%浓度盐酸清洗除去样片表面粘附铝层，然后 以光学显微镜观察其断面，测量硅外延层厚度，并以四探针测量仪测定其电阻率。结果列如 表1。 实施例8: 配制含娃40 %wt的错-娃混合原料，在1025C溶融后保温3小时后降温至945C后保 温1小时，然后将〇. 2 _厚的n型硅片样品置入熔体，随即开始以每分钟0. 3°C的速率降低 熔体温度，降低至935°C时将样片取出，以30%浓度盐酸清洗除去样片表面粘附铝层，然后 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在铝硅熔池中液相外延制备n型晶体硅太阳电池发射极的方法，其特征是首先将含硅 12～40％wt 、含硼0～5 ppmw的铝‑硅‑硼混合原料熔融，然后将n型硅片置入熔体中生长p型掺杂硅晶体层，生长完毕后取出硅片，最后清洗除去硅片表面粘附铝层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周浪，张范，肖志刚，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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