一种N型双面太阳能电池及其制备方法技术

技术编号:14504240 阅读:143 留言:0更新日期:2017-01-31 12:05
本发明专利技术涉及一种N型双面太阳能电池及其制备方法。本发明专利技术提供的一种N型双面太阳能电池的制备方法,利用硼扩散和磷离子注入相结合的技术实现了在硅基体前表面p+掺杂区域和硅基体背表面n+掺杂区域的制作,然后利用SiO2,Al2O3和SiNx中的两种或三种的复合介质膜实现硅基体前后表面的钝化和前表面的减反,最后通过丝网印刷和共烧结的工艺实现硅基体前表面p+掺杂区域和背表面n+掺杂区域的金属化接触,完成N型双面太阳能电池的制作。本发明专利技术的制备方法将离子注入技术引入N型双面电池的制作工艺中,不仅可以省去掩膜工艺,而且也不需要边缘刻蚀,并且采用离子注入技术制作的N型双面电池光电转化效率高,效率分布较为集中,良品率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池领域,具体涉及一种N型双面太阳能电池及其制备方法
技术介绍
太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件,具有较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标,n型太阳能电池具有光照无衰减,使用寿命长等优点,是高效晶硅太阳能电池一个重要的发展方向,并且由于n型太阳能电池的正负电极均可以制作成常规的H型栅线电极结构,因此该电池不仅正面可以吸收光,其背表面也能吸收反射和散射光从而产生额外的电力,实现双面发电。目前N型双面电池的制作工艺大多是采用热扩散的工艺实现发射极和基极的掺杂,制作工艺过程中需要使用掩膜技术实现单面的扩散掺杂,并且还需要边缘刻蚀去除扩散在硅片边缘的硼硅玻璃或磷硅玻璃,防止边缘漏电,因此工艺流程相对较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种N型双面太阳能电池的制备方法,该制备方法工艺流程相对较为简单,工艺合理、安全可靠,且成本低。本专利技术的另一目的是提供一种制备工艺简单、光电转化效率高的N型双面太阳能电池。本专利技术提供的一种N型双面太阳能电池的制备方法,其技术方案是:一种N型双面太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:(1)、选择N型晶体硅基体,并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理;(2)、利用扩散炉对N型晶体硅基体的前表面进行单面硼扩散,在N型晶体硅基体的前表面形成带有硼硅玻璃的p+掺杂区域;(3)、采用湿法刻蚀工艺去除扩散到N型晶体硅基体边缘和背表面的硼杂质;(4)、采用离子注入的方式将磷杂质注入到N型晶体硅基体的背表面,然后在退火炉中进行退火激活注入的磷杂质,形成n+掺杂区域;同时在N型晶体硅基体的前表面和背表面形成SiO2钝化层;(5)、在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜,在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜;(6)、通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型晶体硅基体的前表面实现与p+掺杂区域金属化接触的P+电极,在N型晶体硅基体的背表面实现与n+掺杂区域金属化接触的N+电极,完成N型双面电池的制作。优选地,步骤(1)中所述N型晶体硅基体在使用前先经表面制绒处理,制备出金字塔小绒面;所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体,所述N型单晶硅基体的电阻率为0.5~15Ω·cm,厚度为50~300μm。所述N型单晶硅基体的前表面(受光面)为金字塔状的绒面,硅基体背表面的表面形貌不作限定,制绒面和抛光面均可。优选地,制绒处理的具体方式为将该N型单晶硅基体置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面,然后将N型单晶硅基体用质量浓度为5~10%的盐酸浸泡1~3分钟,再用去离子水将硅基体漂洗干净。优选地,步骤(2)中对N型晶体硅基体的前表面采用液态的BBr3硼源进行单面硼扩散,扩散的峰值温度范围为900~1200℃,扩散时间为60~200min,环境气源为N2和O2;通过将两片N型晶体硅基体以背靠背的方式插入石英舟的插槽里,然后进入扩散炉,实现单面硼扩散。所述p+掺杂区域的扩散方阻为50~150Ω/□,掺杂深度为0.5~2.0μm。优选地,步骤(3)中所述的湿法刻蚀工艺是对硅基体背表面和硅片边缘进行化学刻蚀,刻蚀深度为1~5um,用于去除扩散到硅基体边缘和背表面的硼杂质,只保留硅片前表面的硼扩散区域,湿法刻蚀后,用HF去除硅基体前表面的硼硅玻璃。优选地,步骤(4)中硅基体背表面的n+掺杂区域是通过采用离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入硅基体背表面,所用的磷源为气态的PH3或固态的红磷;离子注入的能量优选为3~100KeV,注入剂量优选为1×1014~1×1016/cm2。优选地,步骤(4)中将注入后磷杂质后的硅片置于退火炉中进行退火,以激活注入的磷杂质原子,使其与Si形成共价键。所述的退火炉为管式退火炉,退火的峰值温度为700~1000℃,退火时间为30~200min,环境气源为N2和O2;退火过程中由于O2的参与,将会在N型晶体硅基体表面生长一层厚度大于或等于2nm的SiO2介质膜。所述n+掺杂区域的扩散方阻为30~100Ω/□,掺杂深度为0.5~2.0μm。优选地,步骤(5)中所述钝化减反膜是SiNx介质膜,或者是Al2O3介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜,所述钝化减反膜的厚度为70~110nm;所述钝化膜是SiNx介质膜,所述钝化膜的厚度大于或者等于20nm,优选为30~80nm。优选地,步骤(6)中通过丝网印刷工艺在N型晶体硅基体的p+掺杂区域和n+掺杂区域上分别印刷上金属细栅线和金属主栅线,印刷结束后经烧结形成与p+掺杂区域和n+掺杂区域欧姆接触的P+电极和N+电极。与p+掺杂区域相欧姆接触的金属电极为正极金属电极,其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线,与n+掺杂区域相欧姆接触的金属电极为负极金属电极,其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线,这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的硅基体前后表面,印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触。本专利技术还提供了一种N型双面太阳能电池,其技术方案是:一种N型双面太阳能电池,包括N型晶体硅基体,所述N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的p+掺杂区域、SiO2介质膜、钝化减反膜和与p+掺杂区域欧姆接触的P+电极;所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域、SiO2介质膜、钝化膜和与n+掺杂区域欧姆接触的N+电极。优选地,所述钝化减反膜是SiNx介质膜,或者是Al2O3介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜,所述钝化膜是SiNx介质膜。优选地,所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体,所述N型单晶硅基体的厚度为50~300μm;所述p+掺杂区域的掺杂深度为0.5~2.0μm;所述SiO2介质膜的厚度为大于或者等于2nm;所述钝化减反膜的厚度为70~110nm;所述钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;所述n+掺杂区域的掺杂深度为0.5~2.0μm。所述P+电极和所述N+电极均包括相垂直设置的金属细栅线和金属主栅线。与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:本专利技术提供的一种N型双面太阳能电池的其制备方法,将离子注入技术引入N型双面电池的制作工艺中,不仅可以省去掩膜的工艺,而且也不需要边缘刻蚀,并且采用离子注入技术制作的N型双面电池光电转化效率高,效率分布较为集中,良品率高。本专利技术给出的N型双面电池制作工艺将硼扩散技术和磷离子注入技术相结<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N型双面太阳能电池的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、选择N型晶体硅基体,并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理;(2)、利用扩散炉对N型晶体硅基体的前表面进行单面硼扩散,在N型晶体硅基体的前表面形成带有硼硅玻璃的p+掺杂区域;(3)、采用湿法刻蚀工艺去除扩散到N型晶体硅基体边缘和背表面的硼杂质;(4)、采用离子注入的方式将磷杂质注入到N型晶体硅基体的背表面,然后在退火炉中进行退火激活注入的磷杂质,形成n+掺杂区域;同时在N型晶体硅基体的前表面和背表面形成SiO2钝化层;(5)、在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜,在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜;(6)、通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型晶体硅基体的前表面实现与p+掺杂区域金属化接触的P+电极,在N型晶体硅基体的背表面实现与n+掺杂区域金属化接触的N+电极,完成N型双面太阳能电池的制作。

【技术特征摘要】
1.一种N型双面太阳能电池的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)、选择N型晶体硅基体,并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理;
(2)、利用扩散炉对N型晶体硅基体的前表面进行单面硼扩散,在N型晶
体硅基体的前表面形成带有硼硅玻璃的p+掺杂区域;
(3)、采用湿法刻蚀工艺去除扩散到N型晶体硅基体边缘和背表面的硼杂
质;
(4)、采用离子注入的方式将磷杂质注入到N型晶体硅基体的背表面,然
后在退火炉中进行退火激活注入的磷杂质,形成n+掺杂区域;同时在N型晶体
硅基体的前表面和背表面形成SiO2钝化层;
(5)、在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜,在N型晶体硅基体的
背表面制备钝化膜;
(6)、通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型晶体硅基体的前表面实现与
p+掺杂区域金属化接触的P+电极,在N型晶体硅基体的背表面实现与n+掺杂
区域金属化接触的N+电极,完成N型双面太阳能电池的制作。
2.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法,其特征
在于:所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体,所述N型单晶硅基体的电阻
率为0.5~15Ω·cm,厚度为50~300μm。
3.根据权利要求2所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法,其特征
在于:步骤(1)中制绒处理的具体方式为将该N型单晶硅基体置于碱性水溶
液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面,然后将N型单晶硅基体用质量浓度为
5~10%的盐酸浸泡1~3分钟,再用去离子水将硅基体漂洗干净。
4.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法,其特征
在于:步骤(2)中对N型晶体硅基体的前表面采用液态的BBr3硼源进行单面
硼扩散,扩散的峰值温度范围为800~1200℃,扩散时间为60~200min,环境气
源为N2和O2;通过将两片N型晶体硅基体以背靠背的方式插入石英舟的插槽

\t里,然后进入扩散炉,实现单面硼扩散。
5.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法,其特征
在于:步骤(3)中所述湿法刻蚀工艺的刻蚀深度为1~5um。
6.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法,其特征
在于:步骤(4)中所用...

【专利技术属性】
技术研发人员:林建伟刘志锋孙玉海张育政
申请(专利权)人:苏州中来光伏新材股份有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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