一种太阳能电池选择性发射极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池选择性发射极的制备方法，该方法可获得更低表面浓度、更浅结深、更高方阻的发射极轻掺杂区域，从而获得更好性能的发射极。本发明专利技术所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法包括以下步骤：（1）提供硅基体，所述硅基体的表面包括用于与金属接触电极接触的金属接触区域和位于所述金属接触区域以外的非金属接触区域；（2）在所述硅基体表面的非金属接触区域上设置掺杂过滤层，所述掺杂过滤层包括硅薄膜；（3）对硅基体进行掺杂，在硅基体表面设置有掺杂过滤层的非金属接触区域形成选择性发射极的轻掺杂区域，在硅基体表面未设置掺杂过滤层的金属接触区域形成选择性发射极的重掺杂区域。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池选择性发射极的制备方法
本专利技术属于太阳能光伏组件领域，具体涉及一种太阳能电池选择性发射极的制备方法。
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，更低的生产成本和更高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。要想获得高效率的太阳能电池，其表面必须具有良好的钝化和较低的表面复合速率，从而获得较高的开压、电流和效率。而在现有的普通晶硅太阳能电池制备技术中，普遍采用均匀掺杂的发射极。为了降低发射极的表面复合，提升晶硅太阳能电池的短波响应，必须降低发射极的表面掺杂浓度；然而，为了降低金属接触复合和接触电阻，则必须提高发射极的表面掺杂浓度。为了解决这一矛盾的技术问题，选择性发射极(SelectiveEmitter)是一个非常好的选择，其具体结构是：(1)在电极栅线以下及其附近区域形成重掺杂区，以提高开路电压，降低接触电阻，提高填充因子；(2)在非栅线区域形成浅掺杂区，以获得较好的表面钝化效果，提高短波响应和载流子收集率，从而提高短路电流。在现有技术中，普通晶硅太阳能电池选择性发射极的制备方法主要分为两次扩散工艺和一次扩散工艺。其中，两次扩散工艺主要是先在晶体硅片绒面上生长扩散掩膜，再蚀刻开槽出电极栅线区域，然后，通过两次热扩散(重扩散和轻扩散)形成重掺杂和浅掺杂的结构。专利CN201966219U及CN102214709B所公开的技术方案中，采用两步扩散的方法，先进行低表面浓度扩散形成轻掺杂区域，然后掩膜并开膜，来进行高表面浓度扩散，从而形成重掺杂区域。显然，两次扩散工艺需要较多的工序与设备，很大程度上提高了生产成本；此外，多次高温扩散会对硅片的少子寿命产生负面影响，限制了转化效率的进一步提升。专利CN104022187B及CN102214709B所公开的技术方案中则采用一步扩散的方法形成重掺杂区域，然后掩膜回刻蚀以制备轻掺杂区域。专利CN102386280B所公开的技术方案则先在表面旋涂掺杂源，然后进行高温热处理形成轻掺杂区域，然后采用激光掺杂的方式形成重掺杂区域。然而，现有的一步扩散方法制备得到的选择性发射极中的轻掺杂区域的表面浓度较高，影响太阳能电池的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太阳能电池选择性发射极的制备方法，该方法可获得更低表面浓度、更浅结深、更高方阻的发射极轻掺杂区域，从而获得更好性能的发射极。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种太阳能电池选择性发射极的制备方法，包括以下步骤：(1)提供硅基体，所述硅基体的表面包括用于与金属接触电极接触的金属接触区域和位于所述金属接触区域以外的非金属接触区域；(2)在所述硅基体表面的非金属接触区域上设置掺杂过滤层，所述掺杂过滤层包括硅薄膜；(3)对硅基体进行掺杂，在硅基体表面设置有掺杂过滤层的非金属接触区域形成选择性发射极的轻掺杂区域，在硅基体表面未设置掺杂过滤层的金属接触区域形成选择性发射极的重掺杂区域。在步骤(2)所述设置掺杂过滤层的过程中，可以采用低压化学气相沉积法(LPCVD)或等离子增强化学气相沉积法(PECVD)进行沉积，所述的硅薄膜可以是多晶硅薄膜、微晶硅薄膜、非晶硅薄膜中一种的单层薄膜或多种薄膜的叠层薄膜，也可以是多晶硅、微晶硅、非晶硅中多种的混合薄膜，当同一层硅薄膜中，硅以多种不同晶型存在时，即构成所述的混合薄膜，混合薄膜同样可以实现本专利技术的目的。所述硅薄膜的总厚度优选为5～500nm(例如5nm、50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm等)。进一步地，本专利技术中，掺杂过滤层还可以包括氧化硅薄膜，通过氧化硅薄膜和硅薄膜相互配合进一步降低选择性发射极轻掺杂区域的掺杂浓度。所述的氧化硅薄膜可以位于所述硅薄膜和所述硅基体之间，氧化硅薄膜的厚度可以为0.5～10nm(0.5nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm、8.5nm、9nm、9.5nm、10nm等)，经反复实验后证明，使用此方法能获得更低表面浓度的发射极轻掺杂区域，从而获得更好性能的发射极。步骤(3)所述的掺杂过程中可以采用离子注入或扩散的方法进行掺杂。对于制备选择性发射极来说，掺杂过程中的所用的掺杂源与硅基体的掺杂类型相反，掺杂源具体可以为磷(P)或硼(B)。本专利技术中，掺杂源的类型可以与硅基体的掺杂类型相同，从而形成具有轻掺杂区域和重掺杂区域的选择性表面场。作为本专利技术的一种实施方式，所述的步骤(2)由步骤(21)和步骤(22)组成：步骤(21)，在所述硅基体的全部表面上设置掺杂过滤层；步骤(22)，去除位于所述硅基体的金属接触区域上的掺杂过滤层。上述步骤(22)中可使用激光去除金属接触区域上的掺杂过滤层，具体可采用皮秒、亚秒或纳秒激光器。可以理解的是，本专利技术中，硅基体表面的金属接触区域的图案，也即选择性发射极的重掺杂区域的图案与金属接触电极图案相对应，在步骤(22)中，可根据金属接触电极的设计，采用与金属接触电极图案相对应的激光图形对硅基体表面进行扫描，激光照射位置处的掺杂过滤层被去除。在步骤(3)中对硅基体进行掺杂后会在掺杂过滤层的硅薄膜表面和硅基体的重掺杂区域表面形成含掺杂源的硅玻璃(例如磷硅玻璃或硼硅玻璃)，因此，在步骤(3)之后，本专利技术的制备方法还可以包括以下步骤：采用氢氟酸(HF)去除在掺杂过程中于掺杂过滤层以及重掺杂区域表面上生长的含掺杂源的硅玻璃。在去除含掺杂源的硅玻璃之后，还可使用氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液对掺杂过滤层进行蚀刻，以去除掺杂过滤层。需要说明的是，当掺杂过滤层中含有氧化硅薄膜时，可先采用上述氢氧化钾、氢氧化钠或四甲基氢氧化铵水溶液去除硅薄膜，之后再用氢氟酸(HF的水溶液去除氧化硅薄膜)。在去除掺杂过滤层之后，可根据太阳能电池的具体结构，在形成的选择性发射极上形成太阳能电池的其他部分，包括但不限于形成钝化层、形成电极等。其中，在轻掺杂区域和重掺杂区域上沉积钝化层，所述的钝化层可以是二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、氮氧化硅(SiOxN1-x)及多晶硅中的一种的单层薄膜或多种的多种薄膜的叠层薄膜，优选厚度为40～200nm(例如40nm、50nm、100nm、150nm、200nm等)，可以采用低压化学气相沉积法(LPCVD)或等离子增强化学气相沉积法(PECVD)进行沉积。在所述的重掺杂区域上设置金属接触电极，可以使用丝网印刷的方式进行设置。本专利技术提供的制备方法中，步骤(1)中提供硅基体可以包括对硅基体进行清洗，以及对需要设置选择性发射极的硅基体表面进行制绒、湿刻或者抛光的步骤。对硅基体表面进行制绒、湿刻或者抛光后，可再次对硅基体进行清洗。使用本专利技术所述的方法所制得的太阳能电池选择性发射极，当使用氧化硅薄膜/硅薄膜叠层结构的掺杂过滤层时，其轻掺杂区域的方阻可以为100～200ohm/sq，表面浓度可以为1.0E18～1.0E20atoms/cm3；其重掺杂区域的方阻可以为10～100ohm/sq，表面浓度可以为4.0E19～2.0E21atom本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）提供硅基体，所述硅基体的表面包括用于与金属接触电极接触的金属接触区域和位于所述金属接触区域以外的非金属接触区域；（2）在所述硅基体表面的非金属接触区域上设置掺杂过滤层，所述掺杂过滤层包括硅薄膜；（3）对硅基体进行掺杂，在硅基体表面设置有掺杂过滤层的非金属接触区域形成选择性发射极的轻掺杂区域，在硅基体表面未设置掺杂过滤层的金属接触区域形成选择性发射极的重掺杂区域。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）提供硅基体，所述硅基体的表面包括用于与金属接触电极接触的金属接触区域和位于所述金属接触区域以外的非金属接触区域；（2）在所述硅基体表面的非金属接触区域上设置掺杂过滤层，所述掺杂过滤层包括硅薄膜；（3）对硅基体进行掺杂，在硅基体表面设置有掺杂过滤层的非金属接触区域形成选择性发射极的轻掺杂区域，在硅基体表面未设置掺杂过滤层的金属接触区域形成选择性发射极的重掺杂区域。2.根据权利要求1所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，所述的硅薄膜为多晶硅薄膜、微晶硅薄膜、非晶硅薄膜中一种的或多种的叠层薄膜，或多晶硅、微晶硅、非晶硅中多种的混合薄膜。3.根据权利要求1所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，所述硅薄膜的厚度为5～500nm。4.根据权利要求1所述的太阳能电池选择性发射极的制备方法，其特征在于，所述掺杂过滤层还包括氧化硅薄膜。5.根据权利要求4所述的太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊兵，张峰，周艳方，
申请(专利权)人：晶澳太阳能有限公司，晶澳扬州太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13