一种晶体硅太阳能电池发射极的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种晶体硅太阳能电池发射极的制作方法。该制作方法包括以下步骤：S1：在片状的晶体硅基体的至少一个主表面形成含有掺杂元素的薄膜；S2：自所述含有掺杂元素的薄膜去除具有预设图案的层，且所述具有预设图案的层的厚度小于所述含有掺杂元素的薄膜的厚度；S3：对所述含有掺杂元素的薄膜进行加热，以使所述含有掺杂元素的薄膜中的至少一部分或全部的掺杂元素进入所述晶体硅基体，从而得到晶体硅太阳能电池的发射极。该制作方法既可以得到选择性发射极，又可以使选择性发射极具有较浅的结深，而且不会影响后续的金属化工艺(即形成电极的工艺)。

A Method of Making Emitter for Crystalline Silicon Solar Cell

The invention discloses a method for manufacturing a emitter of a crystal silicon solar cell. The fabrication method comprises the following steps: S1: forming a film containing doping elements on at least one main surface of a sheet-like crystal silicon substrate; S2: removing a layer with a preset pattern from the film containing the doping elements, and the thickness of the layer with a preset pattern is less than that of the film containing the doping elements; S3: heating the film containing the doping elements. In order to make at least part or all of the doped elements in the film containing the doped elements enter the crystal silicon matrix, thereby obtaining the emitter of the crystal silicon solar cell. This method can not only obtain selective emitters, but also make selective emitters have a shallow depth, and will not affect the subsequent metallization process (that is, the process of forming electrodes).

【技术实现步骤摘要】
一种晶体硅太阳能电池发射极的制作方法
本专利技术涉及一种晶体硅太阳能电池发射极的制作方法。
技术介绍
在晶体硅太阳能电池制作过程中，为了降低硅基体表面复合速率而提高光电转换效率，需要在硅基体的表面制作选择性发射极结构。即，在与金属电极接触的区域(金属化区域)进行掺杂元素的重掺杂，以显著降低接触电阻；而在非接触区域(非金属化区域)进行掺杂元素的轻掺杂，可以扩散形成p-n结而收集光生载流子。制作选择性发射极结构的方法有多种，目前常用的方法是利用激光扫描热扩散过程中沉积在晶体硅片表面的磷硅玻璃(也称为PSG)或硼硅玻璃(也称为BSG)，使PSG或BSG中的掺杂元素(磷或硼)被进一步推入硅基体，导致已经形成的p-n结的激光扫描的区域的掺杂浓度进一步被提升，从而形成局部重掺杂结构。这种激光掺杂方法优点是工艺流程简单，易于实现。但是激光掺杂主要结果是得到较大的结深，在提升表面掺杂浓度方面尚须改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种晶体硅太阳能电池发射极的制作方法，该方法在形成选择性发射极的基础上，使得选择性发射极具有较浅的结深，而且不会影响后续的金属化工艺(即形成电极工艺)。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种晶体硅太阳能电池发射极的制作方法，包括以下步骤：S1：在片状的晶体硅基体的至少一个主表面形成含有掺杂元素的薄膜；S2：自所述含有掺杂元素的薄膜去除具有预设图案的层，且所述具有预设图案的层的厚度小于所述含有掺杂元素的薄膜的厚度；S3：对所述含有掺杂元素的薄膜进行加热，以使所述含有掺杂元素的薄膜中的一部分或全部掺杂元素进入所述晶体硅基体，从而得到太阳能电池的发射极。可选地，所述含有掺杂元素的薄膜与具有预设图案的层的厚度比例为(1：0.9)～(1：0.1)。可选地，含有掺杂元素的薄膜(2)为含有掺杂元素的氧化硅薄膜。可选地，步骤S1中所述掺杂元素的电学性能与所述硅基体的电学性能类型相同或相反。作为本专利技术一种优选的技术方案，以在硅基体的其中一个表面设置含有掺杂元素的薄膜层为例，所述硅基体为第一导电类型的硅基体，则可以在其表面沉积含有第二导电类型掺杂元素的薄膜层，其中第一导电类型和第二导电类型的电学性能相反，比如对于P型单晶硅基体，则可在其表面上设置含磷薄膜层。作为本专利技术另外一种优选的技术方案，以在硅基体的正反两个表面均设置含有掺杂元素的薄膜层为例，所述硅基体为第一导电类型的硅基体，则可以在其正面沉积含有第二导电类型掺杂元素的薄膜层，在背面沉积含有第一导电类型掺杂元素的薄膜层，其中第一导电类型和第二导电类型的电学性能相反，比如对于N型硅基体，则可以在正面设置含硼薄膜层，在背面设置含磷薄膜层。同时，为防止正面和背面上的薄膜由于导电类型不同，在后续高温扩散中相互干扰，可在下一步骤的自所述含有掺杂元素的薄膜去除具有预设图案的层后，再在硅片的上下表面沉积氧化硅层作为保护层。可选地，步骤S1中所述的掺杂元素为磷或硼。可选地，步骤S1中所述含有掺杂元素的薄膜的厚度为10～500nm，所述掺杂元素的含量为1～50质量％。可选地，步骤S1中所述含有掺杂元素的薄膜的设置方式包括化学气相沉积法(CVD)和旋涂法。可选地，当采用化学气相淀积法(CVD)时，步骤S1中在所述硅基体的至少一个表面设置含有掺杂元素的薄膜层后，则不需要进行加热固化。可选地，当采用旋涂法时，步骤S1中在所述硅基体的至少一个表面设置含有掺杂元素的薄膜层后，还需进行加热固化。可选地，步骤S2中采用激光剥离或消融的方式自所述含有掺杂元素的薄膜去除具有预设图案的层。激光剥离或消融的原理是：含有掺杂元素的薄膜层在超短脉冲紫外激光辐射下，超高的激光能量密度在表面被吸收，瞬间产生等离子体挥发，使其(含有掺杂元素的薄膜层)剥离或消融，可通过调节激光的能量密度和作用时间来控制剥离或消融深度。可选地，所述激光为具有超短脉冲宽度，优选皮秒激光器或飞秒激光器。可选地，所述激光为具有较短的波长，优选紫外激光器。可选地，所述激光的脉冲宽度为50ns以下，所述激光的波长为532nm以下。可选地，所述激光的光斑形状为圆形或矩形，优先选用矩形，所述光斑的面积为100～150000μm2。可选地，所述激光的光束运动控制系统采用高速高精度扫描振镜。可选地，所述激光剥离或消融深度小于等于所述含有掺杂元素的薄膜层的厚度。可选地，步骤S2中所述具有预设图案的层的形状、大小和位置与所述硅基体的非金属区域的形状、大小和位置相适配。可选地，步骤S3中对所述含有掺杂元素的薄膜进行加热时，加热温度为750～1200℃，加热时间为30～200min。可选地，步骤S3中对所述含有掺杂元素的薄膜进行加热时的设备类型不作限定，可以是管式设备，也可以是链式设备，优选管式设备。可选地，步骤S3中所述太阳能电池的发射极是具有较高掺杂浓度的金属化区域和具有较低掺杂浓度的非金属化区域的选择性发射极结构，其中所述较高掺杂浓度的金属化区域对应非预设图案的层区域，所述具有较低掺杂浓度的非金属化区域对应预设图案的层的区域。可选地，所述掺杂元素为磷时，所述较高掺杂浓度的金属化区域的浓度为5～10×1020atom/cm3；所述较低掺杂浓度的非金属化区域的浓度为1～5×1020atom/cm3。可选地，所述掺杂元素为硼时，所述较高掺杂浓度的金属化区域的浓度为5～10×1019atom/cm3；所述较低掺杂浓度的非金属化区域的浓度为1～5×1019atom/cm3。进一步地，步骤S3中对所述含有掺杂元素的薄膜进行加热，以使所述含有掺杂元素的薄膜中的至少一部分或全部掺杂元素进入所述硅基体后，去除所述含有掺杂元素的薄膜，从而得到太阳能电池的发射极。可选地，步骤S1中所述所述硅基体在形成含有掺杂元素的薄膜前，先经过制绒处理。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术中的太阳能电池的发射极的制作方法，利用激光加工设备本身的高精度和高速率图形定义的特点，在预设的含有掺杂元素的薄膜层中剥离或消融非金属化区域的一定厚度的掺杂元素，形成与金属电极图形相符的不同厚度的掺杂元素(PSG或BSG)层，再进行高温扩散推进，形成具有高掺杂浓度金属化区域和具有较低掺杂浓度非金属化区域的选择性发射极结构，既能形成选择性发射极，又可保持硅表面的高掺杂浓度(即较浅的结深)；(2)本专利技术的太阳能电池的发射极的制作方法中，由于金属化区域具有较厚的掺杂元素，因此具有高掺杂浓度，由于非金属化区域具有较薄的掺杂元素，因此具有较低的掺杂浓度，从而形成金属化区域具有高掺杂浓度，非金属化区域具有较低掺杂浓度的选择性发射极结构，能大幅提高电池的转换效率；(3)本专利技术工艺流程简单，成本较低，同时适用于双面选择性发射极电池的制作；(4)通过改变所述含有掺杂元素的薄膜与具有预设图案的层之间的厚度差异，可以调节不同掺杂元素区域的浓度差异，例如所述含有掺杂元素的薄膜与具有预设图案的层之间的厚度比例可以为1：0.9、1：0.8、1：0.7、1：0.6、1：0.5、1：0.4、1：0.3、1：0.2或1：0.1等。本专利技术提供的制作方法，不仅适用于制作太阳能电池片的发射极，也可以用于制作太阳能电池片的表面场。具体实现时，采用含有与硅基体导电类型相同的掺杂元素的薄膜即可。附图说明图1为实施例1中的太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体硅太阳能电池的发射极的制作方法，包括以下步骤：S1：在片状的晶体硅基体(1)的至少一个主表面形成含有掺杂元素的薄膜(2)；S2：自所述含有掺杂元素的薄膜(2)去除具有预设图案的层(3)，且所述具有预设图案的层(3)的厚度小于所述含有掺杂元素的薄膜(2)的厚度；S3：对所述含有掺杂元素的薄膜(2)进行加热，以使所述含有掺杂元素的薄膜(2)中的至少一部分或全部的掺杂元素进入所述晶体硅基体(1)，从而得到晶体硅太阳能电池的发射极。

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅太阳能电池的发射极的制作方法，包括以下步骤：S1：在片状的晶体硅基体(1)的至少一个主表面形成含有掺杂元素的薄膜(2)；S2：自所述含有掺杂元素的薄膜(2)去除具有预设图案的层(3)，且所述具有预设图案的层(3)的厚度小于所述含有掺杂元素的薄膜(2)的厚度；S3：对所述含有掺杂元素的薄膜(2)进行加热，以使所述含有掺杂元素的薄膜(2)中的至少一部分或全部的掺杂元素进入所述晶体硅基体(1)，从而得到晶体硅太阳能电池的发射极。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征是：所述含有掺杂元素的薄膜(2)与具有预设图案的层(3)的厚度比例为(1：0.9)～(1：0.1)。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征是：所述含有掺杂元素的薄膜(2)为含有掺杂元素的氧化硅薄膜。4.根据权利要求1～3中任一项所述的制作方法，其特征是：步骤S1中所述含有掺杂元素的薄膜(2)的厚度为10～500nm，所述掺杂元素的含量为1～50质量％。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征是：步骤S2中采用激光剥离或消融的方式自所述含有掺杂元素的薄膜(2)去除具有预...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉林，蒋秀林，陈坤，
申请(专利权)人：晶澳扬州太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32