N型太阳能电池的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种N型太阳能电池的制作方法，包括：对N型硅衬底进行双面制绒；对该N型硅衬底进行硼扩散以在该N型硅衬底的正面中形成P型掺杂层作为正面发射极；对该N型硅衬底进行背面刻蚀以去除在扩散过程中形成于该N型硅衬底背面的P型掺杂区域；对该N型硅衬底背面进行N型掺杂元素离子注入，形成N型掺杂背场；在该N型硅衬底背面形成氧化层；在该氧化层上形成N型多晶硅层。因为重掺杂背场的存在，金属和硅接触处的复合较小，太阳能电池的开路电压和转换效率得以提高。

Fabrication of N-type solar cells

【技术实现步骤摘要】
N型太阳能电池的制作方法
本专利技术涉及一种太阳能电池的制作方法，特别是涉及一种N型太阳能电池的制作方法。
技术介绍
N型太阳能电池因为其较高的转化效率、超低的光致衰减以及双面发电的特性受到越来越多的关注。目前N型双面电池已经实现大规模的量产。但是受到背面钝化和金属半导体接触处的少子复合的限制，N型双面电池转化效率在22％将达到瓶颈。TOPCon(隧穿氧化层多晶硅钝化接触)技术的发展给N型太阳能电池提供了进一步提升效率的空间。N型太阳能电池背面采用TOPCon技术，利用背面N型多晶硅形成背面载流子选择性电极，避免了背面金属半导体接触处的少子复合，降低了太阳能电池的暗饱和电流J0，可以实现23％以上的转换效率。然而在实际生产中，丝网印刷银浆然后再高温烧结仍然是主要的形成金属电极的工艺。银浆在高温烧结的过程中会与背面多晶硅反应，甚至会烧穿背面多晶硅层和隧穿氧化层，直接与硅衬底接触。金属与硅直接接触的部分会造成严重的少子复合，这样使得TOPCon结构钝化的效果在形成金属电极的过程中被破坏，制作的太阳能电池得不到理论上的较高的转换效率。因为金属与硅接触部分的少子复合与硅中的掺杂浓度密切相关，掺杂浓度越高复合越小。因此如何来降低银浆烧穿多晶硅层、使得金属和硅衬底直接接触对太阳能电池带来的负面影响成为提高N型太阳能电池效率的一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中丝网印刷导电浆料然后高温烧结制作金属电极的工艺会造成银浆烧穿多晶硅和隧穿氧化层直接与硅衬底接触，破坏TOPCon结构的钝化效果、金属与硅直接接触带来严重的少子复合会降低太阳能电池的开路电压和转换效率的缺陷，提供一种可以有效降低少子复合对太阳能电池带来负面影响的N型太阳能电池的制作方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种N型太阳能电池的制作方法，其特点在于，包括以下步骤：S1：对N型硅衬底进行双面制绒；S2：对该N型硅衬底进行硼扩散以在该N型硅衬底的正面形成P型掺杂层作为，形成正面发射极；S3：对该N型硅衬底进行背面刻蚀以去除在扩散过程中形成于该N型硅衬底背面的P型掺杂区域；S4：对该N型硅衬底背面进行磷N型掺杂元素离子注入，形成N型掺杂磷背场；S5：在该N型硅衬底背面形成氧化层；S6：在该氧化层上形成N型多晶硅层；S7：在该N型硅衬底正面和背面形成减反射膜；S8：在该N型硅片正面和背面形成金属电极。金属与硅接触部分的少子复合与硅中的掺杂浓度密切相关，掺杂浓度越高复合越小。因此在硅衬底中制作背场可以有效降低银浆烧穿多晶硅层对太阳能电池带来的负面影响。步骤S4中的N型掺杂元素离子注入为覆盖整个背面的整面注入，以在该N型硅衬底的背面形成N型掺杂层作为N型掺杂背场。优选地，步骤S4中的N型掺杂元素磷离子注入为图案化局部注入，以在该N型硅衬底的背面中的相互间隔的预定区域中形成N型掺杂区域作为局部N型掺杂背场，并且，步骤S8中背面的金属电极位于与N型掺杂区域相应的位置。优选地，图案化注入的注入区域宽度为50μm-500μm。优选地，步骤S4中采用磷元素，其中磷离子注入能量为3-15keV，剂量为1e14-5e15/cm2，优选地，步骤S4中还包含退火步骤，退火温度为600℃-1000℃，退火时间为10分钟-120分钟。磷离子注入后的退火可以在步骤S4中执行，或者亦可以在形成N型多晶硅后执行。优选地，步骤S5中的氧化层厚度为1nm-10nm，采用化学氧化、热氧化或CVD(化学气相沉积)形成。优选地，步骤S6中的N型多晶硅形成步骤为：SS1：先采用LPCVD(等离子体增强化学的气相沉积)形成本征非晶硅或本征多晶硅，厚度10nm-500nm；SS2：在非晶硅或者多晶硅中进行N型掺杂元素离子注入，能量为3-15keV，剂量为1e14-1e16/cm2；SS3：在以下条件下退火：温度600℃-1000℃，10分钟-120分钟。优选地，步骤S6中的N型多晶硅形成步骤为：SR1：先通过PECVD形成磷掺杂的非晶硅或多晶硅，厚度10nm-500nm；SR2：在以下条件下退火：温度600℃-1000℃，10分钟-120分钟。优选地，步骤S6与步骤S7之间还包括在N型硅衬底正面形成钝化层，该钝化层为氧化硅、Al2O3、氧化钨、氧化钛、氧化钼之一，厚度为1nm-20nm。优选地，步骤S8中利用丝网印刷导电浆料、高温烧结的方法形成金属电极。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术所用试剂和原料均市售可得。本专利技术的积极进步效果在于：1、在高温烧结的过程中，银浆和多晶硅层会发生化学反应，银浆会烧穿多晶硅层和氧化层直接和硅衬底接触，但是采用本专利技术的工艺，因为重掺杂背场的存在，金属和硅接触处的复合较小，太阳能电池的开路电压和转换效率得以提高。2、在采用局部背场的方案中，因为制作的局部背场只有金属栅线下的区域得到重掺杂，其余部分没有掺杂，进一步减小了由掺杂引起的厄歇复合，相比全背场可以进一步提高太阳能电池的开路电压和转换效率。附图说明图1为本专利技术实施例1中双面制绒后的N型硅衬底的示意图。图2为本专利技术实施例1中形成正面发射极的示意图。图3为本专利技术实施例1中经背面刻蚀后的N型硅衬底的示意图。图4为本专利技术实施例1中形成正面磷背场的示意图。图5为本专利技术实施例1中形成背面氧化层的示意图。图6为本专利技术实施例1中形成背面的N型多晶硅的示意图。图7为本专利技术实施例2中形成局部的磷背场的示意图。图8为本专利技术实施例2中形成背面氧化层的示意图。图9为本专利技术实施例2形成背面金属电极后的示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。实施例1参考图1-图6，介绍本实施例的N型太阳能电池的制作方法。首先对N型硅衬底1进行双面制绒，接着对该N型硅衬底1进行硼扩散，在N型硅衬底1的正面形成P型掺杂层2，以作为正面发射极。在硼扩散过程中，N型硅衬底的背面边缘也会受到硼扩散的影响，形成P型掺杂区域(图中未示出)。所以在硼扩散之后，对该N型硅衬底进行背面刻蚀以去除这些边缘的P型掺杂区域，得到如图3所示的结构。接着参考图4，对该N型硅衬底的整个背面进行磷离子注入，形成N型掺杂层3，作为磷背场，其中磷离子的注入能量为10keV，剂量为1e15/cm2。接着参考图5，采用CVD在该N型硅衬底1的背面形成2nm的氧化硅4。随后，在该氧化硅4上形成N型多晶硅5，具体来说先通过LPCVD形成100nm厚的本征非晶硅，接着再次利用磷离子注入对该本征非晶硅进行掺杂，注入能量为10keV，剂量为5e15/cm2，之后在850℃下退火30分钟，磷掺杂的非晶硅形成了N型多晶硅，由此得到如图6所示的结构。在完成了PN结构掺杂之后，在该N型硅衬底的正面和背面形成减反射层以及正面和背面形成金属电极之后，得到了N型太阳能电池。背面电极采用丝网印刷银浆然后高温烧结的方法形成。在高温烧结的过程中，银浆和多晶硅层会发生化学反应，银浆会局部烧穿多晶硅层和氧化层直接和硅衬底接触。因为重掺杂背场的存在，金属和硅接触处的复合较小，太阳能电池的开路电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N型太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对N型硅衬底进行双面制绒；S2：对该N型硅衬底进行硼扩散以在该N型硅衬底的正面形成P型掺杂层作为正面发射极；S3：对该N型硅衬底进行背面刻蚀以去除在扩散过程中形成于该N型硅衬底背面的P型掺杂区域；S4：对该N型硅衬底背面进行N型掺杂元素离子注入，形成N型掺杂背场；S5：在该N型硅衬底背面形成氧化层；S6：在该氧化层上形成N型多晶硅层；S7：在该N型硅衬底正面和背面形成减反射膜；S8：在该N型硅片正面和背面形成金属电极。

【技术特征摘要】
1.一种N型太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对N型硅衬底进行双面制绒；S2：对该N型硅衬底进行硼扩散以在该N型硅衬底的正面形成P型掺杂层作为正面发射极；S3：对该N型硅衬底进行背面刻蚀以去除在扩散过程中形成于该N型硅衬底背面的P型掺杂区域；S4：对该N型硅衬底背面进行N型掺杂元素离子注入，形成N型掺杂背场；S5：在该N型硅衬底背面形成氧化层；S6：在该氧化层上形成N型多晶硅层；S7：在该N型硅衬底正面和背面形成减反射膜；S8：在该N型硅片正面和背面形成金属电极。2.如权利要求1所述的N型太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤S4中的N型掺杂元素离子注入为覆盖整个背面的整面注入，以在该N型硅衬底的背面形成N型掺杂层作为N型掺杂背场。3.如权利要求1所述的N型太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤S4中的N型掺杂元素磷离子注入为图案化局部注入，以在该N型硅衬底的背面中的相互间隔的预定区域中形成N型掺杂区域作为局部N型掺杂背场，并且，步骤S8中背面的金属电极位于与N型掺杂区域相应的位置。4.如权利要求3所述的N型太阳能电池的制作方法，其特征在于，图案化注入的注入区域宽度为50μm-500μm。5.如权利要求1所述的N型太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤S4中采用磷元素，其中磷离子注入能量为1-15keV，剂量为1e14-5e1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何川，
申请(专利权)人：上海凯世通半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31