晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法，所述制备方法包括：⑴提供硅片以及扩散源；⑵将所述扩散源置于所述硅片表面上而形成预制层，所述预制层的厚度小于等于2μm；⑶对带有所述预制层的硅片进行退火处理，使所述预制层中的扩散元素扩散进入所述硅片中，形成扩散层。本发明专利技术的制备方法不受硅片厚度的限制，可实现扩散层的可控制备，不仅工艺简单、成本低，还可以保证硅片的完整性和工艺稳定性，可重复性好，得到的晶体硅太阳能电池扩散层的方阻为20Ω/□～110Ω/□，具有很好的实际应用价值。

Diffusion layer of crystalline silicon solar cell and its preparation

【技术实现步骤摘要】
晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池领域，特别是涉及晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法。
技术介绍
规模化生产制作晶体硅太阳能电池的流程包括扩散，而扩散形成扩散层后得到的PN结是晶体硅太阳能电池的心脏，直接影响晶体硅太阳能电池的电性能。当前，晶体硅太阳能电池一般采用(100)p型硅作为基体材料，背靠背垂直插入石英舟中，以液态三氯氧磷(POCl3)作为扩散源，通过保护气体将磷源携带进入反应系统后通过热扩散处理在硅片中形成扩散层。其中，热扩散处理是先将磷源在1000℃左右分解，沉积于硅片表面，然后在800-900℃下进行一段时间的推结，形成扩散层的。但是，随着硅片厚度的不断降低，超薄硅片无法实现背靠背垂直插入石英舟中，致使上述工艺存在较大的兼容性问题。而且，在上述的热扩散处理中，硅片的两面及边缘均会形成扩散层，而边缘处的扩散层会使上下面导通，导致电池无法正常工作。为了保证太阳电池的性能，工业生产中一般会将硅片漂浮在酸性溶液上以去除背面和边缘的扩散层。然而，现有的后清洗设备主要采用滚轮流水线去除背面及边缘的扩散层，普遍要求硅片最小厚度为140μm～160μm。若采用该工艺直接刻蚀超薄硅片会导致硅片底部的腐蚀溶液绕过硅片边缘到达硅片正面，从而破坏正面的扩散层。同时，由于超薄硅片具有一定的柔韧性，其在滚轮之间会出现一定程度的弯曲，大大降低了刻蚀工艺的稳定性。因此，现有工艺中，有通过直接生长扩散层的方法，但该方法设备成本较高；也有通过旋涂扩散源的方法或者通过光刻技术区域涂覆扩散源后扩散的方法来实现扩散层制备，但前者可控性不高，只能全面积扩散，后者光刻工艺成本较高，生产效率偏低。
技术实现思路
基于此，有必要针对晶体硅太阳能电池扩散层的制备问题，提供一种晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法，该制备方法不受硅片厚度的限制，可实现扩散层的可控制备，还可保证硅片的完整性且制得的扩散层方阻可控。一种晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，包括：⑴提供硅片以及扩散源；⑵将所述扩散源置于所述硅片表面上而形成预制层，所述预制层的厚度小于等于2μm；⑶对带有所述预制层的硅片进行退火处理，使所述预制层中的扩散元素扩散进入所述硅片中，形成扩散层。在其中一个实施例中，在步骤(2)中，采用打印方法将所述扩散源置于所述硅片一表面上形成预制层。在其中一个实施例中，所述打印方法包括墨水直写、喷墨打印中的一种。在其中一个实施例中，所述硅片的厚度为5μm～100μm。在其中一个实施例中，所述扩散源包括扩散元素，所述扩散元素包括B元素或P元素；当采用p型硅片时，所述扩散元素为P元素；当采用n型硅片时，所述扩散元素为B元素。在其中一个实施例中，在所述硅片上间隔形成多个所述预制层。在其中一个实施例中，所述退火处理的温度为600℃～1000℃，时间为20分钟～120分钟。在其中一个实施例中，在退火处理时通入保护气体，所述保护气体包括氮气、氩气中的至少一种。在其中一个实施例中，所述保护气体中还包括氧气，所述氧气的通入量小于等于50％。本专利技术的制备方法具有以下有益效果：本专利技术通过打印方法在硅片上实现预制层的均匀可控制备，不受硅片厚度的限制。尤其是，在硅片为超薄硅片时，打印方法的打印探头与硅片不接触，这种非压力非接触式制备预制层的方法不会对超薄硅片产生损害，有利于保护超薄硅片的完整性，提升超薄硅片太阳电池扩散工艺的可靠性。本专利技术在退火处理过程中，预制层保持在打印区域不偏出，预制层的溶剂挥发后扩散元素扩散进入硅片中，属于固态扩散，不会在硅片的另一表面及侧面上形成扩散层，不需要进行后续扩散层的繁琐的清洗过程。而且，退火后，在硅片上无残留的预制层，相较于保留残留的预制层的制备方法，缩短制备的整体流程，提高制备的整体效率，不仅工艺简单、成本低，还可以保证硅片的完整性和工艺稳定性，可重复性好，具有很好的实际应用价值。一种如上述制备方法得到的晶体硅太阳能电池扩散层，所述扩散层的方阻为20Ω/□～110Ω/□。本专利技术的扩散层均匀性好，方阻范围适宜，能够与硅片形成良好的pn结，在光照条件下实现光生载流子的分离，且能与后续制备的电极形成良好的欧姆接触，实现载流子的传输，适合应用于高灵敏度器件和航空领域薄膜电池等。附图说明图1为本专利技术晶体硅太阳能电池扩散层的制备工艺流程图。图中：1、硅片；2、预制层；3、扩散层。具体实施方式以下将对本专利技术提供的晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法作进一步说明。如图1所示，本专利技术提供的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法包括：⑴提供硅片1以及扩散源；⑵将所述扩散源置于所述硅片1表面上而形成预制层2，所述预制层2的厚度小于等于2μm；⑶对带有所述预制层2的硅片1进行退火处理，使所述预制层2中的扩散元素扩散进入所述硅片1中，形成扩散层3。步骤(1)中，所述硅片1的厚度不限，如当前160μm～180μm左右厚度的主流硅片以及超薄硅片均适用该制备方法。考虑到厚度为5μm～100μm的硅片具有柔性，本专利技术的打印方法属于非压力非接触式增材制造方法，不会对硅片产生损害，因此，本专利技术硅片1优选厚度为5μm～100μm的超薄硅片，可实现在超薄硅片上的扩散层的可控制备，成本低，效率高。所述扩散源由有机载体与各种功能粉末相混合制备而成，例如磷掺杂(POCl3、P2O5)或者硼掺杂(BBr3、BCl3、B2H6、硼粉)的硅墨水，或者在铝浆中掺杂一定比例的硼元素得到的硼铝掺杂浆料，又或者是一种含有磷和硅的以乙醇/酯为溶剂的混合物。在所述扩散源中，所述扩散元素包括B元素或P元素。优选的，当采用p型硅片时，扩散元素为P元素，制成n+/p型晶体硅太阳能电池；当采用n型硅片时，扩散元素为B元素，制成p+/n型晶体硅太阳能电池。两类晶体硅太阳能电池性能相当，但n+/p型晶体硅太阳能电池的耐辐照性能优于p+/n型晶体硅太阳能电池，更适合空间应用。步骤(2)中，采用打印方法将所述扩散源置于所述硅片1一表面上形成预制层2。打印方法属于非压力非接触式增材制造方法，与旋涂法、丝网印刷法、喷墨印刷法、狭缝涂布法、喷涂法、凸版印刷法、凹版印刷法等这些压力接触式涂布方法相比，打印方法的打印探头与硅片不接触，不会对硅片1造成损伤，且可以在硅片1上形成均匀的预制层2，尤其适用于超薄的柔性硅片，效果显著。具体的，所述打印方法不限，可优选为操作简便的墨水直写、喷墨打印中的一种。如果在同一硅片1上制作很多小电池，然后再进行划分。则可控制预制层2的间距，在硅片1上间隔形成多个预制层2。可以理解，在预制层2的形成过程中，可通过对打印设备的改造而一次打印完成。而在现有打印设备的基础上，可通过打印探头来回打印形成预制层2。而在打印速率相同的情况下，单次打印的截面体积是相同的，此时，需要调整打印探头与硅片1的间距控制单次打印的高宽比(高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，包括：/n⑴提供硅片以及扩散源；/n⑵将所述扩散源置于所述硅片表面上而形成预制层，所述预制层的厚度小于等于2μm；/n⑶对带有所述预制层的硅片进行退火处理，使所述预制层中的扩散元素扩散进入所述硅片中，形成扩散层。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，包括：
⑴提供硅片以及扩散源；
⑵将所述扩散源置于所述硅片表面上而形成预制层，所述预制层的厚度小于等于2μm；
⑶对带有所述预制层的硅片进行退火处理，使所述预制层中的扩散元素扩散进入所述硅片中，形成扩散层。


2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，采用打印方法将所述扩散源置于所述硅片一表面上形成预制层。


3.根据权利要求2所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，所述打印方法包括墨水直写、喷墨打印中的一种。


4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，所述硅片的厚度为5μm～100μm。


5.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，所述扩散源包括扩散元素，所述扩散元素包括B元素或P元...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，蒋晔，陈颖，付浩然，张柏诚，刘兰兰，王志建，邰艳龙，彭祖军，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33