一种太阳能电池的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池的制备工艺，包括以下步骤：S1：在硅基体的至少一个表面上设置掺杂硅层；S2：采用激光照射所述掺杂硅层的预设区域，在所述掺杂硅层的预设区域上形成含掺杂源氧化硅保护层；S3：去除未形成含掺杂源氧化硅保护层区域的掺杂硅层，在所述硅基体的至少一个表面形成局部掺杂硅层。该工艺利用激光局部扫描完成局部掺杂硅层，工艺简洁可行。

A preparation technology of solar cell

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池的制备工艺
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种太阳能电池的制备工艺。
技术介绍
晶硅PERC电池结构是现今硅基太阳能电池技术发展的主流方向。对于PERC电池技术而言，P型电池背表面氧化铝薄膜优良的钝化使其对长波光线的响应十分优秀，这种电池的光电转换效率可达22％以上。此时，电池片受光面(正面，也叫做前表面)金属电极与硅片接触处严重的少子复合就成为限制电池效率进一步提高的瓶颈。因此，设法降低甚至消除受光面金属与半导体硅片接触的面积是PERC太阳能电池设计和优化的方向之一。将钝化接触技术运用于PERC电池正面结构可以降低正面金属-半导体复合程度，能提高电池的开路电压。德国弗劳恩霍夫太阳能研究所(FraunhoferISE)在2014年提出了P型钝化接触电池的结构。该钝化接触电池结构包括P型晶体硅基体，电池受光面由内而外依次为P-N结，超薄隧穿钝化层，掺杂多晶硅或非晶硅层，减反射钝化介质层和导电金属电极。这种晶硅电池正面导电浆料和局部区域掺杂多晶硅或者非晶硅接触以完成正面载流子的收集与导通。由于隧穿钝化层/掺杂多晶硅层这种叠层设计的能带结构可以使得多数载流子传输到多晶硅层而少数载流子基本被隧穿钝化层所阻挡，因此在金属电极和掺杂多晶硅层接触时基本没有金属-半导体复合的损失，大幅提高了太阳能电池的电压。但是这种P型钝化接触电池的缺点是掺杂多晶硅层对于入射光的吸收比较严重，产生的电子-空穴对在多晶硅层大量复合，影响了太阳能电池的电流。
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的制备工艺，该工艺利用激光局部扫描掺杂硅层(例如掺杂多晶硅层或者掺杂非晶硅层)表面，在掺杂硅层上形成局部含有掺杂源的氧化硅层作为保护层，去除非局部掺杂区域上的掺杂硅层，制得具有局部掺杂硅层的太阳能电池，工艺简洁可行，既可以有效的减少太阳能电池的金属-半导体复合，也能减少掺杂硅层对入射光的吸收，提升电池的光电转化效率。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种太阳能电池的制备工艺，包括以下步骤：S1：在硅基体的至少一个表面上设置掺杂硅层；S2：采用激光照射所述掺杂硅层的预设区域，在所述掺杂硅层的预设区域上形成含掺杂源氧化硅保护层；S3：去除未形成含掺杂源氧化硅保护层区域的掺杂硅层，在所述硅基体的至少一个表面形成局部掺杂硅层。进一步的，步骤S1具体可以包括：在硅基体的至少一个表面上设置本征硅层，再在所述本征硅层上进行掺杂源掺杂，形成所述掺杂硅层。或者，也可在形成本征硅层过程中通入掺杂源直接得到掺杂硅层。优选的，掺杂源掺杂可以通过采用APCVD沉积PSG(磷硅玻璃)或BSG(硼硅玻璃)方式实现，也可以通过涂覆磷酸或硼酸、含磷浆料或含硼浆料、LPCVD原位掺杂或者炉管扩散等方式实现，从而形成掺杂多晶硅层或非晶硅层。也可以通过离子注入加退火完成。本专利技术步骤S1中的本征硅层，可以是未掺杂的多晶硅层或未掺杂的非晶硅层，相应的，步骤S3中局部掺杂硅层可以是局部掺杂多晶硅层或局部掺杂非晶硅层。本专利技术先制备得掺杂硅层，然后采用激光局部扫描掺杂硅层，在掺杂硅层上的局部区域形成含掺杂源的氧化硅保护层，去除没有保护层的掺杂多晶硅层或非晶硅层，在PERC电池正面和/或背面设计局部遂穿钝化接触结构，在不增加正面接触电阻的条件下消除金属与硅片之间的直接接触，降低受光面的金属半导体接触少子复合程度。同时，利用掺杂多晶或非晶硅良好的场钝化作用显著地提高少子寿命，最终提高电池光电转换效率。在上述太阳能电池的制备工艺中：步骤S1中所述的硅基体为P型硅片，在步骤S1之前，所述制备方法还包括：对所述硅基体进行制绒并形成P-N结，再在形成P-N结后的硅基体的至少一个表面设置隧穿钝化层；在步骤S1中，在隧穿钝化层上设置本征硅层。具体可以包括：优选的，步骤S1中所述的硅基体为P型硅片。优选的，所述硅基体在设置本征硅层前，先对所述硅基体进行制绒并形成P-N结。可通过热扩散、离子注入并退火等方式形成P-N结。优选的，所述扩散为磷扩散，制得P-N结后，将硅基体的背面整平，并去除硅基体正面的磷硅玻璃，然后再在扩散后的硅基体的至少一个表面设置隧穿钝化层。优选的，所述硅基体在扩散后的硅基体的至少一个表面设置隧穿钝化层，然后在隧穿钝化层上设置多晶硅层或非晶硅层。进一步的，作为本专利技术的一种优选的技术方案，设置在所述硅基体正面的隧穿钝化层包括但不限于氧化硅、氮氧化硅和氢化非晶氧化硅中的一种或几种。在扩散后的硅基体的正面设置隧穿钝化层，为电子易于遂穿通过的材料，在高温下对第V族掺杂源的扩散具有一定的阻挡作用，即高温下掺杂元素在遂穿钝化层中的扩散速率远小于其在多晶硅、非晶硅或硅基体中的扩散速率。优选的，所述的隧穿钝化层包括但不限于氧化硅、氮氧化硅和氢化非晶氧化硅中的一种或几种。采用P型单晶硅片，可以形成晶体硅PERC太阳能电池受光面(正面)局部隧穿氧化层钝化接触(Topcon)结构。进一步的，作为本专利技术的另外一种优选的技术方案，设置在所述硅基体背面的隧穿钝化层包括但不限于氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化钒、氧化钨、氧化镍、氧化钼和氯化亚铜中的一种或几种。在扩散后的硅基体的背面设置隧穿钝化层，是空穴遂穿钝化层，在高温下对第III族元素的扩散具有一定的阻挡作用，即高温下第III族元素在遂穿钝化层中的扩散速率远小于其在多晶硅、非晶硅或硅基体中的扩散速率。优选的，采用LPCVD(低压化学气相沉积法)、PECVD(等离子体增强化学的气相沉积法)或APCVD(常压化学气相沉积法)等在所述隧穿钝化层上设置多晶硅层或非晶硅层。作为本专利技术的一种优选的技术方案，步骤S2中所述掺杂源位于所述硅基体的正面时，所述掺杂源为第V族元素，掺杂浓度为1×1018-9×1020atoms/cm3。进一步地，所述掺杂源为磷。作为本专利技术的另外一种优选的技术方案，步骤S2中所述掺杂源位于所述硅基体的背面时，所述掺杂源为第III族族元素，掺杂浓度为1×1018-9×1020atoms/cm3。进一步地，所述的掺杂源为硼。优选的，步骤S2中所述含掺杂源氧化硅保护层的位置和形状与对应表面上的金属导电电极的位置和图形相对应。优选的，步骤S3中采用碱液去除未形成含掺杂源氧化硅保护层区域的掺杂硅层。作为本专利技术的一种优选的实施方式，采用碱液去除非激光扫描区域的掺杂多晶硅层或掺杂非晶硅层。优选的，所述碱液为有机碱液或无机碱液，有机碱液包括但不限于四甲基氢氧化铵，无机碱液包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾和氨水等。本专利技术先制备掺杂硅层，然后利用激光局部扫描，在掺杂硅层的局部区域上形成一层含掺杂源的氧化硅保护层，再利用碱溶液对氧化硅层和硅表面刻蚀速率的差异，去除掉非激光扫描区域的掺杂硅层，从而只保留激光扫描区域的掺杂多硅层，形成局部掺杂硅层的结构。进一步的，步骤S3中去除未形成含掺杂源氧化硅保护层区域的掺杂硅层后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池的制备工艺，包括以下步骤：/nS1：在硅基体(1)的至少一个表面上设置掺杂硅层；/nS2：采用激光照射所述掺杂硅层的预设区域，在所述掺杂硅层的预设区域上形成含掺杂源氧化硅保护层(6)；/nS3：去除未形成含掺杂源氧化硅保护层(6)区域的掺杂硅层，在所述硅基体(1)的至少一个表面形成局部掺杂硅层(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池的制备工艺，包括以下步骤：
S1：在硅基体(1)的至少一个表面上设置掺杂硅层；
S2：采用激光照射所述掺杂硅层的预设区域，在所述掺杂硅层的预设区域上形成含掺杂源氧化硅保护层(6)；
S3：去除未形成含掺杂源氧化硅保护层(6)区域的掺杂硅层，在所述硅基体(1)的至少一个表面形成局部掺杂硅层(7)。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池制备工艺，其特征是，步骤S1具体包括：在硅基体(1)的至少一个表面上设置本征硅层(4)，再在所述本征硅层(4)上进行掺杂源掺杂，形成所述掺杂硅层。


3.根据权利要求2所述的太阳能电池的制备工艺，其特征是：步骤S1中所述的硅基体(1)为P型硅片，在步骤S1之前，所述制备方法还包括：对所述硅基体(1)进行制绒并形成P-N结(2)，再在形成P-N结(2)后的硅基体(1)的至少一个表面设置隧穿钝化层(3)；在步骤S1中，在隧穿钝化层(3)上设置本征硅层(4)。


4.根据权利要求2所述的太阳能电池的制备工艺，其特征是：设置在所述硅基体(1)正面的隧穿钝化层(3)包括但不限于氧化硅、氮氧化硅和氢化非晶氧化硅中的一种或几种。


5.根据权利要求3或4所述的太...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孝业，蒋秀林，
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