一种选择性发射极电池的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种选择性发射极电池的制备方法,包括掺杂源扩散形成PN结和激光掺杂制作选择性发射极的步骤，其特征在于，所述激光掺杂制作选择性发射极的步骤中通过改变照射在硅片上欲金属化的区域激光的能量和光斑大小，使区域内所掺杂的元素富集，形成选择性发射极。本发明专利技术选择性发射极电池的制备方法,通过调整激光的能量和光斑大小，减小激光对电池片的损伤面积，实现SE在栅线接触区域和非接触区域实现不同的掺杂区，同时提升电池效率。

A preparation method of selective emitter cell

【技术实现步骤摘要】
一种选择性发射极电池的制备方法
本专利技术属于太阳能电池制备
，具体涉及一种选择性发射极电池的制备方法。
技术介绍
当电力煤炭石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究所机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席地。随着光伏产业的不断发展，组件对于高效电池的需求量越来越大，尤其是对高开压电池片的需求，在高效电池的工业化生产中，选择性发射极(SE)技术被广泛的应用。SE电池的结构特征为在丝网金属栅线接触区域形成高掺杂深扩区，在非接触区域形成低掺杂浅扩区，通过对发射区选择性掺杂，在栅线接触区和非接触区域实现不同的扩散效果，从而实现降低串联电阻，提升电池效率。但是现有的选择性发射极电池采用激光进行掺杂过程中，存在激光光斑均匀性不足和对电池片损伤面积大，使得电池片的转换效率仍然有进一步提升空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种选择性发射极电池的制备方法，该方法能够减小激光对电池片损伤面积，提高电池片的转换效率。本专利技术的目的，通过以下技术方案实现：一种选择性发射极电池的制备方法,包括掺杂源扩散形成PN结和激光掺杂制作选择性发射极的步骤，其特征在于，所述激光掺杂制作选择性发射极的步骤中通过改变照射在硅片上欲金属化的区域激光的能量和光斑大小，使区域内所掺杂的元素富集，形成选择性发射极。本专利技术中，所述掺杂源为磷源。本专利技术中，激光光斑大小通过改变激光入射孔径获得平顶光束来调整聚焦光斑均匀性和大小。进一步地，激光入射孔径是6-12mm。本专利技术中，激光光斑宽度为80-100um。进一步地，所述激光光斑宽度为80um。本专利技术中，激光波长为532nm，激光频率为100-260kHZ，激光功率为1％-100％。进一步地，激光频率为190kHZ，激光功率为100％。本专利技术中，激光在硅片上雕刻速度为10000-50000mm/s。优选地，激光在硅片上雕刻速度为26000mm/s。本专利技术中，硅片厚度为120-240um。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术选择性发射极电池的制备方法,通过调整激光的能量和光斑大小，减小激光对电池片的损伤面积，实现SE在栅线接触区域和非接触区域实现不同的掺杂区，同时提升电池效率。(2)本专利技术制备方法，将光斑从120um降低到80um，开压(uoc)提升0.12v,效率(ETA)提升0.05％，从而实现效率提升。(3)本专利技术选择性发射极(SE)太阳能电池的制备方法无需额外购入新设备，只需在原有SE机台改造激光路径的设备即可实现。工艺简单、设备成本较低，能大幅提高电池转换效率，满足不同厚度硅片的高电池转换效率的需求，适合大规模的工业化生产。附图说明图1是本专利技术制备选择性发射极电池的工艺流程图；图2是本专利技术实施例制得的选择性发射极(SE)太阳能电池的结构示意图；图3是本专利技术实施例激光照射的路径示意图；图4是本专利技术实施例与对比例制得的选择性发射极(SE)太阳能电池高掺杂深扩区二次元尺寸测量对比图；图5是本专利技术实施例选择性发射极激光损伤面积百分比随激光光斑尺寸变化情况图。具体实施方式以下结合具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，以便本领域技术人员更好理解和实施本专利技术的技术方案。本专利技术实施例提高电池转换效果的机理如下：常温下粒子处于基态，需要泵浦源注入能量才能将粒子大量抽运到激发态，实现上下能级的粒子数反转为激光的产生创造必要条件。粒子数反转只是产生受激辐射的必要条件，还不能产生激光，只有将激活物质置于光学谐振腔中，对光的频率和方向进行选择，才能获得连续的光放大和激光振荡输出。在泵浦开始时，增大谐振腔的损耗，使振荡阈值提高，振荡于是难以形成，此时，激光上能级的反转粒子数密度便有可能大量积累，当积累到最大值时，突然使谐振腔的损耗变小，于是Q值突增，腔内以极快的速度建立极强的振荡，短时间内反转粒子被大量消耗，转变为腔内的光能量，同时输出一个极强的激光脉冲。利用声光介质中超声场产生衍射使损耗增加，不能形成激光振荡；当粒子数反转数达到饱和时，突然撤掉超声场，激光振荡迅速建立，获得巨脉冲输出，从而实现激光掺杂。Si的熔化温度为1414℃，气化阈值为3265℃；氧化层移除：SiO2的带隙宽度为9eV，(355nm紫光光子能量为3.5eV)，Si的带隙宽度为1.12eV，熔点为1650℃，因此532nm绿光可以透过SiO2，直接与衬底作用；掺杂P扩散：P在液相扩散速率为10-4cm2/s，较固相扩散速度高7个数量级，掺杂结深取决于杂质扩散率和熔融深度；熔融状态Si的固化：熔融状态Si冷却，形成多晶硅层。随着激光功率增加，掺杂浓度升高，方块电阻变小；继续增加功率，则会导致之前掺杂的硅材料熔融并气化，使方阻上升；激光掺杂层的厚度W＝17.5+0.3Nlasernm表面杂质浓度n＝1.1*1014nlasercm-2,nlaser为激光脉冲个数；激光波长越长，穿透能力越强，硅对激光最大吸收的位置越深，相应的最大掺杂深度也越大；织构过的表面具有良好的陷光效果，可以获得更加有效的激光耦合；激光热量扩散长度：L＝(4Dτ)1/2，τ为激光脉冲宽度；短脉宽激光最大融化深度要小于长脉宽激光，其掺杂的最大结深较长脉宽激光小，因此，短脉宽激光掺杂的方阻最小值较大。一种选择性发射极电池的制备方法,包括以下步骤：(1)硅片清洗制绒：选取电阻率在0.1～6Ω·cm的轻掺杂的p型单晶硅片，对p型硅片进行碱制绒，使得所述p型硅片衬底的正背表面形成金字塔状的减反射绒面，制绒减重范围0.5-0.8g，反射率(全波段300-1200nm)范围10％-18％。(2)磷源扩散形成PN结：将硅片置于500～800℃的炉管中进行磷扩散，时间在5min-50min在硅片表面形成n型层，形成PN结，扩散方阻在100-180ohm/sq。(3)去除硅片边缘PN结；可用等离子刻蚀、激光刻边或者化学腐蚀等方法；去边缘PN结的具体过程请参考现有技术。SE激光开槽形成重掺区域：利用激光照射硅片上欲金属化的区域，使所述区域内掺杂的磷元素富集，形成所述选择性发射极，激光波长为532nm，激光雕刻速度为26000mm/s，激光功率100％，激光频率为190KHz，激光光斑宽度为80um。通过调节激光扩束镜使光束直径变大来实现减小激光聚焦光斑，具体如图3所示，其中光斑尺寸df≈4·λ·f/Π·d1，式中d1为光束直径，本实施例中d1为8mm。通过改变激光SE光路路径和扩束镜以及光束整型镜，获得更加均匀的平顶光束。(4)去除硅片正面PSG(磷硅玻璃)，参考现有技术。捷佳伟创氧化退火，时间800-1200s，温度760℃。(5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选择性发射极电池的制备方法,包括掺杂源扩散形成PN结和激光掺杂制作选择性发射极的步骤，其特征在于，所述激光掺杂制作选择性发射极的步骤中通过改变照射在硅片上欲金属化的区域激光的能量和光斑大小，使区域内所掺杂的元素富集，形成选择性发射极。/n

【技术特征摘要】
1.一种选择性发射极电池的制备方法,包括掺杂源扩散形成PN结和激光掺杂制作选择性发射极的步骤，其特征在于，所述激光掺杂制作选择性发射极的步骤中通过改变照射在硅片上欲金属化的区域激光的能量和光斑大小，使区域内所掺杂的元素富集，形成选择性发射极。


2.根据权利要求1所述选择性发射极电池的制备方法，其特征在于，所述掺杂源为磷源。


3.根据权利要求1或2所述选择性发射极电池的制备方法，其特征在于，激光光斑大小通过改变激光入射孔径获得平顶光束来调整聚焦光斑均匀性和大小。


4.根据权利要求3所述选择性发射极电池的制备方法，其特征在于，激光入射孔径是6-12mm。


5.根据权利要求3所述选择性发射极电池的制备方法，其特征在于，激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小平，杨二存，夏利鹏，李吉，刘海泉，高丽丽，郭星妙，
申请(专利权)人：天津爱旭太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12