一种太阳能电池发射结制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池发射结制备方法，包括如下步骤：S1.预先采用下镀膜的真空镀膜方式在硅片表面制备掺杂非晶硅薄膜，即硅片平躺放置在载板上，硅片边缘被载板托举覆盖，掺杂非晶硅薄膜沉积在硅片的下表面；S2.进入高温炉中进行扩散；S3.扩散完成后降低炉温，在高温炉里通入氧气对掺杂非晶硅薄膜进行氧化处理，便于下一道清洗；S4.硅片出炉冷却、清洗，完成发射结制备。本发明专利技术通过下镀膜的真空镀膜方式，保护硅片边缘防止绕镀，简化后续清洗工艺步骤；降低了扩散温度，减小了对硅基体造成的热损伤，有利于电池效率的提升，降低了制造能耗，有利于成本控制；总工艺时间缩减至现有技术的1/2，生产效率显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池发射结制备方法
本专利技术涉及太阳能电池制备
，特别涉及一种太阳能电池发射结制备方法。
技术介绍
以硅为基底的太阳能电池，其发电原理是基于在表面形成PN结。即在硅片表面掺入一定杂质，典型的情况是N型硅片中掺硼，P型硅片中掺磷。太阳能电池运行最核心部分就是发射结，即PN结，这是将太阳能转化为电能的关键所在。目前的太阳能电池市场中硅基电池占据市场主流。以P型硅片为基底的PERC电池，其核心工艺是在表面掺磷；以N型硅片为基底的电池(例如TOPCon电池)，其核心工艺之一就是在N型硅片的一面制备硼掺杂层(P层，即发射极)，由此形成PN结。现有技术中，PN结的制备通常是在石英管式炉中利用扩散工艺来实现。具体工艺流程为：将清洗制绒后的硅片送入石英管式炉中，首先在高温下通入硼源(比如BCl3，BBr3)和氧气在硅片表面反应形成SiByOx即B掺的氧化硅/硼硅玻璃，简称BSG；随后进一步升高炉温至970-1050℃左右，使硼进一步扩散到硅层，形成硼掺杂的硅层。最后将表面的BSG清洗去除，保留掺杂层，完成PN结的制备，这已经在新型高效TOPCon电池中被生产使用。同样的，使用POCl3作为磷源，就可以在P型硅片表面形成磷扩散层，这在PERC电池中得到广泛应用。PN结厚度通常在0.6-1μm左右，硼的掺杂浓度约为1.0E19原子/CM3。上述现有PN结的扩散工艺制备技术存在如下缺点：1、清洗制绒后的硅片，需两两重叠后竖直插在石英舟内，然后将石英舟推到石英管式炉中进行高温化学反应和扩散推进；硅片两两重叠放置的目的是为了将硅片不需要扩散的一面保护起来，但在实际生产过程中，由于硅片大小不一致，硅片重叠面的边缘会发生绕镀也生成扩散层，而这个绕镀扩散层会导致电池漏电，影响其正常运行；目前需采取一种复杂的清洗工艺清除绕镀扩散层；2、扩散温度高达970-1050℃，如此高的工艺温度不仅会对硅基体造成损伤，影响太阳能电池的体寿命，还会造成很高的能耗成本；另外，总工艺时长长达4h，生产效率低下，均不利于生产成本的控制。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种太阳能电池发射结制备方法，包括如下步骤：S1.预先采用下镀膜的真空镀膜方式在硅片表面制备掺杂非晶硅薄膜，即硅片平躺放置在载板上，硅片边缘(小于1mm)被载板托举覆盖，掺杂非晶硅薄膜沉积在硅片的下表面以有效避免绕镀，掺杂非晶硅薄膜的厚度为10-100nm，掺杂浓度为0.1-5％；S2.进入高温炉中进行扩散，扩散时通入氮气等惰性气体保护工艺气氛并防止空气中的氧进入，扩散温度900-1000℃，以950℃最佳，扩散时间40-100分钟；S3.扩散完成后降低炉温至10-100℃，在高温炉里通入氧气10-30分钟，对掺杂非晶硅薄膜进行氧化处理，将掺杂非晶硅薄膜氧化为SiO2，以便下一步清洗；S4.硅片出炉冷却，并使用HF或BOE将硅片表面的SiO2清洗去除，完成发射结制备。其中，步骤S1中，采用PECVD方式制备掺杂非晶硅薄膜，即：经制绒处理后的硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，反应腔通入相应气体，开启射频电源激发等离子体放电，在硅片表面形成掺杂非晶硅；通入气体包括前质气体、掺杂气体和载气。其中，前质气体为含硅的气体，制备硼掺杂非晶硅薄膜时的掺杂气体为硼烷或其他含硼的气体，制备磷掺杂薄膜时的掺杂气体为磷烷或其他含磷的气体，载气为氢气，工艺温度为100-500℃，工艺压力为1-1000Pa。其中，步骤S1中，采用PVD方式制备掺杂非晶硅薄膜，即：经制绒处理后的硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，真空反应腔内放置掺杂硅靶，通过磁控溅射的方式把硅靶上的硅溅射下来，在硅片表面形成非晶硅，同时通过硅靶里的掺杂元素(磷或硼)一起掉落形成掺杂非晶硅，磁控溅射采用氩气或类似惰性气体轰击表面；如果掺杂浓度不足，可以额外导入掺杂气体，或掺杂气体和氩气的混合气体，进一步增加掺杂浓度。其中，电源采用直流电源、交流电源、脉冲直/交流电源中的一种，工作压力是0.1-2Pa，工作气体为氩气，制备硼掺杂非晶硅薄膜时的掺杂气体为硼烷，制备磷掺杂非晶硅薄膜时的掺杂气体为磷烷，工艺温度为100-500℃。本专利技术还提供了一种太阳能电池，其发射结采用上述方法制备而成，包括TOPCon、PERC等需要高温扩散工艺的电池结构。本专利技术还提供了一种太阳能电池组件，包括采用上述工艺制备发射结结构的太阳能电池组成的发电板。通过上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：1、通过采用PECVD或PVD真空镀膜的方法制备单面掺杂非晶硅薄膜，通过下镀膜的镀膜方式，可以保护硅片边缘防止绕镀，从而简化后续清洗工艺步骤；2、扩散形成发射结的扩散温度900-1000℃，以950℃最佳，进一步降低了扩散温度，一方面减小了对硅基体造成的热损伤，有利于电池效率的提升，另一方面，降低了制造能耗，有利于成本控制；3、扩散形成发射结的扩散时间10-100分钟，总工艺时间缩减至现有技术的1/2，生产效率显著提升；4、扩散完成后导入氧气氧化原来的镀膜层，便于下一道清洗；5、该方法适用于TOPCon、PERC等需要形成PN结工艺的电池结构。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1：本实施例1提供的一种太阳能电池发射结制备方法，包括如下步骤：S1.预先采用PECVD下镀膜的真空镀膜方式在硅片表面制备硼掺杂非晶硅薄膜，即：经制绒处理后的硅片平躺放置在载板上，硅片边缘(小于1mm)被载板托举覆盖，并随载板进入真空反应腔，反应腔通入相应气体，开启射频电源激发等离子体放电，在硅片的下表面形成硼掺杂非晶硅以有效避免绕镀；通入气体包括前质气体、掺杂气体和载气。其中，前质气体为含硅的气体，掺杂气体为硼烷或其他含硼的气体，载气为氢气，工艺温度为100-500℃，工艺压力为1-1000Pa，掺杂非晶硅薄膜的厚度为10-100nm，掺杂浓度为0.1-5％；S2.进入高温炉中进行扩散，扩散时通入氮气等惰性气体保护工艺气氛并防止空气中的氧进入，扩散温度900-1000℃，以950℃最佳，扩散时间10-100分钟；S3.扩散完成后降低炉温至10-100℃，在高温炉里通入氧气1-30分钟，对掺杂非晶硅薄膜进行氧化处理，将掺杂非晶硅薄膜氧化为SiO2，以便下一步清洗；S4.硅片出炉冷却，并使用HF或BOE将硅片表面的SiO2清洗去除，完成发射结制备。实施例2：本实施例2与实施例1的不同之处在于，掺杂气体为磷烷或其他含磷的气体，从而采用PECVD下镀膜的真空镀膜方式在硅片表面制备磷掺杂非晶硅薄膜。实施例3：本实施例3与实施例1的不同之处在于，步骤S1中，采用PVD方式制备硼掺杂非晶硅薄膜，即：经制绒处理后的硅片平躺放置在载板上，并随载板进入真空反应腔，真空反应腔内放置硼掺杂硅靶，通过磁控溅射的方式把硅靶上的硅溅射下来，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池发射结制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1.预先采用下镀膜的真空镀膜方式在硅片表面制备掺杂非晶硅薄膜，即硅片平躺放置在载板上，硅片边缘被载板托举覆盖，掺杂非晶硅薄膜沉积在硅片的下表面；/nS2.进入高温炉中进行扩散；/nS3.扩散完成后降低炉温，在高温炉里通入氧气，对掺杂非晶硅薄膜进行氧化处理；/nS4.硅片出炉冷却、清洗，完成发射结制备。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池发射结制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.预先采用下镀膜的真空镀膜方式在硅片表面制备掺杂非晶硅薄膜，即硅片平躺放置在载板上，硅片边缘被载板托举覆盖，掺杂非晶硅薄膜沉积在硅片的下表面；
S2.进入高温炉中进行扩散；
S3.扩散完成后降低炉温，在高温炉里通入氧气，对掺杂非晶硅薄膜进行氧化处理；
S4.硅片出炉冷却、清洗，完成发射结制备。


2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池发射结制备方法，其特征在于，掺杂非晶硅薄膜的厚度为10-100nm，掺杂浓度为0.1-5％。


3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池发射结制备方法，其特征在于，步骤S1中，采用PECVD方式制备掺杂非晶硅薄膜。


4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池发射结制备方法，其特征在于，制备硼掺杂非晶硅薄膜时，前质气体为含硅的气体，掺杂气体为含硼的气体，载气为氢气，工艺温度为100-500℃，工艺压力为1-1000Pa。


5.根据权利要求3所述的一种太阳能电池发射结制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫路，上官泉元，
申请(专利权)人：常州比太科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32