硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的制造方法，采用二次硼扩散，对经第一次硼扩散的正面使用含氟基刻蚀气体，获得指定深宽比且绒面损伤小的刻蚀图形，有利于在刻蚀图形区域上第二次硼扩散，从而在非刻蚀图形区域形成硼的轻掺区，在刻蚀图形区域金属栅线与硅片接触区域进行硼高浓度掺杂，减少电池正面的复合，有效提高电池的开路电压与填充因子，实现发射区优化，提高电池的光电转换效率。提高电池的光电转换效率。提高电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种N型TOPCon电池的制造方法，特别是一种硼掺杂选择性发射极的N型TOPCon电池的制造方法。

技术介绍

[0002]现阶段，PERC电池量产转换效率正逐步接近其理论极限，N型技术被普遍认为是下一代主流技术。TOPCon电池技术，即隧穿氧化层钝化接触技术作为晶硅太阳能电池中的后起之秀，其技术特点以及产业生态环境已经满足接棒PERC的基本条件。目前国内实验室TOPCon电池最高效率可以达到25.7％，理论效率高达28.7％，相较于现阶段量产效率仍有很大的进步空间。尽管如此，TOPCon电池正面金属诱导复合及效率的进一步提升仍然限制着其商业化应用。
[0003]目前，利用激光掺杂实现选择性发射极技术已经在P型电池上实现了量产，但SE技术暂时未能应用于N型TOPCon电池正面发射极，主要原因是：一方面硼在硅中的固溶度较低，掺杂难度更高，在推进时需求更高的能量，要达到金属化重掺区域的浓度，则需要采用功率更高的激光器才可以实现；另一方面激光SE的激光功率选择仍需优化，如果功率过高，则容易在激光照射区域带来绒面损伤，从而影响后续的钝化工艺，而如果功率过低，则推进时的能量可能不足，激光难以将BSG的硼掺杂进入P+层，会导致金属化重掺区域无法达到浓度要求。迄今为此，TOPCon电池方阻的提升空间相对SE+PERC较小，但依旧影响电池短路电流的提升和接触电阻的降低。目前主流企业通过二次硼扩散的方式实现TOCPon电池正面选择性发射极，试验效率提升0.3％以上，但效率的提升导致成本增加特别明显，综合性价比不高。SE作为未来TOPCon电池效率提升的关键技术之一，是量产过程中必须解决的技术问题。
[0004]因此，需要解决激光对晶硅损伤、硼硅玻璃中硼源浓度低、活性低以及激光设备价格高昂等问题。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的制造方法，工艺相对简单，对晶硅损伤小，成本相对低。
[0006]技术方案：一种硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的制造方法，包括如下步骤：
[0007]步骤S10：作为硅衬底的N型单晶硅片经清洗、制绒；
[0008]步骤S20：以硅片的其中一侧面为正面，对正面全表面进行第一次硼扩散，形成浅结轻掺杂P
+
层；
[0009]步骤S30：在浅结轻掺杂P
+
层上对应于电池栅线位置，以含氟基刻蚀气体进行刻蚀开槽，得到刻蚀图形；
[0010]步骤S40：对刻蚀图形区域进行第二次硼扩散，形成重掺杂P
++
层；
[0011]步骤S50：以硅片的另一侧面为背面，对背面进行碱抛光，再依次沉积遂穿氧化层、
掺杂薄多晶硅层；
[0012]步骤S60：去除绕镀多晶硅及正面BSG、背面PSG；
[0013]步骤S70：正面依次沉积钝化层氧化铝、减反层氮化硅，背面沉积减反层氮化硅；
[0014]步骤S80：正面、背面进行丝网印刷栅线与烧结，制得N型TOPCon电池。
[0015]进一步的，步骤S20中，形成的浅结轻掺杂P
+
层的方阻为120～160Ω/sq。
[0016]进一步的，步骤S20中，第一次硼扩散以管式扩散炉扩散BCl3/BBr3，扩散温度为700～1100℃。
[0017]进一步的，步骤S30中，含氟基刻蚀气体为CF4、CHF3、C4F6的其中一种，采用掩膜板对应于电池栅线位置进行刻蚀开槽，刻蚀深度为2.5～3.5nm。
[0018]进一步的，步骤S40中，形成的重掺杂P
++
层的方阻为60～90Ω/sq。
[0019]进一步的，步骤S40中，第二次硼扩散以丝网印刷硼浆或管式扩散炉扩散BCl3/BBr3。
[0020]一种上述的制造方法制得的硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池。
[0021]有益效果：本专利技术的优点是：采用二次硼扩散，对经第一次硼扩散的正面使用含氟基刻蚀气体，获得指定深宽比且绒面损伤小的刻蚀图形，有利于在刻蚀图形区域上第二次硼扩散，从而在非刻蚀图形区域形成硼的轻掺区，在刻蚀图形区域金属栅线与硅片接触区域进行硼高浓度掺杂，减少电池正面的复合，有效提高电池的开路电压与填充因子，实现发射区优化，提高电池的光电转换效率。可替代激光刻蚀、降低电池制备成本。
附图说明
[0022]图1为N型单晶硅片在本专利技术制造方法的制造过程中变化示意图：
[0023]1(a)为制绒，
[0024]1(b)为第一次硼扩散，
[0025]1(c)为刻蚀开槽，
[0026]1(d)为第二次硼扩散，
[0027]1(e)为碱抛光去除背面BSG及扩散结，
[0028]1(f)为背面沉积遂穿氧化层、掺杂薄多晶硅层，
[0029]1(g)为去除绕镀多晶硅及正面BSG、背面PSG，
[0030]1(h)为正面沉积钝化层氧化铝，
[0031]1(i)为双面沉积减反层氮化硅；
[0032]图2为本专利技术制得的硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。
[0034]一种硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的制造方法，结合附图1所示，包括如下步骤：
[0035]步骤S10：选用N型单晶硅片(n
‑
Si)作为硅衬底，进行清洗、制绒，以获得双面均是金字塔形状的绒面，将硅片的其中一侧面以正面表述，另一侧面以背面表述。制绒减薄量为0.4～0.6g，绒面反射率不超过10％。
[0036]步骤S20：对正面的全表面进行第一次硼扩散，以管式扩散炉在氮气及氧气氛围下扩散硼源BCl3/BBr3，扩散温度为700～1100℃，形成浅结轻掺杂P
+
层，其方阻为120～160Ω/sq。
[0037]步骤S30：在浅结轻掺杂P
+
层上对应于电池栅线位置进行刻蚀开槽，采用掩膜板对应于电池栅线位置、以含氟基刻蚀气体进行刻蚀开槽，得到刻蚀图形；掩膜板上的镂空刻蚀区域根据栅线宽度、长度设计，刻蚀开槽深度为2.5～3.5nm，刻蚀开槽宽度为30～130μm。含氟基刻蚀气体主要为CF4、CHF3、C4F6等含氟有机化合物的其中一种。刻蚀气体中可以添加惰性气体稀释使用，以控制蚀刻气体中产生的蚀刻化合物的浓度、维持刻蚀气体的均匀性，控制离子能量以获得良好的稳定性。刻蚀气体中可以添加O2或H2使用，以缓和刻蚀停止。
[0038]步骤S40：对刻蚀图形区域的全表面进行第二次硼扩散，以丝网印刷硼浆或管式扩散炉扩散硼源BCl3/BBr3，形成重掺杂P
++
层，其方阻为60～90Ω/sq。
[0039]步骤S50：将完成了两次硼扩散的硅片，进行碱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的制造方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S10：作为硅衬底的N型单晶硅片经清洗、制绒；步骤S20：以硅片的其中一侧面为正面，对正面全表面进行第一次硼扩散，形成浅结轻掺杂P
+
层；步骤S30：在浅结轻掺杂P
+
层上对应于电池栅线位置，以含氟基刻蚀气体进行刻蚀开槽，得到刻蚀图形；步骤S40：对刻蚀图形区域进行第二次硼扩散，形成重掺杂P
++
层；步骤S50：以硅片的另一侧面为背面，对背面进行碱抛光，再依次沉积遂穿氧化层、掺杂薄多晶硅层；步骤S60：去除绕镀多晶硅及正面BSG、背面PSG；步骤S70：正面依次沉积钝化层氧化铝、减反层氮化硅，背面沉积减反层氮化硅；步骤S80：正面、背面进行丝网印刷栅线与烧结，制得N型TOPCon电池。2.根据权利要求1所述的硼掺杂选择性发射极N型TOPCon电池的制造方法，其特征在于：步骤S20中，形成的浅结轻掺杂P
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【专利技术属性】
技术研发人员：扬川苏，许礼，许伟，李岩松，张中建，高荣刚，龚琴赟，
申请(专利权)人：中节能太阳能科技镇江有限公司，
类型：发明
国别省市：