硼掺杂选择性发射极的制备方法及N型晶体硅太阳能电池技术

本发明专利技术涉及电池制造技术领域，具体涉及一种硼掺杂选择性发射极的制备方法及N型晶体硅太阳能电池，具有以下步骤：S1，N型硅片清洗制绒；S2，沉积掺硼非晶硅层B1作为轻掺杂区硼源；S3，沉积氮化硅层；氮化硅覆盖层可以替换为碳化硅，氮氧化硅等。S4，沉积掺硼非晶硅层B2；S5，使用激光按照一定图形，烧熔部分硅基体、B1层、氮化硅层和B2层；S6，将硅片放置于高温退火炉管退火；S7，清洗掉B1层、氮化硅层和B2层，完成选择性发射极制备。本发明专利技术，氮化硅层作为掺硼非晶硅阻挡层，提升非晶硅扩散速度，降低推进步温度和时间，同时实现无氧工艺，改善同心圆问题；使用退火炉结合激光的方法实现掺杂剂的扩散和推进，避免了高能耗问题。避免了高能耗问题。避免了高能耗问题。

【技术实现步骤摘要】
硼掺杂选择性发射极的制备方法及N型晶体硅太阳能电池


[0001]本专利技术涉及电池制造
，具体涉及一种硼掺杂选择性发射极的制备方法及N型晶体硅太阳能电池。

技术介绍

[0002]光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能的系统，其中太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面PN结。在太阳光照射到PN结上时，PN结吸收光能激发出电子和空穴，随后在PN结中产生电压，实现光电的转换。因此，在晶硅电池中实现太阳光能和电能转换的核心结构即为PN结。对于N型晶硅电池，硼扩散/掺杂作为形成PN结的关键工艺，将直接影响电池转换效率。
[0003]发射极掺杂浓度对太阳电池转换效率的影响是双重的，采用高浓度的掺杂，可以减小硅片和电极之间的接触电阻，降低电阻的串联电阻，但是高的掺杂浓度会导致载流子复合变大，寿命降低，影响电池的开路电压和短路电流。而采用低浓度的掺杂，可以降低表面复合，提高寿命，但是必然会导致接触电阻的增大，影响电池的串联。
[0004]选择性发射极太阳电池的结构设计可以很好地解决这一矛盾，选择性发射极技术是在电池的金属电极下方进行重掺杂，在非金属接触的发射极区域进行轻掺杂。选择性发射极已广泛的应用于PERC，Topcon等高效晶体硅太阳电池结构，这一技术，不仅可以降低扩散层复合速率，提高电池的短波响应和开路电压，还可以降低电池的串联电阻，改善电池短路电流和填充因子，从而提高转换效率。对于P型晶体硅太阳电池来说，通过磷扩散及使用磷硅玻璃(PSG)进行激光实现重掺杂形成选择性发射极的方法已非常成熟。但是，对于N型晶体硅太阳能电池来说，硼扩散存在许多问题，如：硼在硅中扩散速度慢，需要高温长时间推进，通常温度达到1100℃，总时长需要4小时，能耗高；N型硅片在超过1000℃的高温下进行工艺会放大硅料中的缺陷，多体现出“同心圆”，降低电池良率；硼容易和氧形成硼氧复合对，会使掺杂剂不能充分利用；轻掺杂区和重掺杂区方阻难以单独调整；另外，使用扩散过程形成的硼硅玻璃(BSG)作为掺杂源难以通过激光直接将硼推进到P+层，这限制N型电池选择性发射极的制备，目前，通过激光划去BSG,然后进行二次扩散来解决这个问题，但是这带来极高的成本和工艺复杂性。
[0005]现有专利CN110299422A，名称为一种激光硼掺杂选择性发射极TOPCon结构电池及其制备方法，该专利中包括以下步骤：
[0006]Ⅰ、对N型硅片进行清洗制绒；
[0007]Ⅱ、在硼扩散中，推进形成高硼表面浓度的P++层，不进行氧化过程；
[0008]Ⅲ、采用激光对栅线区域进行掺杂推进；
[0009]Ⅳ、经过清洗，放回扩散炉进行氧化形成选择性发射极；
[0010]Ⅴ
、去除背面的BSG和P+层，在背面制备隧穿氧化层和掺杂薄膜硅层；
[0011]Ⅵ
、去掉正面绕镀产生的多晶硅和步骤Ⅱ得到的BSG，双面沉积钝化层和SiNx减反膜；
[0012]Ⅶ
、丝网印刷双面电极。
[0013]该技术方案中采用常规管式硼扩散制备BSG作为掺杂源,首先制备高掺杂量P++层，以P++层作为激光掺杂源实现重掺杂区制备，而后对硅片清洗和高温氧化降低非激光区掺杂浓度。其通过在扩散过程中去掉氧化过程，实现高硼表面浓度P++层，再使用激光实现重掺杂，但是该技术方案存在以下的技术缺陷：
[0014]1.硼掺杂采用管式扩散工艺，温度需要达到1000℃以上，总时长需要4小时，造成能耗浪费和同心源问题；
[0015]2.工艺过程中有氧气参与造成少子寿命下降；
[0016]3.轻掺杂区和重掺杂区域掺杂量难以量化调整；
[0017]4.采用高温管式硼扩散使用BBr3或BCl3作为扩散源，其中BBr3的扩散副产物对石英器件损伤严重，BCl3由于键能较大扩散不均匀；
[0018]5.硼扩散时，杂质会扩散至硅片背面。
[0019]现有专利CN111739794A，名称为硼扩散方法、太阳能电池及其制作方法，该专利0012自然段中“该硼扩散方法中，将预处理后的N型硅片置于扩散炉内，在第一温度下进行第一次硼扩散沉积，可用于在N型硅片的表面形成P+层；在第三温度下进行第二次硼扩散沉积，可用于在N型硅片的表面形成高方阻轻掺杂的P+层，也就是形成轻掺杂区。并且，该方法通过对两次硼扩散沉积和推结过程中温度的调控，不仅能降低对硼扩散机台的损害，而且第二次硼扩散沉积的第三温度低于推结的第二温度，能够防止第二次高温沉积带来的二次推结过程，保留了原有的浅掺杂区域，具有较好的钝化性能，同时又能够为后续激光重掺杂提供充足的硼掺杂源，进而得到合适的重掺杂区”。其通过常规管式硼扩散制备BSG作为掺杂源,先升温推进制备P+区，降温再次沉积BSG，进行激光掺杂，但是该技术方案存在以下的技术缺陷：
[0020]1.P+区掺杂浓度容易受到二次沉积BSG的影响；
[0021]2.工艺过程中有氧气参与造成少子寿命下降；
[0022]3.轻掺杂区和重掺杂区域掺杂量难以量化调整；
[0023]4.采用高温管式硼扩散使用BBr3或BCl3作为扩散源，其中BBr3的扩散副产物对石英器件损伤严重，BCl3由于键能较大扩散不均匀；
[0024]5.硼扩散时，杂质会扩散至硅片背面。
[0025]从以上可以知道，专利CN110299422A和CN111739794A解决了关于N型硅片难以通过一次扩散实现选择性掺杂的问题，但是，这些专利仍然使用了B扩散工艺，没有解决诸如高耗能、同心圆、氧气参与导致少字寿命下降、轻掺杂区和重掺杂区域掺杂量难以量化调整、B源导致石英管损伤或扩散不均匀等问题。即硼在硅中扩散速度慢，需要高温长时间推进，通常温度达到1100℃，总时长需要4小时，能耗高；N型硅片在超过1000℃的高温下进行工艺会放大硅料中的缺陷，多体现出“同心圆”，降低电池良率；硼容易和氧形成硼氧复合对，会使掺杂剂不能充分利用；轻掺杂区和重掺杂区方阻难以单独调整，为了平衡轻掺杂区和重掺杂区掺杂量需要高功率激光；副产物容易污染炉管或方阻不均匀性。

技术实现思路

[0026]本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种硼掺杂选择性发射极的制备方法
及N型晶体硅太阳能电池。
[0027]实现本专利技术目的的技术方案是：一种硼掺杂选择性发射极的制备方法，具有以下步骤：
[0028]S1，N型硅片清洗制绒；
[0029]S2，沉积掺硼非晶硅层B1作为轻掺杂区硼源；
[0030]S3，沉积氮化硅层；氮化硅覆盖层可以替换为碳化硅，氮氧化硅等。
[0031]S4，沉积掺硼非晶硅层B2；
[0032]S5，使用激光按照一定图形，烧熔部分硅基体、B1层、氮化硅层和B2层；
[0033]S6，将硅片放置于高温退火炉管退火；
[0034]S7，清洗掉B1层、氮化硅层和B2层，完成选择性发射极制备。
[0035]上述技术方案S2中，掺硼非晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼掺杂选择性发射极的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：S1，N型硅片清洗制绒；S2，沉积掺硼非晶硅层B1作为轻掺杂区硼源；S3，沉积氮化硅层；S4，沉积掺硼非晶硅层B2；S5，使用激光按照一定图形，烧熔部分硅基体、B1层、氮化硅层和B2层；S6，将硅片放置于高温退火炉管退火；S7，清洗掉B1层、氮化硅层和B2层，完成选择性发射极制备。2.根据权利要求1所述的一种硼掺杂选择性发射极的制备方法，其特征在于：S2中，掺硼非晶硅层B1的厚度为10
‑
100nm,B原子掺杂浓度为0.1％
‑
20％，所使用的方法为PECVD或PVD中的一种。3.根据权利要求1所述的一种硼掺杂选择性发射极的制备方法，其特征在于：S3中，沉积的氮化硅层厚度为10
‑
100nm，所使用的方法为PECVD或PVD中的一种。4.根据权利要求1所述的一种硼掺杂选择性发射极的制备方法，其特征在于：S4中，硼掺杂非晶层B2的厚度为10
‑
100nm，B原子掺杂浓度为1％<...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官泉元，刘奇尧，
申请(专利权)人：江苏杰太光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：