一种晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备方法，包括在晶体硅片绒面上生长扩散掩膜，再蚀刻开槽出电极栅线区域；然后采用一次扩散工艺，在电极栅线区域形成重掺杂区，同时在非电极栅线区域形成浅掺杂区；所述一次扩散工艺包括如下步骤：（１）进舟；（２）温度稳定；（３）高温扩散：把三氯氧磷通过氮气带入扩散炉管内进行扩散；（４）高温推进：通入氧气进行扩散后再分布；（５）温度稳定：降温２０～１２０℃，并使得扩散炉管内的温度稳定；（６）低温推进：通入氧气进行扩散后再分布；（７）退舟。本发明专利技术可将重掺杂区方块电阻控制在４０Ω以下，浅掺杂区方块电阻控制在５０Ω以上，实现了晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种晶体硅太阳能电池的制备方法，具体涉及一种晶体硅太阳能电池 选择性发射结的制备方法。
技术介绍
当今世界，常规能源的持续使用带来了能源紧缺以及环境恶化等一系列经济和社 会问题，发展太阳能电池是解决上述问题的途经之一。因此，世界各国都在积极开发太阳能 电池，而高转换效率、低成本是太阳能电池发展的主要趋势，也是技术研究者追求的目标。目前，在各类太阳能电池中，晶体硅太阳能电池占了 90%的市场份额，其中单晶硅 电池的转化效率超过了 17%，多晶硅电池转化效率也超过16%。如何在成本追加不太多的 前提下，较大幅度提高光电转化效率是大家关注的目标。其中，选择性发射结(Selective Emitter)是一个非常好的选择，其具体结构是(1)在电极栅线以下及其附近区域形成重 掺杂区，以提高开路电压，降低接触电阻，提高填充因子；(2)在非栅线区域形成浅掺杂区， 以获得较好的表面钝化效果，提高短波响应和载流子收集率，从而提高短路电流。现有的晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备方法主要分为两次扩散工艺和一 次扩散工艺。其中，两次扩散工艺主要是先在晶体硅片绒面上生长扩散掩膜，再蚀刻开槽出 电极栅线区域，然后通过两次热扩散(重扩散和轻扩散)形成重掺杂和浅掺杂的结构。显 然，两次扩散工艺需要较多的工序与设备，很大程度上提高了生产成本；此外，多次高温扩 散会对硅片的少子寿命产生负面影响，限制了转化效率的进一步提升。而对于一次扩散工艺，如中国专利技术专利申请CNlO 1022140A公开了 一种实现晶体 硅太阳能电池选择性发射区的方法，先在硅片上均勻沉积含磷物质作为磷源，然后通过激 光选择性加热在硅片表面局部形成重掺杂区域，最后将硅片进行整体热处理形成轻扩散区 域。然而，该一次扩散工艺需要额外使用激光设备，成本较高，目前只停留在实验室阶段，工 业实用性较差。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种适于工业应用的晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备 方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种晶体硅太阳能电池选择性发射 结的制备方法，包括如下步骤(a)在晶体硅片绒面上生长扩散掩膜，再蚀刻开槽出电极栅线区域；(b)采用一次扩散工艺，在电极栅线区域形成重掺杂区，同时在非电极栅线区域形 成浅掺杂区；所述一次扩散工艺包括如下步骤(1)进舟把装载硅片的石英舟推进扩散炉管中；(2)温度稳定使得扩散炉管内的温度稳定；3(3)高温扩散把三氯氧磷通过氮气带入扩散炉管内进行扩散；(4)高温推进通入氧气进行扩散后再分布；(5)温度稳定降温20 120°C，并使得扩散炉管内的温度稳定；(6)低温推进通入氧气进行扩散后再分布；(7)退舟把装载扩散后的硅片的石英舟从扩散炉管内退出。上文中，所述步骤(3)中高温扩散一般是通过小流量氮气把三氯氧磷带入扩散炉 管内进行扩散的。所述步骤(6)中低温推进的温度低于高温推进的温度，且一般比高温推 进的温度低20°C以上。所述步骤(a)中的扩散掩膜和蚀刻开槽出电极栅线区域是现有技术，例如，可以采用现有的氮化硅薄膜或二氧化硅薄膜，再通过腐蚀浆料在氮化硅掩膜上腐蚀出掩膜窗 □。上述技术方案中，所述步骤(1)中进舟时间控制在6 13min，温度设定在850 920°C，氮气流量大于10L/min ；所述步骤(2)中温度稳定的时间控制在10 20min，温度设定在850 920°C， 氮气流量大于lOL/min ；温度稳定的作用是使扩散炉管内各温区以及硅片内部达到设定温 度；所述步骤(3)中高温扩散的时间控制在30 60min，温度设定在850 920°C，氮 气流量为10 35L/min，氧气流量为500 4000mL/min，携带三氯氧磷的氮气流量为400 3000mL/min;高温扩散的作用是在恒定表面浓度下，在电极区硅片表面和非电极区的扩散掩膜上沉积一定量的磷；所述步骤(4)中高温推进的时间控制在5 lOmin，温度设定在850 920°C，氮 气流量为10 35L/min，氧气流量为500 4000mL/min ；高温推进的主要作用是推动已沉 积的磷原子穿透扩散掩膜到达硅片表面，同时推动电极区的磷原子向硅片内部扩散；所述步骤(5)中温度稳定的时间控制在5 15min，温度设定在800 850°C，氮 气流量大于lOL/min ；温度稳定的作用是使扩散炉管内各温区以及硅片内部达到设定的低 温推进温度；所述步骤(6)中低温推进的时间控制在10 20min，温度设定在800 850°C，氮 气流量为10 35L/min，氧气流量为500 4000mL/min ；低温推进的作用是推动扩散掩膜 内的磷原子穿透到达硅片表面，并均勻形成一定深度的浅掺杂区，同时推动电极区的磷原 子进一步向硅片内部扩散，形成重掺杂区；所述步骤(7)中退舟的时间控制在6 13min，温度设定在800 900°C，氮气流 量大于lOL/min。上文中，所述晶体硅可以是单晶硅或多晶硅。上述硅片后续可以采用常规制备方法制备得到选择性发射结晶体硅太阳电池。由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本专利技术具有如下优点1.本专利技术的一次扩散工艺采用高温扩散、高温推进、低温推进等步骤，可将重掺杂 区方块电阻控制在40 Ω以下，浅掺杂区方块电阻控制在50 Ω以上，从而实现了晶体硅太阳 能电池选择性发射结的制备；相对于现有的一次扩散工艺，本专利技术可以利用现有的设备来 实现，因而具有良好的工业实用性，适于推广应用。2.本专利技术制备得到的晶体硅太阳能电池选择性发射结具有良好的均勻性，重掺杂 区域的方块电阻可控制在士4 Ω以内，浅掺杂区域的方块电阻可控制在士8 Ω以内。3.本专利技术的制备方法相对于两次扩散工艺而言，减少了工艺次数，节省了生产成 本，减弱了多次高温工艺对硅片少子寿命的影响，适合规模化生产。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述实施例一，包括如下步骤首先在晶体硅片绒面上生长扩散掩膜，再蚀刻开槽出电极栅线区域；然后采用一 次扩散工艺，在电极栅线区域形成重掺杂区，同时在非电极栅线区域形成浅掺杂区；所述一 次扩散工艺包括如下步骤(1)进舟把装载硅片的石英舟推进扩散炉管中；进舟时间控制在6min，温度设定 在860°C，氮气流量为12L/min ；(2)温度稳定使得扩散炉管内的温度稳定；温度稳定的时间控制在lOmin，温度 设定在860°C，氮气流量为12L/min ；(3)高温扩散把三氯氧磷通过氮气带入扩散炉管内进行扩散；高温扩散的时间 控制在30min，温度设定在860°C，氮气流量为25L/min，氧气流量为2500mL/min ；携带三氯 氧磷的氮气流量为800mL/min ；(4)高温推进通入氧气进行扩散后再分布；高温推进的时间控制在6min，温度设 定在860°C，氮气流量为25L/min，氧气流量为2000mL/min ；(5)温度稳定降温30°C，并使得扩散炉管内的温度稳定；温度稳定的时间控制在 5min，温度设定在830°C，氮气流量15L/min ；(6)低温推进通入氧气进行扩散后再分布；低温推进的时间控制在13min，温度 设定在830°C，氮气流量为25L/min，氧气流量为1500mL/min ；(7)退舟把装载扩散后的硅片的石英本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备方法，包括如下步骤：（ａ）在晶体硅片绒面上生长扩散掩膜，再蚀刻开槽出电极栅线区域；（ｂ）采用一次扩散工艺，在电极栅线区域形成重掺杂区，同时在非电极栅线区域形成浅掺杂区；其特征在于，所述一次扩散工艺包括如下步骤：（１）进舟：把装载硅片的石英舟推进扩散炉管中；（２）温度稳定：使得扩散炉管内的温度稳定；（３）高温扩散：把三氯氧磷通过氮气带入扩散炉管内进行扩散；（４）高温推进：通入氧气进行扩散后再分布；（５）温度稳定：降温２０～１２０℃，并使得扩散炉管内的温度稳定；（６）低温推进：通入氧气进行扩散后再分布；（７）退舟：把装载扩散后的硅片的石英舟从扩散炉管内退出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴坚，王栩生，章灵军，
申请(专利权)人：苏州阿特斯阳光电力科技有限公司，阿特斯中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]