一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，包括如下步骤：（１）在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅；（２）在生长的二氧化硅层上涂印遮掩膜，形成电极窗口框架；（３）去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层；（４）去除遮掩膜；（５）进行高浓度扩散掺杂；（６）进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除；（７）进行低浓度扩散掺杂。本发明专利技术制备工艺简单、成本低、无污染、电池平均转换效率达１８．５％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着晶体硅太阳能电池占据市场份额来看，进一步提高转换效率、降低成本，已成 为国内外晶体硅太阳能电池生产厂家所有解决的重要问题。近年来，在研究领域，小面积 单晶硅电池的实验室效率已达到24. 7%。但这些高效电池的制备工艺过于复杂，无法满足 产业化的要求。实现选择性发射区的方法有多种，最常见的有光刻、激光刻槽，等等。但这 些方法工艺比较复杂，设备增加量较多，相对成本会明显上升，只适用于小型试验或小生产 中，难以实现量产化。近年来，出现了以丝网印刷磷浆实现选择性发射区制备的方法，但由 于丝网印刷带来的污染问题，也没有实际性的被广泛运用。 常规的晶体硅太阳能电池的制备工艺流程如下 硅片表面常规清洗和表面组织结构处理一掺杂扩散一刻边一SiNX制备一印刷正 反面电极及背面电场、烧结一测试。在产业领域里，此常规单晶硅电池的转换效率在16% 17%。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备工艺简单、成本低、无污染、电池平均转换效率达18. 5%的晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法。 为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为 —种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，包括如下步骤 (1)在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅； (2)在生长的二氧化硅层上涂印遮掩膜(该遮掩膜为日本十条化工进口材料)，形 成电极窗口框架； (3)去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层； (4)去除遮掩膜； (5)进行高浓度扩散掺杂； (6)进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除； (7)进行低浓度扩散掺杂。 作为上述方案的进一步优化，所述晶体硅片在生长二氧化硅前，表面经过常规清 洗和表面组织结构的处理。 所述二氧化硅层的厚度为5-8nm。 二氧化硅层过薄或过厚都将导致高低浓度扩散 难以形成。 所述步骤(2)采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜。 所述步骤(3)选用10_20%浓度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 所述步骤(4)选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 所述步骤(5)采用三氯氧磷液态源转化为气态，在870-900°C的高温下进行45_55分钟的高浓度扩散掺杂，使电极窗口空自处达到深浓度的扩散。 所述步骤(7)采用三氯氧磷液态源转化为气态，在810-83(TC的高温下进行45-55分钟的低浓度扩散掺杂。 本专利技术主要采用二氧化硅和遮掩膜的保护作用，形成电极窗口，再对晶体硅片表面进行不同浓度的扩散掺杂，形成局部选择性发射区。低浓度掺杂区域不但可以降低少数载流子的复合率，还可以对硅片表面进行较好的表面钝化，提高其硅片的体寿命。降低少数载流子的表面复合率，主要是减小电池的反向饱合电流，更有利地提高电池的开路电压和短路电流，但低浓度掺杂的扩散区薄层电阻较大，增加了对光生电流的阻力，往往对在制作电极时造成较高的接触电阻。为了弥补低浓度掺杂带来的缺陷，采用局部高浓度掺杂区，即在银电极区域采用高浓度掺杂，在光吸收区域采用低浓度掺杂。 本专利技术是通过在电池片受光面的电极栅线(Emitter电极)下设置高浓度扩散层，其他部分为低浓度扩散层来实现。其原理是通过提高短波波长光谱响应来提高Jsc，通过降低Emitter电极的接触电阻来提高FF和通过减小高浓度扩散领域来提高Voc。这一方法可以方便地实现太阳能电池选择性发射区，降低表面复合速度，减小禁带宽度变窄效应，最终提高太阳能电池的电性能。本专利技术制备方法简单，易于实现，无污染。 本专利技术最终使得晶体硅片受遮掩膜保护处扩散薄层电阻控制在80-100欧姆，电极窗口空白处扩散薄层电阻控制在20-40欧姆。目前，实验结果表明，此技术生产高效晶体硅太阳能电池，平均转换效率达18. 5%。 以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。附图说明 图1为本专利技术晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法的工艺流程图。具体实施例方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不受以下实施例所限定。 各实施例请参见附图l。 实施例1 : 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。 2.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在5nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用10%浓度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在870°C的高温下进行55分钟的高浓度扩散掺杂。 7.进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除。也就是常规工艺上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在81(TC的高温下进行55分钟的低浓度扩散掺杂。 9.刻边。 10. SiNX制备。 11.印刷正反面电极及背面电场、烧结。 12.测试。 实施例2 : 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。 3.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在6nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用12%浓度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在880°C的高温下进行53分钟的高浓度扩散掺杂。 7.进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除。也就是常规工艺上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在815t:的高温下进行53分钟的低浓度扩散掺杂。 9.刻边。 10.SiNX制备。 11.印刷正反面电极及背面电场、烧结。 12.测试。 实施例3 : 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。 4.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在6. 5nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用15%浓度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在885°C的高温下进行50分钟的高浓度扩散掺杂。 7.进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除。也就是常规工艺上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在820°C的高温下进行50分钟的低浓度扩散掺杂。 9.刻边。 10. SiNX制备。 11.印刷正反面电极及背面电场、烧结。 12.测试。 实施例4 : 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。 5.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在7nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用17%浓度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在890°C的高温下进行4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区的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（１）在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅；（２）在生长的二氧化硅层上涂印遮掩膜，形成电极窗口框架；（３）去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层；（４）去除遮掩膜；（５）进行高浓度扩散掺杂；（６）进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除；（７）进行低浓度扩散掺杂。

【技术特征摘要】
一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅；(2)在生长的二氧化硅层上涂印遮掩膜，形成电极窗口框架；(3)去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层；(4)去除遮掩膜；(5)进行高浓度扩散掺杂；(6)进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除；(7)进行低浓度扩散掺杂。2. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在 于所述晶体硅片在生长二氧化硅前，表面经过常规清洗和表面组织结构的处理。3. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在 于所述二氧化硅层的厚度为5-8nm。4. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在于所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓兵，赵明，陈国其，楼佳伟，
申请(专利权)人：浙江向日葵光能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]