一种太阳能电池的制造方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池的制造方法，可有效减少电池背面复合中心，提高电池Rsh，提升电池的性能。所述太阳能电池的制造方法，包括对硅片进行扩散制结、周边刻蚀、沉积减反射膜、印刷电极和烧结，印刷电极之前对沉积减反射膜后的硅片背面进行刻蚀，去除背表面在扩散制结过程中由于磷吸杂所形成的含非ⅢA和/或ⅤA族元素的杂质层。所述对沉积减反射膜后的硅片背面进行刻蚀的方法为离子束刻蚀、反应离子刻蚀或电化学腐蚀。本发明专利技术可以去除电池背表面由于扩散后的背面磷吸杂（单面扩散硅片的背面也有非故意的磷扩散，尤其是背面边缘部分）而形成的高浓度的深能级杂质层，减少背面复合中心，进而减少载流子的背面复合，提高电池Rsh，提升电池的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
太阳能是人类可利用的最重要的再生清洁能源之一。太阳电池就是一种能够将太阳光的光能转换成电能的半导体器件。由于其工作时无需水、油、气或燃料，只要有光就能发电，堪称当代清洁、无污染的可再生能源，备受人们的青睐。太阳电池主要以半导体材料为基础制作，其工作原理是光电材料吸收光能后发生光电子转换反应而产生电流。目前广泛采用的是硅太阳电池，硅是地球上储量最丰富的元素之一，而且绿色环保，无毒。常规的硅电池片是在P型硅片上制成的。硅太阳电池的主要制造工艺已经标准化，其主要步骤为化学清洗及表面结构化处理(制绒)，扩散制结，周边刻蚀，去除磷硅玻璃，沉积减反射膜，印刷电极和烧结。其中，扩散制结(通常是磷扩散制结)是一个关键步骤。在制备品硅太阳电池过程中，正面的磷扩散工艺是为了制备电池的发射区，形成p-n 结，而背面磷扩散则是为了对硅片进行吸杂，也就是磷吸杂(利用重掺硅中过渡族金属的固溶度远高于轻掺硅中过渡族金属的固溶度的特点对基体P型硅中过渡族金属进行吸杂， 减少光吸收基区中深能级杂质的含量，改善材料和器件的性能)，双面扩散就是充分利用背面磷吸杂效应对晶体硅进行吸杂，而单面扩散时，硅片的背面也有非故意的磷扩散，尤其是背面边缘部分，所以单面扩散和双面扩散背面都存在磷吸杂。但是磷吸杂会使电池背面产生一层深能级杂质层，形成背面复合中心，增加了载流子的背面复合，从而降低了电池的性能。
技术实现思路
本专利技术提供，可有效减少电池背面复合中心，提高电池Rsh，提升电池的性能。所述太阳能电池的制造方法，包括对硅片进行扩散制结、周边刻蚀、沉积减反射膜、印刷电极和烧结，印刷电极之前对沉积减反射膜后的硅片背面进行刻蚀，去除背表面在扩散制结过程中由于磷吸杂所形成的含非IIIA和/或VA族元素的杂质层。一股，在硅中，非III、V族元素都是深能级杂质，如Cu、Zn、S和Fe等，这些杂质产生的能级在半导体能带中位于禁带较深处(即比较靠近禁带中央)。现有技术中，磷扩散工艺(浅扩散)会使体硅中的深能级杂质被吸到背面300 400nm厚的磷扩散层中，在背面形成一层深能级杂质层，它作为背面复合中心，会增加载流子的复合，从而降低电池性能。申请人研究发现，采用本专利技术所述方法刻蚀掉硅片背表面300 400nm厚度的杂质层，直至背表面全是P型硅，可有效提升电池性能。由于刻蚀的关键在于去掉背面的深能级杂质层，因此，对于深扩散工艺而言，刻蚀厚度则相应的变大。所述对沉积减反射膜后的硅片背面进行刻蚀的方法为离子束刻蚀、反应离子刻蚀或电化学腐蚀。对于每种刻蚀方法，可根据实验确定其刻蚀速率，结合刻蚀厚度，控制刻蚀时间，以确定去除了所述背表面的深能级杂质层。由于硅片本身为P型，扩散后，背表面则变为η型(单面扩散时，硅片的背面也有非故意的磷扩散，尤其是背面边缘部分)，因此 刻蚀完成后，应露出P型硅背表面。显然，刻蚀厚度应该保证完全去除背表面的η型层，同时基本不会刻蚀到要露出的P型表面。由于不同刻蚀方法其刻蚀速率的可控性不同，在某些情况下可能会轻微刻蚀到所述P型表面，但只要不因此明显影响电池性能即可。所述离子束刻蚀工艺参数为本底真空为10_5 10_2Pa，衬底温度为10 50°C，Ar 流量控制在1 30sccm，刻蚀气压为10_3 ICT1Pa,束流控制在5 30mA，刻蚀时间为2 120mino所述反应离子刻蚀工艺中选用SF6、O2和CHF3混合气体作为反应气体，SF6流量为 10 50sccm，O2流量控制在2 20sccm，CHF3流量为2 25sccm，反应气压为2 15Pa， 射频功率控制在20 200W，反应时间为1 IOmin。所述电化学腐蚀法所用溶液为氢氟酸、硫酸、盐酸、硝酸或磷酸，氢氟酸浓度为 0. 5% 35%，电流密度为10 300mA/cm2，腐蚀温度控制在10 50°C，腐蚀时间为2 30min ；硫酸浓度为 40%，电流密度为10 200mA/cm2，腐蚀温度控制在10 50°C， 腐蚀时间为2 20min ；盐酸浓度为20Z0 25%，电流密度为10 300mA/cm2，腐蚀温度控制在10 50°C，腐蚀时间为2 30min ；硝酸浓度为2% 40%，电流密度为10 300mA/ cm2，腐蚀温度控制在10 50°C，腐蚀时间为2 30min ；磷酸浓度为5% 40%，电流密度为10 300mA/cm2，腐蚀温度控制在10 50°C，腐蚀时间为2 30min。在电化学腐蚀时， 将硅片的正扩散面与阳极面接触，背面浸于腐蚀溶液中。本专利技术可以去除电池背表面由于扩散后的背面磷吸杂(单面扩散硅片的背面也有非故意的磷扩散，尤其是背面边缘部分)而形成的高浓度的深能级杂质层，减少背面复合中心，进而减少载流子的背面复合，提高电池Rsh，提升电池的性能。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，但不应以此限制本专利技术的保护范围。对比例，采用现有技术所述制备工艺，具体如下首先对ρ型单晶Si片进行正常的清洗，表面绒面化(制绒)，磷扩散(单面扩散，扩散厚度 300 400nm)，边缘结刻蚀，去磷硅玻璃和等离子体增强化学气相沉积法(以下简称PECVD) 沉积31队膜；最后制备电池的上下电极和背电场(依次为丝网印背电极、背电极烘干、印背电场、背电场烘干、印栅线、烧结)。以下各实施例的清洗，表面绒面化(制绒)，磷扩散(单面扩散)，边缘结刻蚀，去磷硅玻璃，PECVD沉积51队膜，上下电极制备和背电场制备步骤的工艺条件与对比例完全相同。实施例一，利用背面刻蚀工艺提高晶体硅太阳电池效率的方法，制备工艺如下首先对P型单晶Si片进行正常的清洗，表面绒面化(制绒)，磷扩散(单面扩散)，边缘结刻蚀，去磷硅玻璃和PECVD沉积SiNx膜；然后对沉积完SiNx膜的硅片进行背面离子束刻蚀，刻蚀工艺中本底真空为5X10_4Pa，衬底温度为25°C，Ar流量控制在5SCCm，刻蚀气压为5X 10_2Pa，束流控制在13mA，刻蚀时间为45min。经检测，已完全刻蚀掉背表面300 400nm厚的杂质层，刻蚀后的背表面全是ρ型硅。最后制备电池的上下电极和背电场(依次为丝网印背电极、背电极烘干、印背电场、背电场烘干、印栅线、烧结)。实施结果如表1所示。表1.单面扩散硅电池经过背面离子束刻蚀处理和没有经过该处理的性能参数对比本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种太阳能电池的制造方法，包括对硅片进行扩散制结、周边刻蚀、沉积减反射膜、印刷电极和烧结，其特征在于，印刷电极之前对沉积减反射膜后的硅片背面进行刻蚀，去除背表面在扩散制结过程由于磷吸杂所形成的含非ＩＩＩＡ和／或ＶＡ族元素的杂质层。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池的制造方法，包括对硅片进行扩散制结、周边刻蚀、沉积减反射膜、 印刷电极和烧结，其特征在于，印刷电极之前对沉积减反射膜后的硅片背面进行刻蚀，去除背表面在扩散制结过程由于磷吸杂所形成的含非IIIA和/或VA族元素的杂质层。2.如权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，印刷电极之前对沉积减反射膜后的硅片背面进行刻蚀，去除背表面300 400nm厚的、在扩散制结过程中形成的含非IIIA和/或VA族元素的杂质层，直至背表面全是ρ型硅。3.如权利要求1或2所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述对沉积减反射膜后的硅片背面进行刻蚀的方法为离子束刻蚀、反应离子刻蚀或电化学腐蚀。4.如权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述离子束刻蚀工艺参数中本底真空为10_5 10_2Pa，衬底温度为10 50°C，Ar流量控制在1 30sCCm，刻蚀气压为Kr3 ICT1Pa,束流控制在5 30mA，刻蚀时间为2 120min。5.如权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀工艺中选用SF6、02和CHF3混合气体作为反应气体，SF6流量为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鸿烈，岳之浩，杨超，吴京波，李琼，李斌斌，
申请(专利权)人：南京沙宁申光伏有限公司，南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84