本发明专利技术涉及一种选择性发射极及其制备方法，适用于晶体硅太阳电池选择性发射极的制备。针对印刷掺杂法制备二级掺杂选择性发射极存在的问题，如掺杂效果受间接扩散影响大、油墨反应残留多、扩散后硅片不易清洗等问题，本发明专利技术充分利用太阳电池金属电极主线和副线的功能差异特性，采用含低填墨率主线的印刷图案将掺杂油墨印刷到硅片上，经过热处理后，可制备出三级掺杂水平的选择性发射极结构：覆盖油墨的副线1和覆盖油墨的主线图形阵列3获得重度掺杂；无油墨的非电极区域2获得轻度掺杂；无油墨的主线空白区域4获得中度掺杂。本方法可减少20％以上掺杂油墨的耗量，从而有效降低来自主线区域油墨的间接扩散影响，油墨反应残留物变少，扩散后硅片更容易清洗干净。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三级掺杂水平的选择性发射极其制备方法，适用于晶体硅太阳电池的选择性发射极制备。
技术介绍
在P型或N型硅片的表层掺入相反类型的杂质元素可制备出晶体硅太阳的核心结构PN结，该掺杂薄层也称为发射极。相对于表层均勻掺杂的同性发射极，选择性发射极可以使太阳电池获得更高的光电转换效率。目前的选择性发射极多为二级掺杂结构在硅片上待制备金属电极的区域及附近进行重度掺杂，而在非电极区域进行轻度掺杂。其制备方法有掩膜扩散法、反刻蚀法、激光掺杂法、印刷掺杂法等，其中印刷掺杂法采用完全电极图案来印刷掺杂油墨，主线区域完全被油墨覆盖，而主线面积占到整个电极面积的近一半，导致主线区域内掺杂油墨量多且集中，高温扩散时，该区域大量富余杂质元素挥发到气氛中， 对主线周边非电极区域的间接影响较为严重，导致选择性掺杂效果不佳，且油墨反应残留物较多，扩散后硅片不易被清洗干净。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述印刷掺杂法制备二级选择性发射极存在的问题，提出一种三级掺杂结构的选择性发射极及其制备方法，可满足工业化应用要求。本专利技术采用的技术方案是采用低填墨率的主线图案替代常规的完全填墨主线图案，将掺杂油墨印刷到待处理硅片上，经过热处理后，覆盖油墨的副线区域和覆盖油墨的主线图形阵列区域可形成重度掺杂，未覆盖油墨的非电极区域形成轻度掺杂，未覆盖油墨的主线空白区域则形成中度掺杂。这样，整个选择性发射极具有重度、中度、轻度三级掺杂结构。上述三级掺杂水平选择性发射极结构充分考虑了晶体硅太阳电池金属电极主线和副线的功能差异，硅片的副线区域获得重度掺杂，可改善硅片与金属电极副线的欧姆接触，以利于收集电流；而主线区域为重度掺杂和中度交叉，可保证足够的烧结结深，虽然和金属电极主线的接触性能略差，但这几乎不会影响太阳电池的性能，这是因为金属电极主线的主要作用是汇集金属电极副线上的电流，而不是从硅基体收集电流。本专利技术的有益效果是可以减少20%以上的掺杂油墨总耗量，降低间接扩散对掺杂效果的影响，油墨的反应残余物变少，扩散后硅片更加容易清洗干净，适用于晶体硅太阳电池选择性发射极的制备。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明图1是本专利技术中硅片上掺杂油墨分布情况示意中，1.覆盖油墨的副线；2.无油墨的非电极区域；3.覆盖油墨的主线图形阵列区域；4.无油墨的主线空白区域。具体实施方法首先，将掺杂油墨按照特定图案印刷到待处理的硅片正表面，该特定印刷图案包括四个部分覆盖油墨的副线1 ；覆盖油墨的主线图形阵列区域3，这些图形相对均勻地分布在主线区域内，其形状包括矩形，但不仅限于矩形，也可以是圆形、多边形、线形等，它们面积之和占主线面积的10% 60%;无油墨的主线空白区域4 ；无油墨的非电极区域3。主线和副线的线宽不小于对应的金属电极主线和副线的线宽。然后，将印刷好掺杂油墨的硅片进行中低温热处理，温度为100°C 400°C之间， 使油墨内的溶剂蒸发掉，该处理可在专用的设备中进行，也可在硅片被缓慢送入扩散炉的过程中完成。最后，将上述硅片缓慢送入高温扩散炉，扩散温度800°C 950°C，处理时间20分钟 120分钟，整个过程硅片始终保持在炉内。这样，被油墨覆盖的副线区域1和主线图形阵列区域3将获得重度掺杂，其方块电阻为20Ω/ □ 50Ω/口 ；无油墨的非电极区域2受到的间接扩散较小，形成轻度掺杂， 可在高温扩散期间可通入携杂质源的气体来调节掺杂程度，其方块电阻值为60Ω/ □ 150 Ω / □；无油墨的主线空白区域4因受到来自图形阵列区域3油墨的较多间接扩散而获得中度掺杂，其方块电阻值介于重度掺杂区域和轻度掺杂区域之间。权利要求1.将掺杂油墨按照特定图案印刷到硅片上，然后对硅片进行一系列热处理，其特征在于通过上述操作，可在硅片上获得具有重度、中度和轻度三级掺杂水平的选择性发射极。2.根据权利1所述的特定印刷图案，其主要特征在于图案中的主线是由图形阵列构成，其形状可以是矩形、圆形、多边形、线条等，这些图形相对均勻地分布在主线区域内，其面积之和可占主线区域总面积的10% 60%。3.根据权利1所述的热处理，其主要特征在于包括中低温热处理和高温扩散两个过程。4.根据权利3所述的中低温热处理过程，其主要特征在于加热温度为100°C 400 "C。5.根据权利3所述的高温扩散过程，其主要特征在于整个扩散过程硅片始终处于扩散炉内，炉温:800950°C，处理时间20分钟 120分钟。6.根据权利要求1所述的三级掺杂水平的选择性发射极，其主要特征在于热处理完成后，硅片上覆盖油墨的副线区域和覆盖油墨的主线图形阵列区域获得重度掺杂，其方块电阻值为20Ω/ □ 50Ω/ □；无油墨的非电极区域获得轻度掺杂，其方块电阻值为 60Ω/ □ 180Ω/ 口 ；无油墨的主线空白区域获得中度掺杂，其方块电阻值介于上述重度掺杂区域和轻度掺杂区域之间。全文摘要本专利技术涉及一种选择性发射极及其制备方法，适用于晶体硅太阳电池选择性发射极的制备。针对印刷掺杂法制备二级掺杂选择性发射极存在的问题，如掺杂效果受间接扩散影响大、油墨反应残留多、扩散后硅片不易清洗等问题，本专利技术充分利用太阳电池金属电极主线和副线的功能差异特性，采用含低填墨率主线的印刷图案将掺杂油墨印刷到硅片上，经过热处理后，可制备出三级掺杂水平的选择性发射极结构覆盖油墨的副线1和覆盖油墨的主线图形阵列3获得重度掺杂；无油墨的非电极区域2获得轻度掺杂；无油墨的主线空白区域4获得中度掺杂。本方法可减少20％以上掺杂油墨的耗量，从而有效降低来自主线区域油墨的间接扩散影响，油墨反应残留物变少，扩散后硅片更容易清洗干净。文档编号H01L31/18GK102306684SQ201110276579公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日专利技术者刘锋 申请人:刘锋本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．将掺杂油墨按照特定图案印刷到硅片上，然后对硅片进行一系列热处理，其特征在于：通过上述操作，可在硅片上获得具有重度、中度和轻度三级掺杂水平的选择性发射极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，
申请(专利权)人：刘锋，
类型：发明
国别省市：31
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