并联双结太阳能电池的制造工艺的制作方法
【专利摘要】并联双结太阳能电池的制造工艺，步骤如下：对N型硅衬底进行P型掺杂，形成PN深结；在硅片表面淀积一层含有N型杂质的二氧化硅层；在顶电极区开窗，露出P型硅；P型杂质高温扩散，使二氧化硅层内的N型杂质掺入P型硅，在非顶电极区形成PN浅结，开窗处形成P型重掺杂；去除二氧化硅层并淀积氮化硅抗反射薄膜；最后制备电极。巧妙的工艺设置使得发明工艺步骤十分简化，并且能够一步形成电极区重掺杂和上表面的浅结。在高温扩散的同时，二氧化硅层内的N型杂质也会向顶电极区扩散，然而窗口区浓度较高的P型杂质能够有效的抑制这一趋势，从而确保最后获得完美的双结和电极区重掺杂。本发明各步骤均易于在工业上实现，极具实际运用价值。
【专利说明】并联双结太阳能电池的制造工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及并联双结太阳能电池的制造工艺，属于太阳能电池制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着人们环保意识的提高，对于清洁能源的需求日益旺盛。在人们研究的新型清洁能源中，太阳能作为一种不受地域限制的清洁能源成为了未来新能源发展的主要方向。太阳能电池是人们利用太阳的光能转换为电能的主要装置。
[0003]发明人于2013年向国知局申请了“一种并联双结太阳能电池”(申请号CN201310112387.5)，该电池能够同时对长波和短波进行有效吸收，提高了电池效率。专利中还提出了利用逆扩散技术来制备该种电池的生产工艺，使得这种全新结构的双结电池真正实现了工业生产。
[0004]由于逆扩散工艺的要求高，普通企业不容易掌握。于是针对这种并联双结太阳能电池的制造工艺，发明人进行了长期而持续的研究，终于研发出使用常规工艺步骤即可实现制造的具体方案，取得了巨大的成功。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于:克服上述现有技术的缺陷，提出一种并联双结太阳能电池的制造工艺，适于工业生产。
[0006]为了达到上述目的，本发明提出的并联双结太阳能电池的制造工艺，其特征在于步骤如下:
第I步、对N型硅衬底进行P型掺杂，形成较深的PN结；
第2步、在硅片表面淀积一层含有N型杂质的二氧化硅层；
第3步、通过激光刻蚀的手段在顶电极区开窗，露出P型硅；
第4步、使硅片在湿氧环境下进行高温P型杂质扩散，高温扩散的工艺温度为900-950 0C，扩散时间为250-300秒，使二氧化硅层内的N型杂质掺入P型硅，在硅片上表面非顶电极区形成较浅的PN结，开窗处的P型硅获得P型重掺杂；
第5步、利用氢氟酸缓冲溶液去除硅片上表面的二氧化硅层；
第6步、娃片上表面淀积氮化娃抗反射薄膜；
第7步、硅片上表面的顶电极区制备顶电极，硅片上表面的顶电极区以外区域制备反型电极；硅片下表面制备背电极，将背电极与反型电极连接。
[0007]本发明进一步的改进在于:
1、第2步中，淀积的二氧化硅层厚度为1-2μπι，二氧化硅层中的N型杂质浓度为:Iel8_lel9/cm3。
[0008]2、所述第3步中，开窗的窗口以条状结构均匀分布于硅片顶部。
[0009]3、所述第4步中，进行高温P型杂质扩散时，扩散炉内空气中P型杂质浓度为Iel9_le20/cm3。[0010]4、第7步中，所述顶电极与反型电极形成指插结构电极。
[0011]5、第2步中，通过磁控溅射或低温气相沉积的方法在硅片表面进行含N型杂质二氧化硅层的淀积。
[0012]6.所述N型杂质为磷元素或砷元素，P型杂质为硼元素或镓元素。
[0013]本发明关键步骤是对开窗口的硅片进行P型高温扩散，开窗位置获得了 P型重掺杂；与此同时，在高温环境下，非顶电极区覆盖的二氧化硅层内的N型杂质向下扩散，在硅片上表面非顶电极区形成较浅的PN结。
[0014]可见，巧妙的工艺设置使得发明工艺步骤十分简化，并且能够一步形成电极区重掺杂和上表面的浅结。在高温扩散的同时，二氧化硅层内的N型杂质也会向顶电极区扩散，然而窗口区浓度较高的P型杂质能够有效的抑制这一趋势，从而确保最后获得完美的双结和电极区重掺杂，这也正是本发明工艺的巧妙之处。
[0015]并且，本发明针对各步骤中的工艺参数进行了严格的限定，这是发明人长期进行实验、总结而获得的成果。不能孤立的看待每个步骤以及步骤中的工艺参数，因为他们是一个完整方案的一部分，互相之间是一种有机结合的关系。这样的工艺步骤和工艺参数，能够确保该种结构的并联双结电池的性能和成品率。制造工艺中的各步骤及其顺序、以及在这种工艺顺序下的工艺条件，才是本发明真正的创新之处。
[0016]本发明并联双结太阳能电池的制造工艺的各步骤，均易于在工业上实现，现有太阳能企业只需调整流水线的工艺顺序，即可具备生产这种新型并联双结电池的能力，极具实际运用价值，这也正是本发明的可贵之处。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0018]图1是并联双结太阳能电池。
[0019]图2是本发明方法的工艺流程示意图。
[0020]图3是并联双结电池与普通单结电池的光谱响应比较曲线图。
[0021]【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
[0023]如图1所示，为本实施例所要制备的并联双结太阳能电池，包括硅片9 (N型硅)、设于娃片9上表面(受光面)的顶电极4、设于娃片9下表面(背光面)的背电极6,娃片9的上表面一侧由内向外依次制有一个深结A和一个浅结B，形成N-P-N型双结电池，硅片9上表面制有氮化硅抗反射薄膜3，电池的掺杂元素(硼)扩散在深结A和浅结B之间的第一晶硅层7内，第一晶硅层7从内向外延伸至顶电极区C，并且顶电极区C为重掺杂区，浅结B上方为含有衬底掺杂元素但不含有硼元素的第二晶硅层8，故第二晶硅层8与掺杂元素的电性相反，第二晶硅层8位于硅片9上表面的顶电极区C以外，顶电极4与第一晶硅层7欧姆接触，非顶电极区制有与第二晶硅层8欧姆接触的反型电极5，反型电极5与背电极6连接。
[0024]实施例一
如图2所示，为本实施例并联双结太阳能电池的制造工艺流程图，包括如下步骤:
51、对N型硅衬底进行硼掺杂，形成较深的PN结；
52、使用磁控派射的方法,在娃片表面淀积一层含有磷的二氧化娃层I,二氧化娃层I的厚度为2 μ m，二氧化硅层I内磷元素的浓度为lel9/cm3 ；
53、通过激光刻蚀的手段在顶电极区开窗，去除顶电极窗口覆盖的二氧化硅层，露出P型娃；开窗的窗口以条状结构均勻分布于娃片顶部；
54、使硅片在湿氧环境下进行高温P型杂质扩散，高温扩散的工艺温度为950°C，扩散炉内空气压强是I个大气压，扩散炉内空气中硼元素浓度为le20/cm3，扩散时间为250秒，使二氧化硅层内的N型杂质掺入P型硅，在硅片上表面非顶电极区形成较浅的PN结，开窗处的P型硅获得P型重掺杂；
55、利用氢氟酸缓冲溶液去除硅片上表面的二氧化硅层；
56、硅片上表面淀积氮化硅抗反射薄膜；
57、硅片上表面的顶电极区制备顶电极，硅片上表面的顶电极区以外区域制备反型电极；顶电极与反型电极形成指插结构电极；硅片下表面制备背电极，将背电极与反型电极连接。
[0025]如图3所示为本实施例方法制备的并联双结电池与普通单结电池的光谱响应比较曲线图。图中，深色曲线为本实施例电池的光谱响应曲线，浅色曲线为普通单结电池的光谱响应曲线。从图3中可以看出，并联双结电池的光谱响应优于普通电池，其短波波响应更佳，这是因为图1所示双结电池的PN结B较浅，增强了电池的短波响应。其PN结A的深度与普通电池相当，因此，长波响应并未降低。由于图1中的PN结B和选择性掺杂顶电极区是一步形成的，未增加电池的生产步骤，因此本实施例并联双结太阳能电池生产工艺是一种高效低成本生产工艺。
[0026]实施例二
本实施例主要步骤与实施例一相同，区别在于工艺参数上的调整。
[0027]具体来说，步骤S2中，二氧化硅层的淀积厚度为I μ m，二氧化硅层内磷元素的浓度为lel8/cm3 ;步骤S4中，高温扩散的工艺温度为900°C，扩散炉内空扩散炉内空气中硼元素浓度为lel9/cm3，扩散时间为300秒。
[0028]该工艺参数直接影响重掺杂区与表面浅结的形成，以及浅结的深度。
[0029]实施例三
本实施例主要步骤与实施例一相同，区别在于工艺参数上的调整。
[0030]具体来说，步骤S2中，二氧化硅层内磷元素的浓度为lel8.5/cm3 ;步骤S4中，高温扩散的工艺温度为980°C，扩散炉内空扩散炉内空气中硼元素浓度为lel8.8/cm3，扩散时间为260秒。
[0031]该工艺参数直接影响重掺杂区与表面浅结的形成，以及浅结的深度。
[0032]实验证明上述三种方案都可制备获得较理想的双结结构，并且电池性能良好，达到设计目标。
[0033]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.并联双结太阳能电池的制造工艺，其特征在于步骤如下: 第I步、对N型硅衬底进行P型掺杂，形成较深的PN结； 第2步、在硅片表面淀积一层含有N型杂质的二氧化硅层； 第3步、通过激光刻蚀的手段在顶电极区开窗，露出P型硅； 第4步、使硅片在湿氧环境下进行高温P型杂质扩散，高温扩散的工艺温度为900-950 0C，扩散时间为250-300秒，使二氧化硅层内的N型杂质掺入P型硅，在硅片上表面非顶电极区形成较浅的PN结，开窗处的P型硅获得P型重掺杂； 第5步、利用氢氟酸缓冲溶液去除硅片上表面的二氧化硅层； 第6步、娃片上表面淀积氮化娃抗反射薄膜； 第7步、硅片上表面的顶电极区制备顶电极，硅片上表面的顶电极区以外区域制备反型电极；硅片下表面制备背电极，将背电极与反型电极连接。
2.根据权利要求1所述的并联双结太阳能电池的制造工艺，其特征在于--第2步中，淀积的二氧化硅层厚度为1-2 μ m，二氧化硅层中的N型杂质浓度为:lel8-lel9/cm3。
3.根据权利要求1所述的并联双结太阳能电池的制造工艺，其特征在于:所述第3步中，开窗的窗口以条状结构均匀分布于硅片顶部。
4.根据权利要求1所述的并联双结太阳能电池的制造工艺，其特征在于:所述第4步中，进行高温P型杂质扩散时，扩散炉内空气中P型杂质浓度为Iel9-le20/cm3。
5.根据权利要求1所述的并联双结太阳能电池的制造工艺，其特征在于:第7步中，所述顶电极与反型电极形成指插结构电极。
6.根据权利要求1所述的并联双结太阳能电池的制造工艺，其特征在于:所述第2步中，通过磁控溅射或低温气相沉积的方法在硅片表面进行含N型杂质二氧化硅层的淀积。
7.根据权利要求1所述的并联双结太阳能电池的制造工艺，其特征在于:所述N型杂质为磷元素或砷元素，P型杂质为硼元素或镓元素。
【文档编号】H01L31/18GK103996751SQ201410252683
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】王强, 花国然, 张士兵, 程实, 朱海峰, 王敬时 申请人:南通大学