一种晶体硅太阳能电池的表面钝化工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及晶体硅太阳能电池制造相关技术领域，尤其是指一种晶体硅太阳能电 池的表面钝化工艺。
【背景技术】
[0002] 3102薄膜可有效钝化界面态，是表面钝化的理想材料；新南威尔士大学所提出的 效率达到25. 0%的PERL电池就是基于Si02表面钝化的典型代表。但是，由于热氧化过程 需要KKKTC的高温，而且氧化时间长，导致其一直未能在光伏产业化中得到大规模的应用。 为此，人们开始采用可在较低温度下进行的湿氧化工艺，但是，钝化效果也随之下降。因此， 发展一种可在低温下进行的热氧化工艺，是实现其产业化的关键。
[0003] 热氧化工艺的产业化推广，需要克服以下问题：降低氧化温度和时间，从而降低能 耗和提高产能；降低氧化过程对发射结掺杂曲线影响，克服表面浓度下降造成的接触电阻 增加，从而保证电池 FF的改善。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种提高电池转换效率和 减低组件封装损失的晶体硅太阳能电池的表面钝化工艺。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种晶体硅太阳能电池的表面钝化工艺，具体包括如下两个工艺：
[0007] (a)低温表面热氧化工艺：在保证优异表面钝化质量的前提下，将氧化温度控制 在800°C以下，激活扩散过程中形成的"死层"，达到与发射结扩散工艺的良好匹配；
[0008] (b)表面氧化掺杂工艺：在氧化过程中，同时进行杂质掺杂，掺杂杂质导电类型与 发射结相同。
[0009] 本发明提出的低温表面热氧化工艺，克服了常规高温氧化工艺对发射结掺杂曲线 的影响，不仅提高了电池 Voc和Isc，而且，通过对发射结扩散工艺的有效调整，使之与氧化 工艺匹配，克服了表面浓度下降导致的FF恶化，实现电池转换效率0. 2%以上的提高；在此 基础上，本发明进一步发展了表面氧化掺杂工艺，通过氧化过程中的有效掺杂，提高了电池 表面的杂质浓度，有效降低金属/半导体接触电阻，提高电池 FF，实现电池转换效率0. 4% 以上的提高；本发明优化了电池到组件的电学和光学匹配，降低了组件封装损失，保证了电 池效率的提高在组件功率上得到完全的体现；因此，本发明结合了电池端和组件端的双重 功效，有效提尚了组件功率。
[0010] 作为优选，所述的低温表面热氧化工艺，具体在常规晶体硅太阳能电池片生产的 二次清洗工艺后实施，具体包括如下步骤：
[0011] ⑴发射结扩散工艺：扩散炉中进行高温磷扩散，扩散方阻控制在 60 Ω / □ -90 Ω / □，表面浓度控制在l〇2°-l〇22atom/cm3,结深控制在300-600nm，形成pn结 后，进行湿法刻蚀去背结和PSG ;
[0012] (2)热氧化工艺：高温炉中进行氧化，调整热氧化温度和时间，在保证表面氧化层 钝化需要的前提下，激活磷原子，去除"死层";氧化后，方阻控制在60 Ω / □ -100 Ω / □，表 面浓度控制在l〇2°_5*1021atom/cm3,结深控制在350nm-750nm。
[0013] 与常规热氧化工艺不同在于，该低温表面热氧化工艺在保证优异表面钝化质量的 前提下，将氧化温度控制在800°C以下，最大程度上降低能耗，同时也减少了高温过程对硅 片可能造成的损伤；另外，较低的温度有利于对掺杂曲线和发射结方阻的控制，激活扩散过 程中形成的"死层"，达到与发射结扩散工艺的良好匹配，有效抑制了电池 FF的下降。
[0014] 作为优选，在步骤（1)中，发射结扩散工艺采取恒温工艺或者变温工艺。
[0015] 作为优选，在步骤（2)中，所需调整的热氧化温度范围为650°C _800°C，热氧化时 间范围为10min_60min。
[0016] 作为优选，所述的表面氧化掺杂工艺，具体在常规晶体硅太阳能电池片生产的二 次清洗工艺后实施，在形成表面氧化层的同时对氧化层杂质浓度进行控制，具体包括如下 步骤：
[0017] (1)发射结扩散工艺：扩散炉中进行高温磷扩散，扩散方阻控制在 80 Ω / □ -120 Ω / □，表面浓度控制在1〇19-l〇21atom/cm3,结深控制在200_500nm，形成pn结 后，进行湿法刻蚀去背结和PSG ;
[0018] (2)氧化掺杂工艺：包括氧化过程和掺杂过程，其中氧化过程是指在高温炉中进 行氧化，氧化后，表面浓度控制在l〇19-l〇21atom/cm3,结深控制在300nm-600nm ;掺杂过程是 指根据表面杂质浓度的变化，进行氧化层杂质掺杂，掺入杂质导电类型与发射结相同。
[0019] 与常规热氧化工艺不同在于，本发明采取的表面氧化掺杂工艺在氧化过程中，同 时进行杂质掺杂，掺杂杂质导电类型与发射结相同，有效提高表面浓度，降低接触电阻，提 高电池 FF，使氧化工艺可以在发射结方阻高达100Ω/ □以上的场合得到应用。
[0020] 作为优选，在步骤（1)中，发射结扩散工艺采取恒温工艺或者变温工艺。其中：掺 杂过程中的温度可与氧化过程中的温度相同，也可进行变温掺杂。
[0021] 作为优选，在步骤（2)中，所述的氧化过程中，氧化的温度范围为600°C _900°C，氧 化的时间范围为10min_60min。
[0022] 作为优选，在步骤（2)中，所述的掺杂过程与氧化过程连续进行，杂质在氧化过程 中通入。
[0023] 作为另一种优选，在步骤（2)中，所述的掺杂过程在氧化过程结束后进行，即在氧 化层表面涂覆杂质源后进行高温掺杂。
[0024] 作为优选，所述的掺杂过程中，掺杂的温度范围为600°C _900°C，掺杂的时间范围 在lOmin以内；所述的掺杂过程完成后，表面浓度控制在102°_1022atom/cm 3。
[0025] 本发明的有益效果是：不仅提高了电池的转换效率，而且有效降低了组件封装损 失；在此基础上发展的表面氧化掺杂工艺，使氧化工艺可在发射结方阻高达100 Ω / □以上 的场合得以应用，同时满足表面钝化和丝网印刷的需要；还可应用于高效PERC技术的表面 钝化，从而解决PERC电池 FF恶化的问题。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0027] 实施例1 :
[0028] 1、硅片在碱性（NaOH或者Κ0Η)或者酸性溶液（HF+HN03)中制绒后，清洗，甩干，绒 面尺寸在5um以内；
[0029] 2、扩散炉中进行高温磷扩散，扩散方阻为80Ω/ □，表面浓度6*102°atom/cm3,结 深300nm，形成pn结后，进行湿法刻蚀去背结和PSG ;
[0030] 3、高温炉中进行氧化，温度750 °C，氧化时间15min，氧化后，表面浓度 1. 5*102°atom/cm3,结深 400nm ;
[0031] 4、进行正面减反层沉积，采用PECVD (通入SiH4、NHjP N20)在发射区上沉积SiNx/ SiNy (或者 SiOx/SiNx/SiNy 或者 SiNx/SiNy/SiOxNy 或者 SiOx、SiNx 和 SiOxNy 三者的叠 层结构），膜厚为70-85nm，折射率为1. 9-2. 2 ;
[0032] 5、背银、背铝和正银丝网印刷及烧结后，进行测试分选；
[0033] 6、组件封装，进行组件功率测试。
[0034] 实施例2 :
[0035] 实施例1中第3步，氧化温度700 °C，氧化时间15min，氧化后，表面浓度 2*102°atom/cm3,结深380nm，其他工艺与实施例1相同。
[0036] 实施例3 :
[0037] 实施例1中第2步，扩散方阻为60 Ω / □，表面浓度1. 5*1021atom/cm3,结深400nm， 第3步，氧化温度750°C，氧化时间15min，氧化后，表面浓度5*102°atom/cm3,结深550nm，其 他工艺与实施例1相同。
[0038] 实施例4 :
[0039] 1、硅片在碱性（NaOH或者Κ0Η)或者酸性溶液（HF+HN03)中制绒后