一种n型双面太阳能电池及其制备方法_2

文档序号:9728909阅读:来源:国知局
意图。
[0040]1、Ν型单晶硅基体;2、Ρ+掺杂区域;3、磷掺杂区域;4、η+掺杂区域;5、Si02介质膜;
6、SiNx介质膜;7、Ah03介质膜;8、p+电极;9、n+电极。
【具体实施方式】
[0041]下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明,需要指出的是,所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解,而对其不起任何限定作用。
[0042]实施例1
[0043]参见图1至图6以及图8所示,本实施例提供的一种N型双面太阳能电池的制备方法,包括如下步骤:
[0044](1)、选择N型晶体硅基体,并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理;本实施例中,如图1所不所选用的N型晶体娃基体为有〈100〉晶向的N型单晶娃基体1,本实施例的N型单晶硅基体1是N型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅),N型单晶硅基体1的电阻率为0.5?15Ω.011,优选1?50.cm;N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι,优选80?200μm;制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面,碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液,制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟,优选3分钟,再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净,进行下一步骤。
[0045](2)如图2所示,将N型单晶硅基体1放入工业用管式扩散炉中进行硼扩散,硼源优选采用液态的BBr3,扩散的峰值温度为800?1200°C,优选850?1100摄氏度,扩散时间为60?200min,优选80?160min,环境气源优选为N2和02。通过将两片娃片以背靠背的方式插入石英舟的单个插槽里面,然后进入扩散炉,实现单面硼扩散,扩散结束后,N型单晶硅基体1的前表面形成带有硼硅玻璃的P+掺杂区域2,所述的P+掺杂区域2的扩散方阻优选为50?150Ω /□,结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.0μηι。
[0046](3)利用化学湿法刻蚀工艺对Ν型单晶硅基体1的背表面和边缘进行化学刻蚀,刻蚀深度为1?5um,用于去除扩散到Ν型单晶硅基体1边缘和背表面的硼杂质(如图3所示),刻蚀过程中要求所用到的刻蚀药液不接触到N型单晶硅基体1的前表面,刻蚀结束后,N型单晶硅基体1前表面的P+掺杂区域2不受破坏;并在湿法刻蚀的过程中,N型单晶硅基体1前表面的硼硅玻璃将被去除。
[0047](4)如图4所示,通过离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入N型单晶硅基体1的背表面,图4中箭头所示为离子注入方向,注入的能量为3?lOOKeV,优选为3?20KeV,注入的剂量优选为1 X 1014?1 X 1016/cm2,注入所用的磷源优选为气态的PH3或固态的红磷,注入结束后,将在N型单晶硅基体1的背表面形成非晶态的非活性磷掺杂区域3。
[0048](5)如图5所示,然后将注入磷杂质后的N型单晶硅基体1放入工业用管式退火炉中进行退火,激活注入的磷杂质,退火的峰值温度为700?1100°C,优选为700?1000°C,退火时间为30?200min,优选为60?200min,一般不少于60分钟,环境气源为N2和02,退火结束后,N型单晶硅基体1背表面注入形成的非晶态的非活性磷掺杂区域3,将被修复为晶态并将非活性磷原子激活,形成背表面n+掺杂区域4,所述的n+掺杂区域的方阻优选为30?100 Ω/□,结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.Ομπι,由于退火过程中02的参与,将会在Ν型单晶硅基体1前后表面形成一层薄薄的Si02介质膜5,其厚度要求不少于2nm。
[0049](5)如图6所示,在N型单晶硅基体1前表面用PECVD的方式沉积一层SiNx介质膜6(即钝化减反膜),膜的厚度为70?llOnm,优选为60?lOOnm,在N型单晶硅基体1背表面同样采用PECVD方式沉积一层SiNx介质膜6(即钝化膜),SiNx介质膜6的厚度大于或者等于20nm,优选为30?80nm,N型单晶硅基体1前表面的Si02介质膜5与SiNx介质膜6的作用为共同实现N型单晶硅基体1前表面的钝化和光的减反射,N型单晶硅基体1背表面的Si02介质膜5与背表面的SiNx介质膜6的作用为共同实现N型单晶硅基体1背表面的钝化。
[0050](6)如图8所示,通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型单晶硅基体1的前表面实现与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8,P+电极8包括金属细栅线和金属主栅线;在N型单晶硅基体1的背表面实现与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9,N+电极9也包括金属细栅线和金属主栅线,完成N型双面电池的制作。
[0051 ]本实施例中通过丝网印刷和共烧结的方式制作金属电极并与P+掺杂区域2和n+掺杂区域4形成欧姆接触,与P+掺杂区域2相欧姆接触的金属电极为正极金属电极,其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线。与n+掺杂区域4相欧姆接触的金属电极为负极金属电极,其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线,这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的N型单晶硅基体1前后表面,印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触,制备工艺简单。
[0052]参见图8所示,本实施例还提供了一种N型双面太阳能电池,包括N型晶体娃基体,N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域2、Si02介质膜5、钝化减反膜和与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8;N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域4、Si02介质膜5、钝化膜和与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9。本实施例中钝化减反膜是S i Nx介质膜6,钝化膜也是S iNx介质膜6。优选N型晶体硅基体为N型单晶硅基体1,N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι; P+掺杂区域2的掺杂深度为0.5?2.Ομπι; Si02介质膜5的厚度为大于或者等于2nm;钝化减反膜的厚度为70?llOnm;钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;n+掺杂区域4的掺杂深度为0.5?2.Ομπ^Ρ—电极8和N+电极9均包括相垂直设置的金属细栅线和金属主栅线。
[0053]本实施例提供的一种Ν型双面太阳能电池的其制备方法,将离子注入技术引入到Ν型双面电池的制作工艺中,不仅可以省去掩膜的工艺,而且也不需要边缘刻蚀,并且采用离子注入技术制作的Ν型双面电池光电转化效率高,效率分布较为集中,良品率高。
[0054]将硼扩散技术和磷离子注入技术相结合,不仅可以实现较高的光电转化效率,与常规的全扩散工艺相比,工艺步骤较为简单。
[0055]实施例2
[0056]参见图1至图5以及图7、图9所不,本实施例提供的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法,包括如下步骤:
[0057](1)、选择Ν型晶体硅基体,并对Ν型晶体硅基体的前表面作制绒处理;本实施例中,如图1所不所选用的Ν型晶体娃基体为有(100)晶向的Ν型单晶娃基体1,本实施例的Ν型单晶硅基体1是η型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅),Ν型单晶硅基体1的电阻率为0.5?15Ω.011,优选1?50.cm;N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι,优选80?200μm;制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面,碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液,制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟,优选3分钟,再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净,进行下一步骤。
[0058](2)如图2所示,将N型单晶硅基体1放入工业用管式扩散炉中进行硼扩散,硼源优选采用液态的BBr3,扩散的峰值温度为800?1200°C,优选850?1100摄氏度,扩散时间为60?200min,优选80?160min,环境气源优选为N2和02。通过将两片娃片以背靠背的方式插入石英舟的单个插槽里面,然后进入扩散炉,实现单面硼扩散,扩散结束后,N型单晶硅基体1的前表面形成带有硼硅玻璃的P+掺杂区域2,所述的P+掺杂区域2的扩散方阻优选为50?150 Ω /□,结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.Ομπι。
[0059](3)利用化学湿法刻蚀工艺对Ν型单晶硅基体1的背表面和边缘进行化学刻蚀,刻蚀深度为1?5um,用于去除扩散到Ν型单晶硅基体1边缘和背表面的硼杂质(如图3所示),刻蚀过程中要求所用到的刻蚀药液不接触到N型单晶硅基体1的前表面,刻蚀结束后,N型单晶硅基体1前表面的P+掺杂区域2不受破坏;并在湿法刻蚀的过程中,N型单晶硅基体1前表面的硼硅玻璃将被去除。
[0060](4)如图4所示,通过离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入N型单晶硅基体1的背表面,图4中箭头所示为离子注入方向,注入的能量为3?lOOKeV,优选为3?20KeV,注入的剂量优选为1 X 1014?1 X 1016/cm2,注入所用的磷源优选为气态的PH3或固态的红磷,注入结束后,将在N型单晶硅基体1的背表面形成非晶态的非活性磷掺杂区域3。
[0061](5)如图5所示,然后将注入磷杂质后的N型单晶硅基体1放入工业用管式退火炉中进行退火激活注入的磷杂质,退火的峰值温度为700?1100°C,优选为700?1000°C,退火时间为30?200min,优选为60?200min,一般不少于60分钟,环境气源为N2和02,退火结束后,N型单晶硅基体1背表面注入形成的非晶态的非活性磷掺杂区域3
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