N型ibc电池结构及其制备方法_2

文档序号:9812598阅读:来源:国知局
[0052]N型硅片基体100,Ν型硅片基体的表面由内到外依次是N+掺杂层101、钝化层102及减反射层103;Ν型硅片基体的背面按间隔排列梳状的N+掺杂区104和P+掺杂区105,Ν+掺杂区104表面由内到外依次是钝化层106、增反射层108和负电极109,Ρ+掺杂区105表面由内到外依次是钝化层107、增反射层108和正电极110。
[0053]参照图2,本发明的IBC电池结构包括:减反层、N型硅片基体、掺杂层、钝化层及负电极和正电极,其中:减反层设在N型娃片基体的正面,掺杂层包括η+重掺杂层和ρ+重掺杂层,该η+重掺杂层和ρ+重掺杂层平行设在N型硅片基体的背面,钝化层设在η+重掺杂层和ρ+重掺杂层的上面;在η+重掺杂层、P+重掺杂层上引出负电极和正电极至钝化层背面
[0054]硅片正面减反层采用SiNx膜或Si02/Si3N4叠层膜可以通过化学气相淀积方法生长,只需一个工艺步骤即可实现。
[0055]硅片背面η+掺杂层、ρ+掺杂层采用同一种钝化结构,该钝化结构具有钝化和增加背反射双重效果,采用SiNx膜或Si02/Si3N4或Al203/Si3N4叠层膜,可以通过化学气相淀积方法生长,只需一个工艺步骤即可实现。
[0056]参照图3和图4,本发明制作上述N型IBC电池结构的方法,给出以下三种实施例:
[0057]实施例1,制备叠层减反层和叠层钝化层的N型IBC电池。
[0058]步骤一:在N型硅片进行双面制绒。
[0059]先对N型硅片进行清洗,去除表面污染物;
[0060]再将N型硅片置于质量分数为1%的KOH溶液中搅拌,使其与硅片正反两面充分反应20min,根据各项异性腐蚀原理,在N型硅片正反两面形成金子塔形绒面;
[0061]制绒完成后,在N型硅片正面涂胶,用浓度大于5%的NaOH溶液冲刷N型硅片背面,对硅片背面进行抛光;
[0062]去除正面胶体,并用去离子水冲洗N型硅片。
[0063]步骤二:丝网印刷磷源和硼源。
[0064]在硅片背面先丝网印刷宽度为50μπι的硼硅玻璃浆体作为硼源,再丝网印刷宽度为30μπι的磷硅玻璃浆体作为磷源。
[0065]步骤三:淀积SiNx掩模。
[0066]在硅片背面采用PECVD淀积一层厚度为75nm、折射率为1.8的SiNx掩膜,作为扩散时的掩模层,防止扩散炉中的Na+离子进入到硅片中影响N型硅片特性。
[0067]步骤四:高温扩散形成η+和ρ+掺杂层。
[0068]将硅片置于扩散炉中,在温度800°C环境下扩散90分钟,使印刷在硅片背面的硼源和磷源向N型娃片中扩散,分别形成η+和ρ+掺杂层,其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15ohm/□,p+掺杂层的扩散方块电阻为20ohm/D。
[0069]步骤五:去除磷硅玻璃、硼硅玻璃及SiNx掩模。
[0070]将扩散完成的硅片浸泡在HF浓度为3%、HCL浓度为30%的混合溶液中反应,使其与硅片背面磷硅玻璃PSG、硼硅玻璃BSG及SiNx掩膜同时反应,生成可溶性的络合物六氟硅酸,再用去离子水反复冲洗干净。
[0071 ]步骤六:淀积叠层减反层。
[0072]将步骤五中清洗完成的硅片放入PECVD设备反应室中,通入硅烷SiH4与笑气N2O,先在硅片正面沉积厚度为1nm,折射率为1.4的S12膜;
[0073]再通入硅烷和氨气NH3,在S12膜上淀积厚度为50nm,折射率为2.2的Si3N4膜,从而在N型硅片正面形成Si02/Si3N4叠层膜作为减反层。
[0074]步骤七:淀积叠层钝化层。
[0075]将步骤六中生长完成Si02/Si3N4叠层膜表面涂胶保护,并将背面向上置于PECVD设备反应室中;
[0076]通入硅烷SiH4与笑气N2O在η+和ρ+掺杂层淀积厚度为15nm,折射率为1.4的S12膜。
[0077]再通入硅烷和氨气NH3,在S12膜上淀积厚度为30nm,折射率为2.2的Si3N4膜,从而在η+和ρ+掺杂层上形成Si02/Si3N4叠层膜作为钝化层。
[0078]步骤八:光刻钝化层形成接触图形。
[0079]在钝化层背面进行宽度为30μπι,深度为45nm的激光刻蚀,形成电极接触图形的凹槽,以去除钝化层且不损伤掺杂层的硅片表面。
[0080]步骤九:丝网印刷电极,完成电池制作。
[0081]在步骤八硅片的背面用厚度为50nm的银浆进行丝网印刷形成电极图形并覆盖步骤八中形成的凹槽,再在850 0C进行高温烧结,形成宽度为40μηι的负电极和宽度为40μηι的正电极,完成N型IBC电池的制作。
[0082]实施例2,制备单层减反层和单层钝化层的N型IBC电池。
[0083]步骤1:在N型硅片进行双面制绒。
[0084]先对N型硅片进行清洗,去除表面污染物;
[0085]再将N型硅片置于质量分数为3%的NaOH溶液中搅拌,使其与硅片正反两面充分反应30min,根据各项异性腐蚀原理,在N型硅片正反两面形成金子塔形绒面;
[0086]制绒完成后,在N型硅片正面涂胶,用浓度大于5%的NaOH溶液冲刷N型硅片背面,对硅片背面进行抛光;
[0087]去除正面胶体,并用去离子水冲洗N型硅片。
[0088]步骤2:丝网印刷磷源和硼源。
[0089]在硅片背面先丝网印刷宽度为1.5mm的硼硅玻璃浆体作为硼源,再丝网印刷宽度为1.5mm的磷娃玻璃楽体作为磷源。
[0090]步骤3:淀积SiNx掩模。
[0091 ]在硅片背面采用PECVD淀积一层厚度为200nm、折射率为2.5的SiNx掩膜,作为扩散时的掩模层,防止扩散炉中的Na+离子进入到硅片中影响N型硅片特性。
[0092]步骤4:高温扩散形成η+和ρ+掺杂层。
[0093]将硅片置于扩散炉中,在温度1000°C环境下扩散40分钟,使印刷在硅片背面的硼源和磷源向N型硅片中扩散,分别形成η+和ρ+掺杂层,其中η+掺杂层的扩散方块电阻为60ohm/D,p+掺杂层的扩散方块电阻为80ohm/D。
[0094]步骤5:去除磷硅玻璃、硼硅玻璃及SiNx掩模。
[0095]将扩散完成的硅片浸泡在浓度为15%的HF溶液中反应,使其与硅片背面磷硅玻璃PSG、硼硅玻璃BSG及SiNx掩膜同时反应,生成可溶性的络合物六氟硅酸,再用去离子水反复冲洗干净。
[0096]步骤6:淀积单层钝化层。
[0097]将步骤5中去除PSG、BSG及SiNx的硅片背面向上放入PECVD设备反应室中;
[0098]通入硅烷和氨气NH3,在η+和ρ+掺杂层上淀积SiNx厚度为200nm,折射率为2.3的SiNx膜作为钝化层。
[0099]步骤7:淀积单层减反层。
[0100]将步骤6中淀积SiNx钝化层的硅片背面涂胶保护放入PECVD设备反应室中;
[0101]再通入硅烷和氨气NH3,在N型硅片正面淀积厚度为lOOnm,折射率为2.3的SiNx膜,作为减反层;
[0102]去除正面胶体,并用去离子水冲洗干净。
[0103]步骤8:光刻钝化层形成接触图形。
[°104]在钝化层背面进行宽度为80μηι,深度为200nm的激光刻蚀,形成电极接触图形的凹槽,以去除钝化层且不损伤掺杂层的硅片表面。
[0105]步骤9:沉积金属层,退火并光刻剥离形成淀积。
[0? 06]在形成电极接触图形的娃片背面用原子层沉积方法ALD沉积厚度为10nm的Ag层,再沉积厚度为5μπι的Al层,并850°C温度下进行快速热退火工艺,与η+和ρ+重掺杂层分别形成欧姆接触,
[0107]再进行光刻剥离,形成宽度为40μπι的负电极和宽度为60mm的正电极,完成N型IBC电池的制作。
[0108]实施例3,制备叠层钝化层和单层减反层的N型IBC电池。
[0109]步骤A:在N型硅片进行双面制绒。
[0110]先对N型硅片进行清洗,去除表面污染物;再将N型硅片置于质量分数为2%的NaOH溶液中搅拌,使其与硅片正反两面充分反应25min,根据各项异性腐蚀原理,在N型硅片正反两面形成金子塔形绒面;制绒完成后,在N型硅片正面涂胶,用浓度大于5 %的NaOH溶液冲刷N型硅片背面,对硅片背面进行抛光;去除正面胶体,并用去离子水冲洗N型硅片。
[0111]步骤B:丝网印刷磷源和硼源。
[0112]在硅片背面先丝网印刷宽度为Imm的硼硅玻璃浆体作为硼源,再丝网印刷宽度为
1.2mm的磷娃玻璃楽体作为磷源。
[0113]步骤C:淀积SiNx掩模。
[0114]在硅片背面采用PECVD淀积一层厚度为150nm、折射率为2.0的SiNx掩膜,作为扩散时的掩模层,防止扩散炉中的Na+离子进入到硅片中影响N型硅片特性。
[0115]步骤D:高温扩散形成η+和ρ+掺杂层。
[0116]将硅片置于扩散炉中,在温度800°C环境下扩散70分钟,使印刷在硅片背面的硼源和磷源向N型娃片中扩散,分别形成η+
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