专利名称：一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法。
背景技术：
随着晶体硅太阳能电池占据市场份额来看，进一步提高转换效率、降低成本，已成 为国内外晶体硅太阳能电池生产厂家所有解决的重要问题。近年来，在研究领域，小面积 单晶硅电池的实验室效率已达到24. 7%。但这些高效电池的制备工艺过于复杂，无法满足 产业化的要求。实现选择性发射区的方法有多种，最常见的有光刻、激光刻槽，等等。但这 些方法工艺比较复杂，设备增加量较多，相对成本会明显上升，只适用于小型试验或小生产 中，难以实现量产化。近年来，出现了以丝网印刷磷浆实现选择性发射区制备的方法，但由 于丝网印刷带来的污染问题，也没有实际性的被广泛运用。
常规的晶体硅太阳能电池的制备工艺流程如下 硅片表面常规清洗和表面组织结构处理一掺杂扩散一刻边一SiNX制备一印刷正 反面电极及背面电场、烧结一测试。在产业领域里，此常规单晶硅电池的转换效率在16% 17%。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备工艺简单、成本低、无污染、电池平均转换效率达
18. 5%的晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法。 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为 —种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，包括如下步骤 (1)在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅； (2)在生长的二氧化硅层上涂印遮掩膜(该遮掩膜为日本十条化工进口材料)，形 成电极窗口框架； (3)去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层； (4)去除遮掩膜； (5)进行高浓度扩散掺杂； (6)进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除；
(7)进行低浓度扩散掺杂。 作为上述方案的进一步优化，所述晶体硅片在生长二氧化硅前，表面经过常规清 洗和表面组织结构的处理。 所述二氧化硅层的厚度为5-8nm。 二氧化硅层过薄或过厚都将导致高低浓度扩散 难以形成。 所述步骤(2)采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜。 所述步骤(3)选用10_20%浓度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。
所述步骤(4)选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 所述步骤(5)采用三氯氧磷液态源转化为气态，在870-900°C的高温下进行45_55分钟的高浓度扩散掺杂，使电极窗口空自处达到深浓度的扩散。 所述步骤(7)采用三氯氧磷液态源转化为气态，在810-83(TC的高温下进行45-55分钟的低浓度扩散掺杂。 本发明主要采用二氧化硅和遮掩膜的保护作用，形成电极窗口，再对晶体硅片表面进行不同浓度的扩散掺杂，形成局部选择性发射区。低浓度掺杂区域不但可以降低少数载流子的复合率，还可以对硅片表面进行较好的表面钝化，提高其硅片的体寿命。降低少数载流子的表面复合率，主要是减小电池的反向饱合电流，更有利地提高电池的开路电压和短路电流，但低浓度掺杂的扩散区薄层电阻较大，增加了对光生电流的阻力，往往对在制作电极时造成较高的接触电阻。为了弥补低浓度掺杂带来的缺陷，采用局部高浓度掺杂区，即在银电极区域采用高浓度掺杂，在光吸收区域采用低浓度掺杂。 本发明是通过在电池片受光面的电极栅线(Emitter电极)下设置高浓度扩散层，其他部分为低浓度扩散层来实现。其原理是通过提高短波波长光谱响应来提高Jsc，通过降低Emitter电极的接触电阻来提高FF和通过减小高浓度扩散领域来提高Voc。这一方法可以方便地实现太阳能电池选择性发射区，降低表面复合速度，减小禁带宽度变窄效应，最终提高太阳能电池的电性能。本发明制备方法简单，易于实现，无污染。 本发明最终使得晶体硅片受遮掩膜保护处扩散薄层电阻控制在80-100欧姆，电极窗口空白处扩散薄层电阻控制在20-40欧姆。目前，实验结果表明，此技术生产高效晶体硅太阳能电池，平均转换效率达18. 5%。 以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图1为本发明晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法的工艺流程图。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不受以下实施例所限定。 各实施例请参见附图l。
实施例1 : 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。
2.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在5nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用10%浓
度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在870°C的高温下进行55分钟的高浓度扩散掺杂。
7.进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除。也就是常规工艺上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在81(TC的高温下进行55分钟的低浓度扩散掺杂。 9.刻边。 10. SiNX制备。 11.印刷正反面电极及背面电场、烧结。 12.测试。 实施例2 : 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。 3.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在6nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用12%浓
度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在880°C的高温下进行53分钟的高浓度扩散掺杂。 7.进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除。也就是常规工艺上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在815t:的高温下进行53分钟的低浓度扩散掺杂。 9.刻边。 10.SiNX制备。 11.印刷正反面电极及背面电场、烧结。 12.测试。 实施例3 : 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。 4.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在6. 5nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用15%浓
度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在885°C的高温下进行50分钟的高浓度扩散掺杂。 7.进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除。也就是常规工艺上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在820°C的高温下进行50分钟的低浓度扩散掺杂。 9.刻边。 10. SiNX制备。 11.印刷正反面电极及背面电场、烧结。 12.测试。 实施例4 : 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。 5.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在7nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用17%浓
度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在890°C的高温下进行48分钟的高浓度扩散掺杂。 7.进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除。也就是常规工艺上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在825t:的高温下进行48分钟的低浓度扩散掺杂。 9.刻边。 10. SiNX制备。 11.印刷正反面电极及背面电场、烧结。 12.领lj试。 实施例5: 1.对晶体硅片表面进行常规清洗和表面组织结构处理。 6.在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅，厚度控制在8nm。 3.在生长的二氧化硅层上采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜，形成电极窗口框架。 4.去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。选用20%浓
度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。 5.选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。 6.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在900°C的高温下进行45分钟的高浓度扩散掺杂。 7.进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除。也就是常规工艺上的PSG清洗(磷硅玻璃清洗)。 8.采用三氯氧磷液态源转化为气态，在830°C的高温下进行45分钟的低浓度扩散掺杂。 9.刻边。 10. SiNX制备。
11.印刷正反面电极及背面电场、烧结。
12.领lj试。 通过上述实施例，最终使得晶体硅片受遮掩膜保护处扩散薄层电阻控制在80-100欧姆，电极窗口空白处扩散薄层电阻控制在20-40欧姆。目前，实验结果表明，此技术生产高效晶体硅太阳能电池，平均转换效率达18. 5%。
权利要求
一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅；(2)在生长的二氧化硅层上涂印遮掩膜，形成电极窗口框架；(3)去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层；(4)去除遮掩膜；(5)进行高浓度扩散掺杂；(6)进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除；(7)进行低浓度扩散掺杂。
2. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在 于所述晶体硅片在生长二氧化硅前，表面经过常规清洗和表面组织结构的处理。
3. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在 于所述二氧化硅层的厚度为5-8nm。
4. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在于所述步骤(2)采用丝网印刷方式进行涂印遮掩膜。
5. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在 于所述步骤(3)选用10-20%浓度的氢氟酸溶液去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层。
6. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在 于所述步骤(4)选用5%浓度的氢氧化钠溶液去除遮掩膜。
7. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在 于所述步骤(5)采用三氯氧磷液态源转化为气态，在870-90(TC的高温下进行45-55分钟 的高浓度扩散掺杂。
8. 如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，其特征在 于所述步骤(7)采用三氯氧磷液态源转化为气态，在810-83(TC的高温下进行45-55分钟 的低浓度扩散掺杂。
全文摘要
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池选择性发射区的制备方法，包括如下步骤(1)在晶体硅片的表层生长一层二氧化硅；(2)在生长的二氧化硅层上涂印遮掩膜，形成电极窗口框架；(3)去除电极窗口处的氧化层，即去除未被遮掩膜覆盖的二氧化硅层；(4)去除遮掩膜；(5)进行高浓度扩散掺杂；(6)进行氧化层清洗，即将原先受遮掩膜覆盖的二氧化硅层进行去除；(7)进行低浓度扩散掺杂。本发明制备工艺简单、成本低、无污染、电池平均转换效率达18.5％。
文档编号H01L31/18GK101740661SQ20091015719
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者周晓兵, 楼佳伟, 赵明, 陈国其 申请人:浙江向日葵光能科技股份有限公司