专利名称：制备太阳能电池上的选择性发射极的方法中使用的扩散设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制备一种太阳能电池的方法。本发明尤其涉及一种制备太阳能电池上的选择性发射极的方法及其中使用的扩散设备。
背景技术：
近年来，环境污染的问题越来越严重，因此急需开发出新的，可更新的能源来减少环境污染。用一种太阳能电池作为电力能源成为了大家关注的焦点，尤其是使用太阳能这种新的，可更新的能源。但是，作为工业应用的太阳能电池，其光电换能效率必须较高，而生产成本则必须较低。下面对光电换能效率做一个说明。由于一个硅太阳能电池的理论性限定效率不是很高，这样就从实际上限制了太阳能电池的光电换能效率的提高。目前据报道，全球研究范围内的太阳能电池的光电换能效率为或更高一些。然而，由于太阳能电池的大规模生产，其实际的平均光电换能效率只有17%。因此，需要开发一种可以应用在每年产量达到或超过30MW的自动化大规模生产线上的一种高效生产方法。在太阳能电池的制备过程中，太阳能电池的电极通常是在一块底板上印有一种金属黏土的屏幕形成。但是，底板和电极表面之间产生的高抗接触性，会减少太阳能电池的光电换能效率。因此，为了减少这种抗接触性，底板上就必需构建一个扩散有较多混合物的大涂覆区。但是，在整个底板表面构建这个大涂覆区，会由于其中存在的过多混合物而产生一种内聚力现象。结果也会减少太阳能电池的光电换能效率。正由于此，这种大涂覆区只能选择性地制备在底板的某个特殊部位。现有技术中也有多种制备一种选择性发射极的方法。其中首选的方法包括使用一种照相平板法在一块底板的表面上制备一种氧化物薄膜图案，并在高温下将混合物扩散在底板上，然后除去氧化物薄膜，再在底板上扩散混合物。通过两次混合物的扩散，在底板上覆盖了氧化物薄膜图案的部分上形成了一个混合物分布较少的区域，而在底板上的相应于氧化物薄膜图案开放区的区域形成了一个混合物分布较多的区域。次选的方法包括使用一种局部发射方法在一块底板的表面形成一种硅氧化物薄膜图案，并在高温下将混合物扩散到底板上。用这种方法可以将混合物部分地扩散到硅氧化物薄膜上。从而在底板上相应于硅氧化物薄膜图案开放区的部分上形成混合物分布较多的区域。但是，上述这些传统方法具有下述的问题。在首选的方法中，制备太阳能电池的方法相对复杂，并且照相平板法、蚀刻法、沉积法等在底板表面上额外形成一个氧化物薄膜图案步骤也增加了太阳能电池的生产费用。此外，该首选方法生产的太阳能电池，其光电转换效率也不稳定。在次选的方法中，准确地判断硅氧化薄膜是否扩散到一个预定的目标值是非常困难的，因此，在底板上形成一个均勻的发射极层也非常困难。太阳能电池的发射极层中的混合物浓度不均勻，则降低了其光电换能效率。此外，在次选的方法中，还需要在形成选择性发射极后增加一个步骤来除去氧化物薄膜等步骤，从而增加了整个过程的时间。并且，由于底板暴露在除去氧化物薄膜的环境中，因此会增加太阳能电池的错误率。
发明内容
本发明优选的实施例一方面是解决至少一个上述问题和/或缺点，提供至少一个下述的优点。因此，本发明优选的实施例一方面是提供一种制备太阳能电池的选择性发射极的方法，它甚至可以在大生产过程中提高太阳能电池的光电换能效率，通过使用一种非接触式辐射加热器向整块底板上注入一种第一热能，同时在用加热处理法扩散混合物时， 使用一个激光向底板的一部分区域或多个区域注入一种次选的热能。本发明优选实施例的另一方面是提供一种扩散设备来形成一种太阳能电池的发射极，从而在大生产过程中提高该太阳能电池的光电换能效率，通过使用一种非接触式辐射加热器向整块底板中注入一种首选的热能，同时在用加热处理法扩散混合物时，向底板的部分区域或多个区域注入一种第二热能用来制备选择性发射极，为了达到本发明的这些以及其它优点，本发明提供了一种制备太阳能电池选择性发射极的方法。该方法包括蚀刻一块硅底板使其表面产生纹理，在硅底板的表面上涂覆一种混合物的溶液，将一种第一热能注入到已经涂覆了混合物溶液的硅底板的整个表面上， 并且在向硅底板的整个表面上注入该第一热能的同时，用一束激光束照射硅底板上的部分区域，从而向其注入一种第二热能。第一热能将混合物离子扩散在硅底板上，结果形成一种发射极层，而第二热能将混合物离子进一步扩散在发射极层的部分区域上，结果形成一种选择性发射极区。第二热能包括第一热能和激光束产生的一种第三热能源。第二热能产生的温度等于第一热能和第三热能共同产生的温度之和。本发明一方面提供了制备一种太阳能电池上的选择性发射极的方法。该方法包括蚀刻一块硅底板使其表面产生纹理，在硅底板的表面上涂覆一种混合物溶液，将一种第一热能注入到已经涂覆了混合物溶液的硅底板的整个表面上，并且在向硅底板的整个表面上注入该第一热能的同时，用一束激光束照射硅底板上的多个预定区域，从而向其中注入一种第二热能。第一热能将混合物离子扩散在硅底板上，结果形成一个发射极层，而次选的热能将混合物离子进一步扩散在发射极层的多个发射区，结果形成了多个选择性的区域。第二热能包括第一热能和激光束产生的一种第三热能。第二热能产生的温度等于第一热能和第三热能共同产生的温度之和。本发明另一方面提供了一种用来制备太阳能电池上的选择性发射极的扩散设备。 该设备包括一个扩散腔，一个传送器，一个加热器和一个激光发生器。该扩散腔的一端设有一个入口，而另一端设有一个出口。传送器将被蚀刻形成纹理表面，并涂覆了一种混合物溶液的硅底板运送到扩散腔中。加热器产生一个第一热能并向被运送到扩散腔中的硅底板上的整个表面上注入该第一热能。激光发生器向硅底板表面上的部分区域或多个预定区域照射一束激光束。第一热能将混合物离子扩散到硅底板上，结果形成一个发射极层，而第二热能将混合物离子进一步扩散到一部分发射极层上，结果形成一个选择性发射极。第二热能包括第一热能和激光束产生的一种第三热能。该第二热能产生的温度等于第一热能和第三热能共同产生的温度之和。
附图将进一步说明本发明的上述或其它目的、特征和优点。图1是本发明第一实施例所述的一种制备太阳能电池中选择性发射极的方法的流程图。图2是图1所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1002 时，一块底板的局部示意图。图3是图1所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1002之后，一块底板的局部示意图。图4是图1所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1003和 1004时，一块底板的局部示意图。图5是图1所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1003和 1004之后，一块底板的局部示意图。图6是图1所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1005之后，一块底板的局部示意图。图7是一种太阳能电池实例的局部示意图，该太阳能电池包括一个选择性发射极，该发射极是通过使用如本发明第一实施例所述的制备太阳能电池中选择性发射极的方法制备而成。图8是一种太阳能电池的实例平面图，该太阳能电池包括一个通过使用本发明第一实施例所述的制备一种太阳能电池中选择性发射极的方法制备而成的一个选择性发射极。图9是本发明一个优选实施例所述的扩散设备的纵向剖视图。图10是图9中扩散设备的"A-A"剖视图。图11是图10所示的扩散设备沿"B-B"剖视的一个实例的局部平面图，即一根传送带的俯视图。图12是图10所示的扩散设备沿"B-B"剖视的另一个实例的局部平面图，即一根传送带的俯视图。图13是扩散系数与温度的关系图表，其中温度为本发明所述的一种太阳能电池中选择性发射极的制备方法中的温度。图14是扩散系数对数与温度倒数的关系图表，其中温度为本发明所述的一种太阳能电池中选择性发射极的制备方法中的温度。图15是本发明第二实施例所述的一种形成太阳能电池中选择性发射极的方法的流程图。
图16是图15所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1003 时，一块底板的局部示意图。图17是图15所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1103 之后，一块底板的局部示意图。图18是图17所示的硅底板的〃C-C"剖视图。图19是图15所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1104 时，一块底板的局部示意图。图20是本发明第三实施例所述的一种形成太阳能电池中选择性发射极的方法的流程图。图21是图20所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1202 时，一块底板的局部示意图。图22是图20所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1202之后，一块底板的局部示意图。图23是图20所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1203和 1204时，一块底板的局部示意图。图M是图20所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1203和 1204时，一块底板的平面图。图25是图20所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1203和 1204之后，一块底板的局部示意图。图沈是图20所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1205之后，一块底板的局部示意图。图27是一种太阳能电池实例的局部示意图，该太阳能电池包括一个选择性发射极，该发射极是通过使用如本发明第三实施例所述的制备太阳能电池中选择性发射极的方法制备而成。图观是一种太阳能电池实例的平面图，该太阳能电池包括一个通过使用本发明第三实施例所述的制备一种太阳能电池中选择性发射极的方法制备而成的一个选择性发射极。图四是图10所示的扩散设备沿“B-B”剖视的一个实例的局部平面图，即一根传送带的俯视图。图30是图9中一种激光发生器的另一实例的结构示意图。图31是图10所示的扩散设备“B-B"剖视的另一个实例中的局部平面图，即一根传送带的俯视图。图32是本发明第四实施例所述的一种制备太阳能电池中选择性发射极的方法的流程图。图33是图32所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1303 时，一块底板的局部示意图。图34是图32所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1303之后，一块底板的局部示意图。图35是是图32所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，完成步骤1303
7之后，一块底板的平面图。图36是图32所示的制备太阳能电池中选择性发射极的方法中，进行步骤1304和 1305时，一块底板的局部示意图。图37是本发明另一个优选实施例所述的扩散设备的纵向剖视图。图38是图37中扩散设备中一个框架的〃 A_A〃剖视图。图39是图37中扩散设备的〃 A-A"剖视图。图40是图39所示的一块石英板、一个传送器和一个冷却器的结构示意图。图41是图39所示的一个激光发生器的示意性结构的结构示意图。图42是图39所示的扩散设备“B_B"剖视的一个实例的局部平面图，即一根传送带的俯视图。图43是图39所示的扩散设备"B_B"剖视的另一个实例的局部平面图，即一根传送带的俯视图。在这些附图中，同样的附图标记应理解为标明同样的元素、特征和结构。
具体实施例方式下面将结合附图，详细说明本发明优选的实施例。在下述说明中，公知作用和结构在此将省略，以便更简明。图1是本发明第一实施例所述的一种形成太阳能电池中选择性发射极的方法的流程图。如图1所示，蚀刻一块硅底板111，使硅底板111产生有纹理表面(步骤1001)。 在步骤1001中，通过干燥或湿润蚀刻，使硅底板111的表面不均勻。虽然图2中没有具体图示，硅底板111的表面仅为非常微小的不均勻。硅底板111可以是扩散了硼(B)离子的 P型底板。因此，如图2所示，在硅底板111的纹理表面上喷射一种混合物溶液112，于是如图3所示，这种混合物溶液112覆盖在硅底板111的表面(步骤1002)。所述的混合物溶液 112可以是一种含有磷成分的溶液。该混合物溶液112也可以是一种含有三氯氧化磷的溶液。然后，如图4所示，向涂覆了混合物溶液112的硅底板的整个表面上注入一种第一热能(El)(步骤100 。步骤1003是由一个扩散设备201或202中的非接触式辐射加热器218或232来完成的(图3或37)。该第一热能(El)产生的温度(Tl)范围为 8300C^ Tl ( 900°C。因此进行步骤1003时，第一热能将混合物离子扩散到硅底板111上， 于是如图5所示，形成一个发射极层113。该发射极层113是一个扩散有磷(P)离子的N型扩散层。当步骤1003完成后，也就是当第一热能(El)注入到硅底板111的整个表面上时， 一束激光束照射到已经涂覆了混合物溶液112的硅底板111上的部分区域上，由此注入了一个第二热能(E》。步骤1004可以由扩散设备201或202的非接触式辐射加热器218或 232(图9或37)以及一个激光发生器219或238共同完成。该第二热能(E》产生的温度 (T2)范围为830°C<T2< 1，070°C。第二热能(E》包括加热器218或232产生的第一热能(El)和激光束(L)产生的一个第三热能(Ε； )。第二热能(E》产生的温度(1 等于第一热能(El)和第三热能(Ε； )共同产生的温度之和。结果，进行步骤1004时，第二热能(E》将混合物离子进一步扩散到发射极层113 的部分区域中，于是如图5所示，形成一个高扩散区域114。该高扩散区域在下文中被称为一个“选择性发射极区”。该选择性发射极区114是一种N+型扩散区，选择性发射极区114 上扩散的磷(P)离子多于发射极113层。部分选择性发射极区与其中设有一种金属电极 117(图8)的一个区域相对应。如果注入硅底板111的第二热能(E》产生的温度高于第一热能(El)，那么这些混合物离子扩散地更好。下面将进一步解释其原理。如果某些特定原子在某一特定固体上的浓度不均勻，那么这些原子将会通过热运动从高浓度区扩散到低浓度区，直到它们的浓度在该固体上不均勻。根据菲克原理，扩散现象的原理中，扩散的数量与浓度变化率的比例关系如下
J=-D^........................(1)
Sx公式1中，'J'代表扩散的数量(例如，穿过某一单位区域的扩散材料的数量)， 而'D'代表一种扩散系数。此外，‘C'代表扩散材料的浓度，‘χ'代表扩散材料在Y 轴上的移动距离。扩散系数(D)随温度的升高而迅速变大。这种关系的公式如下 D = D0 Xe書.......................(2)公式2中，丨D0'是常数，不会随温度变化而变化，‘k'是波尔兹曼常数， 而'T'代表温度。这被称为活化能量，其值根据材料不同，大约之间。图13和 14均为扩散系数(D)与温度根据公式2的关系图表。例如，当300° K时'Q' = 2eV而 D0 = 8X10_5m2/sec，那么D三lCT%m2/sec，但是当T = 1500° K时，它会迅速增加到T =1500° K。因此，如图13所示，假如将两种不同温度的能量(El和似)分别注入到一块硅底板的两个点上，就会在这两个区域上产生不同的扩散系数(Dl和D2)(即因为扩散系数会随着温度升高而变大)，混合物的扩散程度也会不同。因此，如图5所示，硅底板可以区分发射极层113和选择性发射极区114。图13中的表也可以由图14所示的扩散系数的对数和温度倒数之间的关系图表来表示。如下是用相应于图表14中的对数关系来表示公式2，
LogD= --S- + LogD0...............(3)
Kl同时，可以在硅底板111的表面上再形成一个磷硅玻璃(PSG)层115，该硅底板 111上面已经在步骤1003和1004中形成了发射极层113和选择性发射极区域114。因此， 步骤1004完成之后，在具有发射极层113和选择性发射极区114的硅底板111上形成的PSG 层115被除去(步骤1005)。在步骤1005中，用5%的氟化氮(NF)溶液浸泡硅底板111将 PSG层115除去。然后，用去离子水冲洗硅底板111。结果，如图6所示，制得具有发射极层 113和选择性发射极区114的硅底板111。如上所述，使用本发明的制备一种太阳能电池的方法可以制得高产率的太阳能电池以及达到或超过18%的光电换能效率。此外，也可以在自动化生产线上结合该方法大量生产本发明的选择性发射极。图7是一种太阳能电池实例的局部示意图，该太阳能电池包括一个选择性地的发射极，该发射极是通过如本发明第一实施例所述的制备太阳能电池中选择性发射极的方法制备而成。图6所示，在硅底板111的上表面设有一个防反射薄膜116。该防反射薄膜116 用于减少太阳光的反射，增加太阳光的吸收率。然后，印刷机械将一个银(Ag—)金属电极117压印在选择性发射极区114上的防反射薄膜116上，并干燥烧制。印刷机械也类似地将一个汇流线上的铝化银(AgAl)金属电极118平滑地压印在硅底板111的底面上，并干燥烧制。此外，印刷机械还将一个铝(Al.) 金属电极119压印在硅底板111的底面上，并干燥烧制。如图7所示，通过干燥烧制的金属电极117扩散在防反射薄膜116上，而防反射薄膜116与选择性发射极区114欧姆接触，于是后面的金属电极118就与硅底板111欧姆接触。图8是一种太阳能电池的实例平面图，该太阳能电池包括一个通过本发明第一实施例所述的制备一种太阳能电池中选择性发射极的方法制备而成的一个选择性发射极。金属电极117被扩散在防反射薄膜116上，并与选择性发射极区域114欧姆接触。此外，指针电极121形成在金属电极117的两边。选择性发射极区114位于金属电极117的下面。图9是本发明一个优选实施例所述的扩散设备的纵向剖视图。如图9所示，扩散设备201包括一个传送器212，一个扩散腔215，一个加热器218， 一个激光发生器219和一个排气泵221。传送器212在将多块硅底板被连续运送到扩散腔215的过程中，用于支撑多块硅底板底面，使整个扩散过程可以连续的进行(如，涂料过程)。此外，该传送器212在扩散过程完成后，将硅底板运出扩散腔215。该传送器212包括一根传送带213和一个旋转辊214。通过设置旋转辊214的旋转速度，传送带213可以以一个设定的速度循环运送。传送带213是循环穿过扩散腔215 的中间。为了防止硅底板100在高温下发生变形，使热能可以有效地传送给传送带213并注入硅底板100中，传送带213优选为一块金属网来支撑硅底板100的整个底面。传送带 213可以是由金属材料，如不锈钢等制成。该传送带213和旋转辊214是由一个主体211支撑。一个操纵传送带213和旋转辊214的操纵器(未显示)和一个控制器(未显示)也是安装在主体211上。传送带213上放置了底板100的整个表面，该表面上通过蚀刻法产生了纹理，并被喷射了一种混合物溶液112或312。该硅底板100可以是扩散了硼(B)离子的P型底板。 传送带213上可以以一定距离的相互间隔地放置多块硅底板。扩散腔215中设有一个预定的空间让传送带213穿过。在一个扩散过程中，高温空气使混合物离子有效地扩散到进入扩散腔215的硅底板100上，该高温空气是在扩散腔 215的一个空间中形成。扩散腔215—端设有一个入口 216，而另一端设有一个出口 217。旋转辊214使传送带213不断循环，于是放置在传送带213上的硅底板100就可以以一个设定的速度从扩散腔215的入口 216运送到扩散腔215的出口 217。如图10所示，扩散腔215中的加热器218以预定的间距安装在传送带213的四周。 图10是图9中扩散设备的"A-A"剖视图。加热器218将第一热能(El)注入被传送到扩散设备中间的整个硅底板100表面上。加热器218可以包括一种非接触式辐射加热器。混合物离子被一种第一热能(El)扩散到硅底板100上，从而形成一个发射极层。激光发生器219将一束激光束(L)穿过多个管220照射到硅底板100表面的部分区域。结果，一种第二热能(E》被注入到硅底板100表面的部分区域。该第二热能(E2) 包括加热器218产生的第一热能(El)和激光束(L)产生的第三热能(E2)。如图11所示，激光束(L)照射在一个金属电极的一个区域上，该金属电极是设置在硅底板110中。图11是图10所示的扩散设备沿"B-B"剖视的一个实例的局部平面图， 即一根传送带的俯视图。第二热能将这些混合物离子进一步扩散到发射极层的部分区域上，从而形成一个选择性发射极区。图11所示的实施中，盛装硅底板100的容器被安装在传送带213上的一根单直线上。但是，如图12所示，硅底板100也可以安装在传送带213上的一根多直线上。图12 是图10所示的扩散设备沿"B-B"剖视的另一个实例的局部平面图，即一根传送带的俯视图。同时，如图10所示，多根管220安装在扩散腔215的部分上表面上，并穿过该表面，同时也安装在扩散腔215中加热器的部分上表面上，并穿过该表面，于是每根管220的一端朝向传送带213。排气泵221将扩散腔215中过热空气穿过一排气管222，从扩散腔215 中排出。该排气管222穿过扩散腔215的部分顶部表面，并穿过加热器218的部分顶部表面，延伸到扩散腔215的外侧。此外，也可以拆下排气泵，使混合物残留在扩散腔215中。图15是本发明第二实施例所述的一种形成太阳能电池中选择性发射极的方法的流程图。如图15所示，蚀刻一块硅底板111，使其表面产生纹理(步骤1101)。该硅底板 111的处理方法中，其步骤1101与上述图1所示的步骤1001相同。这时，在硅底板111的纹理表面上喷射一种混合物溶液112，于是如图16所示，该混合物溶液112首先被涂覆在硅底板111的表面(步骤110 。该硅底板111的处理方法中，其步骤1102与上述图1所示的步骤1002相同。如图16所示，然后在硅底板111表面上的部分区域再次涂覆一种混合物溶液 112'，该硅底板上已经首先被涂覆了所述的混合物溶液112(步骤1103)。该混合物溶液 112'是由一种涂覆器280被再次涂覆在硅底板111上。如图17和18所示，若涂覆了该混合物溶液112的硅底板111移动到涂覆器280下，所述的混合物溶液112'仅被涂覆在涂覆器280上的一个区域101内。图18是图17所示的硅底板的"C-C"剖视图。该涂覆器 280也可以安装在扩散设备201或202入口的附近。接下来，如图19所示，一种第一热能(El)被注入到硅底板111的整个表面上，该硅底板111已被涂覆了混合物溶液112和112'(步骤1104)。该硅底板111的处理方法中，其步骤1104与上述图1所示的步骤1003相同。因此进行步骤1104时，混合物离子由第一热能(El)扩散到硅底板111上，于是如图5所示，形成一发射极层113。该发射极层 113是一个扩散有磷(P)离子的N型扩散层。完成步骤1104之后，即第一热能(El)被注入到硅底板111的整个表面上，如图 19所示，一束激光束(L)被照射在硅底板111的表面上，该硅底板111已经涂覆了混合物溶液112'，因此第二热能(E》被注入(步骤1105)。该硅底板111的处理方法中，其步骤1105与上述图1所示的步骤1004相同。该第二热能(E2)产生的温度(T2)范围为 8300C^ T2 ( 1，070°C。第二热能(E》包括加热器218或232产生的第一热能(El)和激光束(L)产生的一个第三热能(Ε； )。第二热能(E》产生的温度(1 等于第一热能(El) 和第三热能(Ε； )共同产生的温度。完成步骤1005之后，第二热能(E》将混合物离子进一步扩散到发射极层113的部分区域上，于是如图5所示，形成一个选择性发射极区114。该选择性发射极区114是一种N+型扩散区，其混合的磷(P)离子比发射极层113更多。部分选择性发射极区与其中混合了一种金属电极117(图8)的一个区域相对应。同时，可以在硅底板111的表面上再形成一个PSG层115，该硅底板111上面已经在步骤1104和1105中形成了发射极层113和选择性发射极区域114之上。因此，步骤1005 完成之后，在含有发射极层113和选择性发射极区域114的硅底板111上形成的PSG层115 被除去(步骤1006)。该硅底板111的处理方法中，其步骤1106与上述的步骤1005相同。 结果，如图6所示，制得含有发射极层113和选择性发射极区域114的硅底板111。如上所述，混合物溶液112在步骤1102和1103中被两次涂覆在一个区域，该区域中设有选择性发射极区域114。因此，向硅底板111注入第二热能(E2)，可以形成高质量的选择性发射极区域114。图20是本发明第三实施例所述的一种形成太阳能电池中选择性发射极的方法的流程图。如图20所示，蚀刻一块硅底板311，使硅底板311产生有纹理表面(步骤1201)。 该硅底板311的处理方法中，其步骤1201与上述图1所示的步骤1001相同。于是，在硅底板311的纹理表面上喷射一种混合物溶液312，于是如图21和22所示，该混合物溶液312首先被涂覆在硅底板311的表面(步骤120 。该硅底板311的处理方法中，其步骤1202与上述步骤1002相同。接下来，如图23所示，然后在硅底板311的整个表面上注入一种第一热能(E2)， 该硅底板311已经涂覆了混合物溶液312(步骤1203)。步骤1203由扩散设备201或 202的非接触式辐射加热器218或232完成。该第一热能(El)产生的温度(Tl)范围为 8300C ^ Tl ( 900°C。因此在步骤1203进行中，第一热能将混合物离子扩散到硅底板311 上，于是如图25所示，形成一个发射极层313。该发射极层313是一个扩散有磷(P)离子的 N型扩散层。当步骤1203完成之后，即第一热能(El)注入硅底板311的整个表面上时，如图23 所示，一束激光束(L)照射到硅底板311表面上的多个固定区域301至303 (图24)，该硅底板311已经涂覆了混合物溶液312，因此注入了一种第二热能(E》。步骤1204由扩散设备 201或202的非接触式辐射加热器218或232以及一个激光发生器219或238完成。该第二热能(E2)产生的温度(T2)范围为830°C彡1，070°C。第二热能(E2)包括加热器 218或232产生的第一热能(El)和激光束(L)产生的一个第三热能(E!3)。第二热能(E2) 产生的温度0 等于第一热能(El)和第三热能(Ε； )共同产生的温度。在步骤1204中，如图四所示，一根复数直线的一束激光束(L)均照射到硅底板 311表面上的多个固定区域301至303。如图30所示，步骤1204中使用激光束发生器219 将激光束(L)穿过一个复数线的一根管220照射到硅底板311表面上的固定区域301至303。图四是图10所示的扩散设备的一个实例中，沿“B-B"剖视的局部平面图，即一根传送带213的俯视图。完成步骤1204之后，第二热能(E》将多个离子进一步扩散到发射极层313部分区域上，因此如图25所示，形成一个选择性发射极区域314。该选择性发射极区域314是一种N+型混合区域，其混合的磷(P)离子比发射极层113更多。至少一个选择性发射极区域 314与其中未设有一种金属电极317(图8)的一个区域相对应(图27)，并且一个固定区域与其中设有该金属电极317的一个区域相对应。同时，可以在硅底板311的表面上再形成一个PSG层315，该硅底板311上面已经在步骤1203和1204中形成了发射极层313和选择性发射极区域314之上。因此，步骤1204 完成之后，在含有发射极层313和选择性发射极区域314的硅底板311上形成的PSG层315 被除去(步骤1205)。该硅底板311的处理方法中，其步骤1205与上述的步骤1005相同。 结果，如图沈所示，制得含有发射极层313和选择性发射极区域314的硅底板311。图27是一种太阳能电池实例的局部示意图，该太阳能电池包括一个选择性地的发射极，该发射极是通过如本发明第三实施例所述的制备太阳能电池中选择性发射极的方法制备而成。图沈中，硅底板311顶部的表面上设有一个防反射薄膜316。该防反射薄膜 316用于减少太阳光的反射，增加太阳光的吸收。然后，一个选择性发射极区域314的两端均设在硅底板311的中心，印刷机械将多个银(Ag—)金属电极317以一个固定的距离压印在选择性发射极区域314上的防反射薄膜 316上，并干燥烧制。印刷机械也类似地将一个横杆的铝化银(AgAl)金属电极318压印在硅底板311的底面上，并干燥烧制。此外，印刷机械还将一个铝(Al.)金属电极319压印在硅底板311的底面上，并干燥烧制。如图27所示，通过干燥烧制的金属电极317扩散在防反射薄膜316上，并与选择性发射极区域314欧姆接触，于是后面的金属电极318就与硅底板311欧姆接触。图观是一种太阳能电池实例的平面图，该太阳能电池包括一个通过本发明第三实施例所述的制备一种太阳能电池中选择性发射极的方法制备而成的一个选择性发射极。 金属电极317扩散在防反射薄膜316上，并与选择性发射极区域314欧姆接触。此外，指针电极321形成在金属电极317的两边。选择性发射极区域314位于金属电极317的下面。 同时，该选择性发射极区域314平滑地设在指针电极321下的部分区域中，该指针电极321 是形成在金属电极317之间。由于硅底板311中形成的选择性发射极区域314的数量增加， 因此太阳能电池的光电换能效率也随之进一步增加。图32是本发明第四实施例所述的一种形成太阳能电池中选择性发射极的方法的流程图。如图32所示，蚀刻一块硅底板311，使其表面产生纹理(步骤1301)。该硅底板 311的处理方法中，其步骤1301与上述图1所示的步骤1001相同。这时，在硅底板311的纹理表面上喷射一种混合物溶液312，于是如图33所示，该混合物溶液312首先被涂覆在硅底板311的表面(步骤130 。该硅底板311的处理方法中，其步骤1302与上述图1所示的步骤1002相同。如图33所示，然后在硅底板311表面上的多个固定区域上涂覆一种混合物溶液 312'，该硅底板上已经首先被涂覆了所述的混合物溶液312(步骤1303)。该混合物溶液312'是由一种涂覆器280被其次涂覆在硅底板311上。如图35所示，若涂覆了该混合物溶液312的硅底板311移动到涂覆器280下，所述的混合物溶液312'仅被涂覆在区域301 至 303。接下来，如图36所示，一种第一热能(El)被注入到硅底板311的整个表面上，该硅底板311已被涂覆了混合物溶液312和312'(步骤1304)。该硅底板311的处理方法中，其步骤1304与上述图1所示的步骤1003相同。因此进行步骤1304时，混合物离子由第一热能(El)扩散到硅底板311上，于是如图25所示，形成一发射极层313。该发射极层 313是一个扩散有磷(P)离子的N型扩散层。完成步骤1304之后，即第一热能(El)注入到硅底板311的整个表面上，如图 36所示，一束激光束(L)被照射在硅底板311的表面上，该硅底板311已经涂覆了混合物溶液312'，因此第二热能(E》被注入(步骤1305)。该硅底板311的处理方法中，其步骤1305与上述图1所示的步骤1004相同。该第二热能(E2)产生的温度(T2)范围为 8300C^ T2 ( 1，070°C。第二热能(E》包括加热器218或232产生的第一热能(El)和激光束(L)产生的一个第三热能(Ε； )。第二热能(E》产生的温度(1 等于第一热能(El) 和第三热能(Ε； )共同产生的温度。结果，步骤1305完成后，第二热能(E》将混合物离子进一步扩散到发射极层113 的部分区域中，于是如图25所示，形成一个选择性发射极区域314。该选择性发射极区域 314是一种N+型扩散区，其上扩散的磷(P)离子比发射极层313更多。选择性发射极上多个固定区域中的至少一个被设成与其中混合了一种金属电极117(图27)的一个区域相对应，并且一个固定区域与其中设有该金属电极317的一个区域相对应。同时，可以在硅底板311的表面上再形成一个PSG层315，该硅底板311上面已经在步骤1304和1305中形成了发射极层313和选择性发射极区域314之上。因此，步骤1305 完成之后，在含有发射极层313和选择性发射极区域314的硅底板311上形成的PSG层315 被除去(步骤1306)。该硅底板311的处理方法中，其步骤1306与上述的步骤1005相同。 结果，如图沈所示，制得含有发射极层313和选择性发射极区域314的硅底板311。如上所述，在混合物溶液112在步骤1302和1303中被两次涂覆在一个区域，该区域中设有选择性发射极区域314。因此，向硅底板311注入第二热能(E2)，可以形成高质量的选择性发射极区域314。图37是本发明另一个优选实施例所述的扩散设备的纵向剖视图。如图37所示，扩散设备202包括一个传送器212，一个扩散腔231，一个加热器 232，一个激光发生器238和一个排气泵221。传送器212和排气泵221的结构及具体操作均与上述图9中的说明相同。因此，为了不重复说明，省略传送带212和排气泵221的结构和具体操作说明。扩散腔231包括一个框架233、一块石英板2；34和一个隔热器235。框架233的一端设有一个入口 217，另一端设有一个出口 217。如图38所示，框架233的剖视图是'U' 形。框架233还设有一个让传送带213穿过的固定空间52。该传送带213循环穿过框架 233入口 216、固定空间52和出口 217。如图39所示，框架233空间52中的加热器232是以固定的间距安装在传送带213 的顶部和底部。加热器232由一条多非接触式辐射加热线完成。每条多非接触式辐射加热线均以固定的间距安装在传送带213上，并与传送带213成直角。多个非接触式加热线在扩散腔231中产生一种稳定的第一热能(El)。框架233中一部分顶部处的一个开口部件53内设有多块石英板234。多个石英板 234由框架233顶部两边上的多根支柱51支撑(如38和39)。该支柱51从框架233的内表面伸出。多块石英板234之间以一个固定的间距彼此间隔地设置。隔热器235设置在多块石英板234和多块石英板234顶部之间的一个空隙空间里。固定空间52 (即第一固定空间)的顶部被多块石英板234和具有开口部件53(即第二固定空间)的隔热器235覆盖密封。每块石英板234的顶部分别安装了一个激光发生器238。如图40所示，每块石英板234均为固定厚度的矩形板。每块石英板234上均有一个穿孔71 (图41)。图40所示的实例中，那块石英板234设有两个穿孔71。但是，穿孔71的数量是根据需要增加或减少的。穿孔71的顶部安装了一个传送器236，它将穿孔71覆盖。该传送器236从石英板 234的上表面伸出。传送器236的数量是对应于穿孔71数量的增加或减少。传送器236被设置成一个中空的石英管，其底部开口，顶部密封。传送器236与穿孔71的顶部焊接。因此，激光发生器238发生的一束激光束(L)穿过传送器236和石英板234的穿孔71，照射在硅底板100上。同时，隔热器235设置在多块石英板234和多块石英板234顶部之间的一个空隙空间里，其中所述的多块石英板234的顶部不包括穿孔71顶部，这样隔热器235的上表面高度就与传送器236的上表面高度相同。每个传送器236均安装了一个冷却器237。该冷却器237防止加热232产生的第一热能(El)穿过传送器236，进入激光发生器238。冷却器237为一根绕传送器236外表面的螺旋形冷却管。冷却管中循环流动的冷却水用来冷却被第一热能(El)和第三热能(E3) 加热了的传送器236。该冷却管与一个通用的冷却水循环器(未显示)的两端连接。该冷却器237不仅限于上述冷却管，也可以是其它各种能够使冷却水循环流动的装置。如图37所示，多个激光发生器238之间以一个固定的距离彼此间隔地设置在每块石英板的顶部。多个激光发生器238与加热器232之间被多块石英板234和隔热器235分开。因此，多块石英板234和隔热器235防止了加热器232产生的热量进入多个激光发生器238中。一块石英板234也可以选择性地设置在框架233的开口部件53中。这样，就可以在该石英板234的顶部设置一个激光发生器238，而隔热器235可以设置在石英板234和石英板234顶部周围的一个空隙空间内。图41是图39所示的一个激光发生器的示意性结构的结构示意图。如图41所示，该激光发生器238包括一个激光源61，一个光束扩展器62和一个光学模块65。其中的激光源61产生一束激光束(L)。光束扩展器62控制激光束(L)的强度和发射程度。穿过光束扩展器62的激光束(L)射在光学模块65上。该光学模块65控制该激光束(L)的照射角度，使激光束(L)发射到传送器236，并将激光束(L)分成相应于传送器236数量的多束。该激光束(L)穿过光学模块65，被分成相应于传送器236数量的多束激光束(L)。
上述光学模块65包括一个激光分解器66，多块折叠式反射镜67和多个聚焦透镜 68。其中每块折叠式反射镜均被安装成可以转动。当多个折叠镜67发生转动时，多块折叠镜67控制了激光束(L)的一个反射角度。聚集透镜设置在传送器236的顶部。光学模块 65中的每个激光分解器66、多块折叠式反射镜67和多个聚集透镜的数量可以根据传送器 236的数量增加或减少。穿过光束扩展器62的激光束(L)被激光分解器66分解成两束激光束(L)。这两束激光束(L)均被多个折叠式反射镜67反射，并分别穿过两个聚集透镜68。两束激光束 (L)分别穿过两个聚集透镜68后，分别被传送到两个传送器236和两个穿孔71，并照射到硅底板100的某个表面上。同时，由于如图42所示，传送带213传送硅底板100，这两束激光束(L)也稍微照射扫描硅底板100的该表面上。同时，可以根据需要控制照射在硅底板表面上的两束激光束(L)之间的距离。这样，石英板上两个传送器236之间的距离(RO)(图40)应该与两束激光束之间的距离相匹配。例如如图42所示，如果分别安装在多块石英板234上的两个传送器236之间的距离(RO)均相同，那么两束激光束(L)照射在多块硅底板100之上的区域(G)之间的间隔 (Rl)也是相同的。同时如图43所示，，如果分别安装在多块石英板234上的两个传送器236之间的距离(RO)均不相同，那么两束激光束(L)照射在多块硅底板100之上的区域(H1-H3)之间的间隔(R11-R13)也各不相同。这样，多个选择性发射极区域就可以设置在每块硅底板100上。本发明所述的制备一种太阳能电池的选择性发射极和扩散设备的方法使太阳能电池具有高效的光电换能效率。此外，该方法还可以应用于太阳能电池的大规模的自动化生产线，在大规模生产太阳能电池的同时，实现一个高生产力。在本发明的扩散设备中，将一块石英板和一个隔热器设置在一个激光发生器和一个加热器之间，用来阻挡加热器产生的热量，从而减少了加热器产生的热量对激光发生器的损害。激光发生器照射一束激光束穿过设置在石英板上的一个传送器，从而减少了一束激光束的能量损失。如本发明所述，通过一个单独的混合物扩散方法同时得到发射极层的一个低扩散层和一个高扩散区域，因此不需要额外增加形成高扩散区域的步骤。因此，一个制备太阳能电池的方法不仅简单，并且制备时间很短，从而提高了产率。此外，还在一块底板上形成了均勻的发射极层和高扩散区域，从而不仅减少了底板的错误率，还可以制备光电换能效率很高的高质量太阳能电池。虽然本发明通过
了某一优选的实施例，但是应该理解为本领域的技术人员可以在不超出本发明权利要求的原理和范围内做各种变化。
权利要求
1.一种扩散设备，其用于形成一种太阳能电池上的选择性发射极，该设备包括一个扩散腔，其一端设有一个入口，另一端设有一个出口 ；一个传送器，其将表面被蚀刻有纹理，并且涂覆了一种混合物溶液的硅底板传送到扩散腔中；一个加热器，其产生一个第一热能，并在硅底板被送入扩散腔中时，将该第一热能注入到硅底板上已经涂覆有混合物溶液的整个表面上；以及一个激光发生器，其将一束激光束照射到硅底板表面上的一部分区域内或多个固定区域内，其特征在于第一热能使混合物溶液在硅底板上进行扩散，结果形成一个发射极层，而第二热能使混合物溶液在发射极层的部分区域或多个固定区域内进行进一步的扩散，结果形成一个或多个选择性发射极区，第二热能包括第一热能和激光束产生的第三热能，并且第二热能产生的温度等于第一热能和第三热能产生的温度之和。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述的传送器包括一根安装在硅底板上的传送带；和多个循环传送带的旋转辊，这样安装在传送带上的硅底板以一个预定的速度从扩散腔的入口传送到出口，其特征在于传送带包括一种金属网。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于加热器包括一种非接触式辐射加热器。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于扩散腔中的加热器以一个预定的间距设置在传送带的周围。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述的激光发生器安装在扩散腔的外面，其将一束激光束照射在硅底板表面上的一部分区域内或多个预定区域内，并且安装多根管，使每一根管都穿过扩散腔的一部分上表面和加热器的一部分上表面，并朝向传送带。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于安装多根排气管，使每一根管都穿过扩散腔的一部分上表面和加热器的一部分上表面，并伸出到扩散腔的外面。
7.如权利要求2所述的设备，其特征在于安装在传送带的硅底板，其表面上有部分区域或多个预定区域内被额外涂覆了混合物溶液。
8.如权利要求2所述的设备，其特征在于扩散腔中的加热器包括多条非接触式加热线，它们分别与传送带之间的距离为同一预定距离，并且它们均安装在传送带的上面和下面，并且多个非接触式加热线相互之间以同一预定距离间隔地设置在输送带上，并分别与传送带成直角。
9.如权利要求2所述的设备，其特征在于所述的扩散腔包括至少一块石英板，该石英板上至少设有一个穿孔；一个加热器，其安装在上述至少一块石英板的四周，其中该石英板的顶部未安装至少一个穿孔；和一个框架，其包括一个与入口、出口均连通的第一预定空间和一个设置在第一预定空间上面的第二预定空间，其特征在于所述的传送带循环穿过入口、第一预定空间和出口，并且从框架内表面伸出的一个支柱用于支撑至少一块石英板和隔热器，并且至少一块石英板和隔热器是设置在第二预定空间内。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于至少一块石英板还包括至少一个传送器，该传送器被至少一个穿孔覆盖，并且传送器是从至少一块石英板的上表面伸出的，其特征在于至少一个传送器包括一个中空的石英管，该石英管底部开口、顶部密封，并且第一预定空间的顶部被第二预定空间中的隔热器和至少一块石英板覆盖密封。所述的激光发生器安装在扩散腔的外面，其将激光束穿过至少一个传送器和至少一个穿孔，照射到硅底板表面上的部分区域或多个预定区域上。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于还包括一个安装在至少一个传送器外表面上的冷却器，用于冷却至少一个被第一热能和第三热能加热了的传送器。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于所述的激光发生器包括一个产生激光束的激光源；一个控制激光束强度和发射程度的光束扩展器；和一个控制激光束照射角度的光学模块，其使激光束穿过光束扩展器，传送到至少一个传送器中，并被分解成与传送器相对应的数量。
全文摘要
本发明提供了制备一种太阳能电池上的选择性发射极的方法和一种扩散设备的方法。该方法包括蚀刻一块硅底板使其表面产生纹理，在硅底板的表面上涂覆一种混合物溶液，将一种第一热能注入到已经涂覆了混合物溶液的硅底板的整个表面上，并且在向硅底板的整个表面上注入该第一热能的同时，用一束激光束照射硅底板上的部分区域，从而向其注入一种第二热能。
文档编号H01L31/18GK102386280SQ20111033783
公开日2012年3月21日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年2月5日
发明者朴胜一, 李万根, 许闰成 申请人:Snt能源技术有限公司