一种激光掺杂选择性发射结及其制作方法与流程

本申请涉及太阳电池技术领域，特别是涉及一种激光掺杂选择性发射结及其制作方法。

背景技术：

太阳电池是一种可以将太阳能转换成电能的光伏组件，为社会提供所需的能源，有效缓解能源短缺和环境污染方面的问题。为了提高太阳电池的光电转换效率，激光掺杂选择性发射结技术被越来越多的光伏企业引用。

激光掺杂选择性发射结的轻掺杂高方阻区域要求要有较低的表面浓度。激光选择性局部照射后，被照射的区域形成重掺杂低方阻区域，被照射的区域的磷杂质重新分布。由于缺少足够多的额外的磷杂质源，这种磷杂质重新分布的结果导致表面浓度降低，见图1的磷杂质浓度分布曲线图。激光掺杂后的发射结的方阻只能降低20-50ohm/sq之间，即从原来的100-150ohm/sq降低至80-100ohm/sq。

可见，激光掺杂选择性发射结被照射区域和未被照射区域存在极强的关联性，能独立地控制激光掺杂选择性发射结的被照射区域的表面浓度和未被照射区域的表面浓度。然而，为了进一步降低太阳电池的金属电极和被照射区域之间的接触电阻，提升太阳电池的填充因子，又要求与金属电极接触的被照射区域磷浓度尽可能地提高。这样就限制了太阳电池转换效率的提升。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种激光掺杂选择性发射结及其制作方法，以实现独立地控制激光掺杂选择性发射结的被照射区域的表面浓度和未被照射区域的表面浓度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种激光掺杂选择性发射结的制作方法，包括：

对初步扩散发射结进行局部激光照射，以得到预处理发射结；

去除所述预处理发射结表面的掺杂源，以得到二次处理发射结；

利用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向对所述二次处理发射结的表面进行腐蚀，腐蚀高度为预设高度，以得到激光掺杂选择性发射结。

可选的，所述沿激光照射方向对所述二次处理发射结进行腐蚀包括：

沿激光照射方向对所述二次处理发射结的表面均匀地进行腐蚀。

可选的，所述预设高度的取值范围为20nm-150nm，包括端点值。

可选的，所述预设质量分数的取值范围为1‰-5％，包括端点值。

可选的，所述碱溶液的温度取值范围为15℃-50℃，包括端点值。

可选的，所述沿激光照射方向对所述二次处理发射结的表面进行腐蚀时，腐蚀时间的取值范围为10s-5min，包括端点值。

可选的，当所述掺杂源为磷硅玻璃时，所述去除所述预处理发射结表面的掺杂源，以得到二次处理发射结包括：

用氢氟酸溶液去除所述预处理发射结表面的磷硅玻璃，以得到二次处理发射结，所述氢氟酸溶液的质量分数取值范围为0.5％-5％，包括端点值。

可选的，在所述利用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向对所述二次处理发射结进行腐蚀，腐蚀高度为预设高度，以得到激光掺杂选择性发射结之后还包括：

在所述激光掺杂选择性发射结腐蚀后的表面形成预设厚度的氧化层。

可选的，所述在所述激光掺杂选择性发射结腐蚀后的表面形成预设厚度的氧化层包括：

利用紫外光臭氧照射或者双氧水溶液，在所述激光掺杂选择性发射结腐蚀后的表面形成预设厚度的氧化层，其中，双氧水溶液的质量分数取值范围为5％-20％，包括端点值。

本申请还提供一种激光掺杂选择性发射结，包括上述任一种制作方法得到的激光掺杂选择性发射结。

本申请所提供的激光掺杂选择性发射结的制作方法，通过对初步扩散发射结进行局部激光照射，以得到预处理发射结；去除所述预处理发射结表面的掺杂源，以得到二次处理发射结；利用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向对所述二次处理发射结的表面进行腐蚀，腐蚀高度为预设高度，以得到激光掺杂选择性发射结。本申请中先对初步扩散发射结进行局部激光照射，得到预处理发射结，预处理发射结的被照射区域表面掺杂浓度高于未被照射区域，然后去除预处理发射结表面的掺杂源，得到二次处理发射结，再用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向将二次处理发射结的表面腐蚀掉预设高度，得到激光掺杂选择性发射结，由于腐蚀掉预设高度，导致激光掺杂选择性发射结未被照射区域表面的掺杂浓度降低，而被照射区域表面的掺杂浓度仍然较高，即实现激光掺杂选择性发射结不同区域表面的掺杂浓度独立调节，使得太阳电池的开路电压和短路电池得到进一步提升，同时由于被照射区域表面的掺杂浓度较高，有助于提升太阳电池的填充因子，使得太阳电池的转换效率得到充分提升。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为发射结的轻掺杂高方阻区域以及重掺杂低方阻区域的磷杂质浓度分布图；

图2为本申请实施例所提供的激光掺杂选择性发射结的制作方法的一种流程图；

图3为本申请实施例所提供的激光掺杂选择性发射结的制作方法的另一种流程图；

图4为本申请中激光掺杂选择性发射结未被照射区域以及被照射区域的磷杂质浓度分布图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在太阳电池生产工艺流程中，激光掺杂这一工序处在磷扩散工序和背面刻蚀工序之间。激光掺杂选择性发射结技术在磷扩散后的轻掺杂高方阻的发射结上进行选择性地局部激光照射，被激光照射的区域形成重掺杂低方阻的发射结区域。重掺杂低方阻的发射结区域作为太阳电池的金属电极接触区，有助于降低发射结和金属电极的接触电阻，从而降低太阳电池的串联电阻、提高填充因子。

正如背景技术部分所述，激光掺杂选择性发射结被照射区域和未被照射区域存在极强的关联性，能独立地控制激光掺杂选择性发射结的被照射区域的表面浓度和未被照射区域的表面浓度。然而，为了进一步降低太阳电池的金属电极和被照射区域之间的接触电阻，提升太阳电池的填充因子，又要求与金属电极接触的被照射区域磷浓度尽可能地提高。这样就限制了太阳电池转换效率的提升。

有鉴于此，本申请提供了一种激光掺杂选择性发射结的制作方法，请参考图2，图2为本申请实施例所提供的激光掺杂选择性发射结的制作方法的一种流程图，该方法包括：

步骤s101：对初步扩散发射结进行局部激光照射，以得到预处理发射结。

具体的，用激光对初步扩散发射结的局部区域进行照射，得到预处理发射结。

需要说明的是，本申请实施例中初步扩散发射结为磷扩散得到的初步扩散发射结，但是本实施例对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，还可以选择其他种类的掺杂元素进行扩散，得到初步扩散发射结。

还需要说明的是，本实施例中对初步扩散发射结的表面浓度不做具体限定，根据实际情况而定。

可选的，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，初步扩散发射结的表面浓度在3×10²⁰/cm³以上。

步骤s102：去除所述预处理发射结表面的掺杂源，以得到二次处理发射结。

步骤s103：利用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向对所述二次处理发射结的表面进行腐蚀，腐蚀高度为预设高度，以得到激光掺杂选择性发射结。

本申请实施例中，碱溶液具体为氢氧化钠(naoh)溶液，溶液可使用有机添加剂体系，但是，本实施例对此并不做限定，在本申请的另一个实施例中，碱溶液为氢氧化钾(koh)溶液，溶液可使用有机添加剂体系。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述预设高度的取值范围为20nm-150nm，包括端点值，以避免腐蚀高度太小，使激光掺杂选择性发射结被照射区域的表面浓度与未被照射区域的表面浓度均与预处理发射结表面浓度接近，即两者浓度相差太小，导致太阳电池转换效率的提升有限，同时避免腐蚀高度太大，导致二次处理发射结被照射区域的表面浓度与未被照射区域的表面浓度均较小，同样限制太阳电池光电转换效率的提升。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述预设质量分数的取值范围为1‰-5％，包括端点值，以避免碱溶液的预设质量分数太小，对二次处理发射结腐蚀时间太长，导致整个工艺时间延长，效率低，同时避免碱溶液的预设质量分数太大，对二次处理发射结腐蚀时，速度过快，不利于很好地掌控腐蚀过程，影响激光掺杂选择性发射结品质。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述碱溶液的温度取值范围为15℃-50℃，包括端点值，避免碱溶液的温度过低或者过高，因为碱溶液的温度过低或过高，均影响得到的激光掺杂选择性发射结的质量。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述沿激光照射方向对所述二次处理发射结的表面进行腐蚀时，腐蚀时间的取值范围为10s-5min，包括端点值，避免腐蚀时间太短，激光掺杂选择性发射结被照射区域的表面浓度与未被照射区域的表面浓度均较大，不利于太阳电池光电转换效率的提高，同时避免腐蚀时间太长，导致腐蚀高度太大，激光掺杂选择性发射结被照射区域的表面浓度与未被照射区域的表面浓度均较小，太阳电池光电转换效率的提升有限。

具体的，在本申请的一个实施例中，当所述掺杂源为磷硅玻璃时，所述去除所述预处理发射结表面的掺杂源，以得到二次处理发射结包括：

用氢氟酸溶液去除所述预处理发射结表面的磷硅玻璃，以得到二次处理发射结，所述氢氟酸溶液的质量分数取值范围为0.5％-5％，包括端点值。

本申请所提供的激光掺杂选择性发射结的制作方法，通过对初步扩散发射结进行局部激光照射，以得到预处理发射结；去除所述预处理发射结表面的掺杂源，以得到二次处理发射结；利用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向对所述二次处理发射结的表面进行腐蚀，腐蚀高度为预设高度，以得到激光掺杂选择性发射结。本申请中先对初步扩散发射结进行局部激光照射，得到预处理发射结，预处理发射结的被照射区域表面掺杂浓度高于未被照射区域，然后去除预处理发射结表面的掺杂源，得到二次处理发射结，再用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向将二次处理发射结的表面腐蚀掉预设高度，得到激光掺杂选择性发射结，由于腐蚀掉预设高度，导致激光掺杂选择性发射结未被照射区域表面的掺杂浓度降低，而被照射区域表面的掺杂浓度仍然较高，即实现激光掺杂选择性发射结不同区域表面的掺杂浓度独立调节，使得太阳电池的开路电压和短路电池得到进一步提升，同时由于被照射区域表面的掺杂浓度较高，有助于提升太阳电池的填充因子，使得太阳电池的转换效率得到充分提升。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述沿激光照射方向对所述二次处理发射结进行腐蚀包括：

沿激光照射方向对所述二次处理发射结的表面均匀地进行腐蚀，使得到的激光掺杂选择性发射结表面平整，未被照射区域的表面浓度几乎相等，被照射区域的表面浓度也几乎相等，激光掺杂选择性发射结的品质较高。

请参考图3，图3为本申请实施例所提供的激光掺杂选择性发射结的制作方法的另一种流程图。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述利用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向对所述二次处理发射结进行腐蚀，腐蚀高度为预设高度，以得到激光掺杂选择性发射结之后还包括：

步骤s204：在所述激光掺杂选择性发射结腐蚀后的表面形成预设厚度的氧化层。

其中，氧化层具体物质为二氧化硅(sio2)，形成氧化层后，可以使激光掺杂选择性发射结能够继续用于背面刻蚀等后续太阳电池制备工序。

可选的，在申请的一个实施例中，在所述激光掺杂选择性发射结腐蚀后的表面形成氧化层时，将预设厚度控制在1nm-5nm之间，包括端点值，避免氧化层预设厚度太小，导致氧化层的亲水性差，同时避免氧化层预设厚度太大，所需时间长，导致整个工艺时间长，效率低。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述在所述激光掺杂选择性发射结腐蚀后的表面形成预设厚度的氧化层包括：

利用紫外光臭氧照射或者双氧水溶液，在所述激光掺杂选择性发射结腐蚀后的表面形成预设厚度的氧化层，其中，双氧水溶液的质量分数取值范围为5％-20％，包括端点值。

下面以一具体情况对本申请激光掺杂选择性发射结制作方法进行进一步阐述。

以磷硅玻璃为掺杂源，在780℃-860℃下，磷扩散后得到表面浓度在3×10²⁰/cm³以上的初步扩散发射结，然后用激光选择性局部照射初步扩散发射结得到预处理发射结，预处理发射结被照射区域(重掺杂低方阻区域)的磷杂质浓度重新分布，表面浓度保持在2.8×10²⁰/cm³以上；再用质量分数为0.5-5％的氢氟酸溶液去除预处理发射结表面的磷硅玻璃，得到二次处理发射结；最后用质量分数为1‰-5％、温度为15℃-50℃的naoh溶液均匀腐蚀二次处理发射结表面，腐蚀时间为10s-5min，腐蚀高度为20nm-150nm，得到激光掺杂选择性发射结，激光掺杂选择性发射结未被照射区域(轻掺杂低方阻区域)表面浓度在1.5×10²⁰/cm³以下，激光掺杂的发射结被照射区域的表面浓度仍保持在2.5×10²⁰/cm³以上，如图4所示。

本申请实施例还提供一种激光掺杂选择性发射结，包括上述任意一种激光掺杂选择性发射结制作方法实施例中得到的激光掺杂选择性发射结。

本申请所提供的激光掺杂选择性发射结，由先对初步扩散发射结进行局部激光照射，得到预处理发射结，预处理发射结的被照射区域表面掺杂浓度高于未被照射区域，然后去除预处理发射结表面的掺杂源，得到二次处理发射结，再用预设质量分数的碱溶液，沿激光照射方向将二次处理发射结的表面腐蚀掉预设高度，得到激光掺杂选择性发射结。由于腐蚀掉预设高度，导致激光掺杂选择性发射结未被照射区域表面的掺杂浓度降低，而被照射区域表面的掺杂浓度仍然较高，即实现激光掺杂选择性发射结不同区域表面的掺杂浓度独立调节，使得太阳电池的开路电压和短路电池得到进一步提升，同时由于被照射区域表面的掺杂浓度较高，有助于提升太阳电池的填充因子，使得太阳电池的转换效率得到充分提升。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的激光掺杂选择性发射结及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。