一种空穴选择性钝化接触电池的制备方法与流程

本发明属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种空穴选择性钝化接触电池的制备方法。

背景技术：

随着平价上网的需求越演越烈，高效电池成为了发展的趋势。尤其是现如今的n-topcon电池越来越火。但如何让n-topcon电池的效率更上一个台阶，又成为了研发的重点。其中硼扩散作为p+层掺杂的一个重要手段广泛应用于n高效太阳能电池，常用的方式是携带气体硼源进入炉管进行单一的硼掺杂，而对于空穴选择性钝化技术制备流程层次不齐。常规硼扩散工艺为满足与金属电极形成良好的欧姆接触，方阻偏低，从而导致非金属电极接触区域复合偏高，使得电池开路电压和短路电流受到限制。

常规隧穿氧化钝化电池的制备方法，如图2所示：双面制绒、硼掺杂p+层、背面形貌、微晶硅沉积、磷掺杂退火、绕镀清洗、钝化、丝网，此效率受到正面饱和区电流密度以及金属复合的影响较大，效率仅23-23.5%。

空穴选择性钝化接触电池结构，如图1所示，以n型高少子寿命的硅片作为基体（1），正面依次为轻掺杂p+层（2），遂穿氧化层（3），高掺杂多晶硅p++层（4），氧化铝钝化（5），氮化硅钝化层（6）,p++电极（7）；背面依次为遂穿氧化层（8），磷掺杂n+层（9），n+电极（10）。常规正面选择性钝化接触电池的制备方法，如图3所示：双面制绒、正面微晶硅、硼掺杂p++层及退火、正面细栅线图形、利用刻蚀的方式去除非掩膜区域、硼掺杂形成轻扩区域、背面形貌、微晶硅沉积、磷掺杂退火、绕镀清洗、钝化、丝网，此电池较常规隧穿氧化钝化电池效率上有所提升，但流程过于复杂化，不利于产业化。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种针对空穴选择性钝化接触电池的新型制备方法，其制备流程简易方便，同时可有效的提升电池效率，且适合批量化生产。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种空穴选择性钝化接触电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）双面制绒；

（2）硼掺杂：利用化学气相沉积或者旋涂的方式进行无氧推进形成高表面浓度浅结的硼掺杂；

（3）背面形貌；

（4）沉积微晶硅：采用lpcvd/pecvd/pvd的方式双面生长隧穿层及微晶硅；

（5）制备细栅线图形：利用掩膜的方式形成细栅图形；

（6）形成轻掺杂p+层：利用酸刻蚀的方式去除非掩膜区域的微晶硅并刻蚀硼掺杂区域形成p+层，再用酸洗方式去除氧化层；

（7）形成高掺杂多晶硅p++层及n+层：通过热氧化后进行磷掺杂或者旋涂的方式经过高温退火分别形成了高掺杂多晶硅p++层及n+层；

（8）清洗；

（9）钝化；

（10）丝网印刷。

作为本发明的进一步改进：步骤（2）具体操作为：使用bcl3：o2=1：2-9的流量比例进行预沉积温度800-850℃，时间20-30min，而后在950℃-1000℃氮气保护下进行无氧推进。

该步骤中采用无氧化硼扩散工艺，可有效的制取高表面浓度，浅结的结构，并为空穴钝化接触提供了前提。

为了最终达到空穴钝化接触区域的高表面浓度，步骤（2）中所述高表面浓度浅结的硼掺杂为：表面浓度为5e19-1e20atoms/cm3，结深为0.3-0.6um。

作为本发明的进一步改进：步骤（7）中所述高温退火温度不高于900℃。这样不会对轻掺杂的p+层产生任何的影响，同时空穴钝化层可以实现反掺杂形成高表面浓度结构。

本发明的原理为：通过控制硼掺杂工艺获取无硼硅玻璃的高表面浓度浅结结型，采用双面微晶硅的沉积，省去多晶硅绕镀去除的工艺流程，之后利用硼在低温退火的多晶硅层中具有反掺杂功能，一方面形成了背面的电子钝化接触，另一方面也形成了空穴层的钝化接触。

本发明的优点在于：

1、采用无氧化硼扩散工艺，可有效的制取高表面浓度，浅结的结构，并为空穴钝化接触提供了前提，最终达到空穴钝化接触区域的高表面浓度，有效地降低金属复合饱和电流，同时改善了接触，轻掺杂区域的低表面浓度，浅结的结构。

2、通过调节硼的掺杂曲线，同时利用硼在微晶硅的反掺杂特点，在低温处理中形成了空穴选择性钝化的接触，不仅拥有较高表面浓度浅结的结构，可有效地提升电池的开路电压和短路电流；同时由于是空穴钝化接触，可有效的改善欧姆接触，提升填充因子。

3、简化了工艺流程，降低了重掺杂区域与金属电极的金属复合，提升了轻掺杂区域硼的有效利用，进而提升电池的开路电压、短路电流和填充因子，从而获得高效率的电池，适合批量化生产。

附图说明

图1为空穴选择性钝化接触电池结构示意图；

图2为常规隧穿氧化钝化电池的制备流程图；

图3为常规正面选择性钝化接触电池的制备流程图；

图4为本发明涉及的电池的制备流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1：本实施例涉及一种空穴选择性钝化接触电池的制备方法，采用高少子寿命的n型硅片作为基底，其电阻率为1ω.cm，少子寿命>1ms，具体制备步骤如下：

（1）双面制绒：于槽式机台里，先采用rca1#（nh3h2o/h2o2)进行预清洗，而后于碱溶液中进行碱制绒；

（2）无氧硼掺杂：利用b源掺杂的方式，采用三氯化硼：氧气流量比为1：6进行预沉积，温度830℃，高温扩散时间25min，而后在980℃下进行无氧化推进，并通入n2进行保护，控制时间100分钟，形成所需的浅结结深及高表面浓度结构，其中表面浓度5e19atoms/cm3,结深0.4um，方阻控制在220ohm，其缩短了工艺时间同时提升了硼掺杂的起始浓度；

（3）背面形貌：利用抛光的方式形成良好的抛光面，同时hf酸洗的方式去除正面的硼硅玻璃；

（4）微晶硅：在管式lpcvd（低压气相化学沉积）内，双面沉积隧穿氧化层及本征微晶硅，氧化层厚度1.5nm，多晶硅厚度200nm；

（5）正面选择性图形：利用喷涂蜡印的方式形成正面se(选择性发射极)图形；

（6）形成轻掺杂p+层：利用hf/hno3溶液进行酸刻蚀去除非掩膜区域的微晶硅并刻蚀硼掺杂区域形成p+层，再用酸洗方式去除氧化层；非掩膜区域的方阻控制在250ohm左右；

（7）形成高掺杂多晶硅p++层及n+层：首先硅片采用双片插的方式插入石英舟内，于管式炉内先生长一层热氧化层，厚度为20nm；而后于850℃进行磷掺杂，退火温度控制在900℃；此温度下对于轻掺杂p+层不会产生任何的影响；同时空穴钝化层可以实现反掺杂。在此步骤中形成了正面p++层其主要利用多晶硅为无掺杂的容器，在900℃高温过程中，轻掺杂p+层的高浓度硼会向无掺杂的多晶硅中扩散，形成平整的硼掺杂浓度，进而形成p++层及背面的n+层；

（8）清洗：利用4%浓度的hf去除正背面的氧化层，仅需酸洗即可，简化了工序；

（9）钝化：利用原子层沉积（ald）技术进行正面钝化氧化铝（alox），厚度控制在8nm；而后对正背面镀氮化硅，厚度控制在83nm，折射率2.0。

（10）丝网印刷，丝网印刷形成p++电极、n+电极，正面采用烧穿型银铝浆浆料，背面为非烧穿型银浆浆料，最终经过800℃烧结工艺温度完成。

本实施例制备的电池经检测：硼扩散轻掺区域高方阻浅结表面浓度<1e19atom/cm3，此可有效提升开路电压和短路电流。重扩区域采用的是空穴钝化接触，结区与金属复合饱和电流密度从1000fa/cm2下降到200-300fa/cm2，有效地提升了开路电压；表面浓度>5e19atom/cm3，比接触电阻从3mhom.cm2降低至1mhom.cm2。最后电池的voc提升>8mv，isc提升>40ma，eta提升>0.3%。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。