CN102983214B - 一种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：(1)表面清洗及织构化、热氧化成氧化硅膜形成掩膜、腐蚀开口形成电极栅线窗口、一次扩散形成栅线下重扩散、去氧化硅膜、二次扩散形成非栅线窗口区域浅扩散、清洗去磷硅玻璃；(2)在硅片的扩散面上热氧化一层氧化硅膜；(3)在上述氧化硅膜上沉积一层高折射率氮化硅膜；(4)在上述高折射率氮化硅膜上沉积一层低折射率氮化硅膜；(5)丝网印刷、烧结。本发明开发了采用由氧化硅膜/高折射率氮化硅膜/低折射率氮化硅膜组成新的减反射膜，使普通的丝网印刷设备的摄像头能识别对位点，解决了现有技术中丝网印刷与腐蚀开口形成电极栅线的对位问题。

Description

一种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法

技术领域

本发明涉及一种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法，属于太阳能技术领域。

背景技术

自进入本世纪以来光伏产业成为了世界上增长最快的高新技术产业。在各类太阳能电池中，晶体硅（单晶、多晶）太阳能电池占有极其重要的地位，目前占据了光伏市场75%以上的份额。晶体硅太阳能电池利用p-n结的光生伏特效应实现光电转换，从发展的观点来看，晶体硅太阳能电池在未来很长的一段时间仍将占据主导地位。

现有的晶体硅太阳能电池的制造流程为：表面清洗及织构化、扩散、清洗刻蚀去边、镀减反射膜、丝网印刷、烧结形成欧姆接触、测试。这种商业化晶体硅电池制造技术相对简单、成本较低，适合工业化、自动化生产，因而得到了广泛应用。其中，扩散是核心工艺；传统的扩散工艺在发射极区域要么出现较高的接触电阻，要么会出现比较严重的死层问题，而仅仅通过调整一步扩散工艺的制程是无法同时解决接触电阻和死层的问题，所以传统的扩散工艺限制了短路电流、开路电压、填充因子和效率的提高。

为了同时兼顾开路电压、短路电流和填充因子的需要，选择性发射极太阳电池是非常理想的选择，即在电极接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂。这样的结构会增加短波响应和降低表面复合，同时减少前电极与发射区的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，最终提高转换效率。

现有技术中，制备选择性发射结晶体硅太阳电池的一般流程为：表面清洗及织构化、热氧化成氧化硅膜形成掩膜、腐蚀开口形成电极栅线窗口、一次扩散形成栅线下重扩散、去氧化硅膜、二次扩散形成非栅线窗口区域浅扩散、清洗去磷硅玻璃、沉积减反射膜、丝网印刷、烧结形成欧姆接触、测试。上述制备方法已经被人们广泛应用于制备高效太阳能电池中，也取得了非常好的太阳能电池效率，但它也存在一个非常难解决的问题，那就是丝网印刷与腐蚀开口形成电极栅线的对位问题。由于通过腐蚀开口形成电极栅线窗口经过沉积减反射膜（通常是氮化硅膜）后腐蚀印记非常不明显，丝网印刷设备的摄像头很难识别对位点（如现在baccini丝网印刷机器），经常出现丝网印刷栅线与腐蚀开口形成电极栅线窗口之间偏移，从而直接影响到电池的转换效率，同时也使太阳能电池的成品率下降。

针对上述问题，现在的方法是通过减少摄像头打分才能通过对位或者更换昂贵的摄像头来实现对位，但这样显然会降低对位精度或者大大增加了成本。

发明内容

本发明目的是提供一种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：

(1) 表面清洗及织构化、热氧化成氧化硅膜形成掩膜、腐蚀开口形成电极栅线窗口、一次扩散形成栅线下重扩散、去氧化硅膜、二次扩散形成非栅线窗口区域浅扩散、清洗去磷硅玻璃；

(2) 在硅片的扩散面上热氧化一层氧化硅膜，其厚度为1.0~4.9 nm；

(3) 在上述氧化硅膜上沉积一层高折射率氮化硅膜，所述高折射率氮化硅膜的膜厚为5.0~9.9 nm，折射率为2.41~2.49；

(4) 在上述高折射率氮化硅膜上沉积一层低折射率氮化硅膜，所述低折射率氮化硅膜的膜厚为55~70 nm，折射率为2.0~2.2；

(5) 丝网印刷、烧结，即可得到选择性发射极晶体硅太阳电池。

上文中，除了步骤(2)至(4)之外，其他步骤均可以采用现有技术。

上述技术方案中，所述步骤(2)中的热氧化的温度为550~799℃，时间为10~30 min，热氧化之后在氮气保护气氛下退火，退火温度为500~800℃，时间为10~70 min。所述热氧化和退火步骤可以整个过程一起完成，不需要单独分开。

本发明利用在选择性发射结太阳能电池中重扩散区域与浅扩散区域的表面磷浓度之间有区别，在这两个区域生长的氧化硅膜厚度有差异，重扩散相对浅扩散区域氧化膜厚点，再经过高、低折射率氮化硅膜将这两个区域的差异放大（高、低折射率氮化硅膜具有增透膜的特点），使得这两个区域的反射率有明显差异，通过设计和工艺调试，可以将重扩散区域反射率增大比较明显而浅扩散区别降低。

由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1．本发明开发了一种新的制备选择性发射极晶体硅太阳电池的方法，采用由氧化硅膜/高折射率氮化硅膜/低折射率氮化硅膜组成新的减反射膜，使得太阳电池的腐蚀开口形成电极栅线窗口区域与非栅线窗口区域的反射率之间具有明显区别，即腐蚀开口形成电极栅线窗口区域的反射率高，而非栅线窗口区域的反射率低，从而使太阳电池的腐蚀开口印记非常清晰，使普通的丝网印刷设备的摄像头能识别对位点，即满足普通丝网印刷摄像头的识别能力，解决了现有技术中丝网印刷与腐蚀开口形成电极栅线的对位问题。

2．本发明在不降低质量而又不需要对现有丝网印刷设备进行任何改进的前提下即可实现良好的对位效果，同时该减反射膜具有很好的减反射效果，有利于选择性发射结太阳能电池的短路电流提升。

3．本发明的制备成本较低，制备时间较短，且可与现有标准电池工艺兼容，具有产业化前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

一种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：

(1) 选用P型硅片，首先对衬底表面清洗及织构化，形成绒面，减少入射光的反射；热氧化成氧化硅膜形成掩膜并进行腐蚀开口形成电极栅线窗口并进行一次扩散形成栅线下重扩散，形成N⁺⁺，再去掩膜的氧化硅膜，二次扩散形成非栅线窗口区域浅扩散，形成N⁺，然后将扩散好的硅片清洗去磷硅玻璃；

(2) 然后沉积减反射膜：先将完成清洗去磷硅玻璃之后的硅片扩散面热氧化一层氧化硅膜，氧化温度为750℃，时间为20 min，氧化膜厚度为2.5 nm，然后在氮气保护气氛下退火，退火温度为600℃，时间为40 min；

(3) 紧接着，在PECVD中在氧化硅膜上沉积一层高折射率氮化硅膜，膜厚为8.0 nm，折射率为2.45，

(4) 然后在高折射率氮化硅膜上再沉积一层低折射率的氮化硅膜，膜厚为62 nm，折射率为2.05；所述高、低折射率的氮化硅膜可以在同一PECVD中完成；

(5) 最后丝网印刷、烧结形成欧姆接触、测试包装。

本发明由氧化硅膜/高折射率氮化硅膜/低折射率氮化硅膜组成的减反射膜，使得选择性发射结太阳能电池的腐蚀开口形成电极栅线窗口区域与非腐蚀开口区域的反射率具有明显区别，腐蚀开口形成电极栅线窗口区域反射率高，满足丝网摄像头的识别能力，而非腐蚀开口区域反射率低，具有很好的减反射膜的作用，有利于选择性发射结太阳能电池的短路电流提升；同时本发明的减反射膜也具有很好的钝化效果，通过退火，能更好的降低氧化膜与硅之间缺陷，还包括扩散带来的硅体内的缺陷，钝化效果更佳明显，有利于选择性发射结太阳能电池的开路电压提升；因此，本发明减反射膜更有利于选择性发射结的太阳能电池的光电转化效率的提升。

Claims (2)

1.一种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1) 表面清洗及织构化、热氧化成氧化硅膜形成掩膜、腐蚀开口形成电极栅线窗口、一次扩散形成栅线下重扩散、去氧化硅膜、二次扩散形成非栅线窗口区域浅扩散、清洗去磷硅玻璃；

(2) 在硅片的扩散面上热氧化一层氧化硅膜，其厚度为1.0~4.9 nm；

(3) 在上述氧化硅膜上沉积一层高折射率氮化硅膜，所述高折射率氮化硅膜的膜厚为5.0~9.9 nm，折射率为2.41~2.49；

(4) 在上述高折射率氮化硅膜上沉积一层低折射率氮化硅膜，所述低折射率氮化硅膜的膜厚为55~70 nm，折射率为2.0~2.2；

(5) 丝网印刷、烧结，即可得到选择性发射极晶体硅太阳电池。

2.根据权利要求1所述的选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的热氧化的温度为550~799℃，时间为10~30 min，热氧化之后在氮气保护气氛下退火，退火温度为500~800℃，时间为10~70 min。