CN109686816B - 钝化接触n型太阳电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钝化接触N型太阳电池的制备方法，包括：对基体进行硼扩散，以在所述基体的正面形成发射结，且硼扩散后，所述基体的背面形成有背面硼扩散层，所述发射结上形成有硼硅玻璃层；去除所述背面硼扩散层；在所述基体的背面形成背面氧化层；在所述背面氧化层的与所述基体相背的一侧形成背面多晶硅，同时，所述硼硅玻璃层的与所述基体相背的一侧也绕镀有正面多晶硅；对所述背面多晶硅进行掺杂，得到掺杂层；依次分别去除所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层，且所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层分别利用不同的溶液去除；本发明可降低去除正面多晶硅时对硼硅玻璃层下发射极造成的损伤，起到保护作用，有利于提高太阳电池发电性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能领域，尤其涉及一种钝化接触N型太阳电池的制备方法。
背景技术
近年来，钝化接触技术在晶体硅太阳电池领域受到了广泛关注，其中德国Fraunhofer采用的隧穿氧化层钝化接触技术制备的电池效率达到25.7％。钝化接触结构一般采用遂穿二氧化硅层、以及叠加在遂穿二氧化层上的多晶硅薄膜组成，该电池结构不但可以钝化电池表面同时也能降低金属接触区域的复合。因此，太阳电池与钝化接触技术相结合，是一个非常有前景的发展方向。
在制备钝化接触结构时，LPCVD法制备的多晶硅薄膜，由于具有生长速度快、成膜致密、均匀性好和装片容量大得到广泛应用。目前使用LPCVD制备多晶硅薄膜时，正面发射结会不可避免产生多晶硅薄膜绕镀问题，由于多晶硅吸收系数较大，影响电池的性能；因此采用LPCVD设备制备多晶硅薄膜一般需要增加绕镀清洗工艺，由于正面多晶硅分布的不均匀，因此用化学方法去除绕镀的多晶硅时也会对发射结造成一定的破坏，降低电池效率。
发明内容
本发明提供一种钝化接触N型太阳电池的制备方法，以解决去除绕镀的多晶硅时对发射结造成破坏的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种钝化接触N型太阳电池的制备方法，包括：
对基体进行硼扩散，以在所述基体的正面形成发射结，且硼扩散后，所述基体的背面形成有背面硼扩散层，所述发射结上形成有硼硅玻璃层；
去除所述背面硼扩散层；
在所述基体的背面形成背面氧化层；
在所述背面氧化层的与所述基体相背的一侧形成背面多晶硅，同时，所述硼硅玻璃层的与所述基体相背的一侧也绕镀有正面多晶硅；
对所述背面多晶硅进行掺杂，得到掺杂层；
依次分别去除所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层，且所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层分别利用不同的溶液去除；
在所述掺杂层的与所述背面氧化层相背的一侧形成背面钝化层，在所述发射结的与所述基体相背的一侧形成正面钝化层；
在所述背面钝化层的与所述掺杂层相背的一侧形成背面金属电极，在所述正面钝化层的与所述发射极相背的一侧形成正面金属电极，所述背面金属电极与所述掺杂层欧姆连接，所述正面金属电极与所述发射极欧姆连接。
可选的，所述背面硼扩散层是利用湿法刻蚀设备去除的。
可选的，所述硼扩散的扩散温度的取值范围为950-1000℃，扩散时间的取值范围为1.5-2.5小时。
可选的，所述依次分别去除所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层，包括：
利用HF与HNO3的混合溶液去除所述正面多晶硅；
利用HF溶液去除所述硼硅玻璃层。
可选的，所述发射结的方阻的取值范围为40-150ohm/sq。
可选的，所述硼扩散的硼源包括三溴化硼。
可选的，所述对基体进行硼扩散，以在所述基体的正面形成发射结之前，还包括：
将所述基体的正面和/或背面处理为金字塔结构。
可选的，所述正面钝化层和/或所述背面钝化层为叠层膜。
可选的，所述叠层膜为以下任意之一：
SiO2与SiNx的叠层膜；
Al2O3与SiNx的叠层膜；
SiO2、Al2O3与SiNx的叠层膜。
可选的，对所述背面多晶硅进行掺杂，得到掺杂层，包括：
对所述背面多晶硅进行离子注入，并在注入后进行退火处理，以形成所述掺杂层。
本发明提供的钝化接触N型太阳电池的制备方法中，所述发射结上形成有硼硅玻璃层并在正面多晶硅去除之前均保留该硼硅玻璃层，进而，针对绕镀到正面的正面多晶硅，在依次分别去除所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层时，由于硼硅玻璃层的存在，且所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层分别利用不同的溶液去除，可降低去除正面多晶硅时对硼硅玻璃层下发射极造成的损伤，起到保护作用，有利于提高太阳电池发电性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中钝化接触N型太阳电池的制备方法的流程示意图；
图2a是本发明一实施例中步骤S11之前的硅片的结构示意图；
图2b是本发明一实施例中步骤S11之后的硅片的结构示意图；
图2c是本发明一实施例中步骤S12之后的硅片的结构示意图；
图2d是本发明一实施例中步骤S13之后的硅片的结构示意图；
图2e是本发明一实施例中步骤S14之后的硅片的结构示意图；
图2f是本发明一实施例中步骤S15之后的硅片的结构示意图；
图2g是本发明一实施例中步骤S16之后的硅片的结构示意图；
图2h是本发明一实施例中步骤S17之后的硅片的结构示意图；
图2i是本发明一实施例中步骤S18之后的硅片的结构示意图。
附图标记说明：
101-基体；
102-发射结；
103-硼硅玻璃层；
104-背面硼扩散层；
105-背面氧化层；
106-正面多晶硅；
107-背面多晶硅；
108-掺杂层；
109-正面钝化层；
110-背面钝化层；
111-正面金属电极；
112-背面金属电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1是本发明一实施例中钝化接触N型太阳电池的制备方法的流程示意图。
图2a是本发明一实施例中步骤S11之前的硅片的结构示意图；图2b是本发明一实施例中步骤S11之后的硅片的结构示意图。
请参考图1，并结合图2a和图2b，钝化接触N型太阳电池的制备方法，包括：
S11：对基体101进行硼扩散，以在所述基体101的正面形成发射结102，且硼扩散后，所述基体101的背面形成有背面硼扩散层104，所述发射结102上形成有硼硅玻璃层103。
其中的硼扩散，可以为：利用硼源在高温条件下对硅片进行扩散，通过该硼扩散，可在正面形成发射结102，同时还会形成以上所涉及的背面硼扩散层104与硼硅玻璃层103。
进而，本实施例可利用硼硅玻璃层103为发射结102提供保护。
其中一种实施方式中，所述硼扩散的硼源可以包括三溴化硼，所述硼扩散的扩散温度的取值范围为950-1000℃，扩散时间的取值范围为1.5-2.5小时，所述发射结的方阻的取值范围为40-150ohm/sq。
其中的基体101，可理解为N型硅片基体，即N型晶体硅，其电阻率的取值范围可以为0.5-10欧姆·厘米。
其中一种实施方式中，在步骤S11之前，还可包括：将所述基体101的正面和/或背面处理为金字塔结构。具体可采用例如氢氧化钠NaOH或者氢氧化钾KOH的碱溶液去除损伤层并制绒，双面形成3-5微米的金字塔绒面。
图2c是本发明一实施例中步骤S12之后的硅片的结构示意图。
请参考图2c，步骤S12：去除所述背面硼扩散层104。
同时，还可包括去除基体101的非正面的任意表面的背面硼扩散层。
其中一种实施方式中，所述背面硼扩散层104是利用湿法刻蚀设备去除的。
具体的，可利用湿法刻蚀设备通过湿法刻蚀去除背面的背面硼扩散层104，湿法刻蚀设备可实现单面清洗、刻蚀，刻蚀深度可以为1.5～3微米，在刻蚀工艺中需要保留正面的硼硅玻璃层102。
具体实施过程中，该背面硼扩散层104可包括硼硅玻璃层和硼掺杂层。
图2d是本发明一实施例中步骤S13之后的硅片的结构示意图。
请参考图2d，步骤S13：在所述基体101的背面形成背面氧化层105。
该背面氧化层105可以为超薄氧化层，具体可以理解为隧穿氧化层，其厚度的取值范围可以为1～2纳米。
具体实施过程中，可利用生长遂穿氧化层的方法形成该背面氧化层105，该生长方式可以为热氧化、硝酸氧化、臭氧氧化等。
图2e是本发明一实施例中步骤S14之后的硅片的结构示意图。
S14：在所述背面氧化层105的与所述基体101相背的一侧形成背面多晶硅107，同时，所述硼硅玻璃层103的与所述基体101相背的一侧也绕镀有正面多晶硅106。
其中多晶硅的制备方式，可以采用低压化学气相沉积法LPCVD沉积多晶硅薄膜。该LPCVD，具体可以为Low Pressure Chemical Vapor Deposition。
具体实施过程中，可以利用LPCVD设备在背面氧化层的基础上生长本征多晶硅层，该背面多晶硅106的厚度的取值范围可以为100-300纳米。
图2f是本发明一实施例中步骤S15之后的硅片的结构示意图。
S15：对所述背面多晶硅107进行掺杂，得到掺杂层108。
其中一种实施方式中，步骤S15可以包括：对所述背面多晶硅107进行离子注入，并在注入后进行退火处理，以形成所述掺杂层108。
具体可以利用离子注入技术对背面多晶硅107进行掺杂，其中离子注入能量为5-10keV，注入计量为1×1015～1×1016。对离子注入后的硅片进行退火处理时，退火温度的取值范围可以为850-900℃，该退火处理也可理解为通过退火工艺对掺杂源激活。
本实施例中，掺杂层108与背面氧化层105可组成钝化接触结构，钝化背表面和金属接触区域，提升电池的效率。
图2g是本发明一实施例中步骤S16之后的硅片的结构示意图。
S16：依次分别去除所述正面多晶硅106与所述硼硅玻璃层103，且所述正面多晶硅106与所述硼硅玻璃层103分别利用不同的溶液去除。
具体可以包括：利用HF与HNO3的混合溶液去除所述正面多晶硅106；利用HF溶液去除所述硼硅玻璃层103。
在去除正面多晶硅106时，可通过单面刻蚀设备，并利用HF与HNO3的混合溶液作为刻蚀溶液，对正面绕镀的正面多晶硅106进行刻蚀。在该过程中，硼硅玻璃层103可对发射结102进行保护，降低该混合溶液以及蚀刻过程对发射结102的破坏。
图2h是本发明一实施例中步骤S17之后的硅片的结构示意图。
S17：在所述掺杂层108的与所述背面氧化层105相背的一侧形成背面钝化层110，在所述发射结102的与所述基体101相背的一侧形成正面钝化层109。
其中一种实施方式中，所述正面钝化层109和/或所述背面钝化层110为叠层膜。具体的，所述叠层膜可以为以下任意之一：
SiO2与SiNx的叠层膜；
Al2O3与SiNx的叠层膜；
SiO2、Al2O3与SiNx的叠层膜。
其中氧化硅SiO2可采用浓硝酸氧化硅片或者热氧化生长氧化硅钝化表面；氧化铝Al2O3可采用原子层沉积方式制备；SiNx可采用等离子体增强化学气相沉积PECVD沉积。
图2i是本发明一实施例中步骤S18之后的硅片的结构示意图。
S18：在所述背面钝化层110的与所述掺杂层108相背的一侧形成背面金属电极112，在所述正面钝化层109的与所述发射极102相背的一侧形成正面金属电极111，所述背面金属电极112与所述掺杂层108欧姆连接，所述正面金属电极111与所述发射极102欧姆连接。
该步骤S18的过程可参照领域内形成金属电极的任意方式实现。
其中一种实施方式中，具体可采用丝网印刷的方式在硅片的正面印刷例如Ag/Al浆料的材料，形成正面金属电极111，并在背面印刷Ag浆料，形成背面金属电极112，同时，可采用共烧结的进行烧结形成欧姆接触，以实现欧姆连接。
综上所述，本实施例提供的钝化接触N型太阳电池的制备方法中，所述发射结上形成有硼硅玻璃层并在正面多晶硅去除之前均保留该硼硅玻璃层，进而，针对绕镀到正面的正面多晶硅，在依次分别去除所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层时，由于硼硅玻璃层的存在，且所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层分别利用不同的溶液去除，可降低去除正面多晶硅时对硼硅玻璃层下发射极造成的损伤，起到保护作用，有利于提高太阳电池发电性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种钝化接触N型太阳电池的制备方法，其特征在于，包括：
对基体进行硼扩散，以在所述基体的正面形成发射结，且硼扩散后，所述基体的背面形成有背面硼扩散层，所述发射结上形成有硼硅玻璃层；
去除所述背面硼扩散层；
在所述基体的背面形成背面氧化层；
在所述背面氧化层的与所述基体相背的一侧形成背面多晶硅，同时，所述硼硅玻璃层的与所述基体相背的一侧也绕镀有正面多晶硅；
对所述背面多晶硅进行掺杂，得到掺杂层；
依次分别去除所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层，且所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层分别利用不同的溶液去除；
在所述掺杂层的与所述背面氧化层相背的一侧形成背面钝化层，在所述发射结的与所述基体相背的一侧形成正面钝化层；
在所述背面钝化层的与所述掺杂层相背的一侧形成背面金属电极，在所述正面钝化层的与所述发射结相背的一侧形成正面金属电极，所述背面金属电极与所述掺杂层欧姆连接，所述正面金属电极与所述发射结欧姆连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背面硼扩散层是利用湿法刻蚀设备去除的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硼扩散的扩散温度的取值范围为950-1000℃，扩散时间的取值范围为1.5-2.5小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次分别去除所述正面多晶硅与所述硼硅玻璃层，包括：
利用HF与HNO3的混合溶液去除所述正面多晶硅；
利用HF溶液去除所述硼硅玻璃层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射结的方阻的取值范围为40-150ohm/sq。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述硼扩散的硼源包括三溴化硼。
7.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述对基体进行硼扩散，以在所述基体的正面形成发射结之前，还包括：
将所述基体的正面和/或背面处理为金字塔结构。
8.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述正面钝化层和/或所述背面钝化层为叠层膜。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述叠层膜为以下任意之一：
SiO2与SiNx的叠层膜；
Al2O3与SiNx的叠层膜；
SiO2、Al2O3与SiNx的叠层膜。
10.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述背面多晶硅进行掺杂，得到掺杂层，包括：
对所述背面多晶硅进行离子注入，并在注入后进行退火处理，以形成所述掺杂层。
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