一种n型双面太阳能电池及其制备方法
一种n型双面太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种Ν型双面太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，具有较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标，η型太阳能电池具有光照无衰减，使用寿命长等优点，是高效晶硅太阳能电池一个重要的发展方向，并且由于η型太阳能电池的正负电极均可以制作成常规的Η型栅线电极结构，因此该电池不仅正面可以吸收光，其背表面也能吸收反射和散射光从而产生额外的电力，实现双面发电。
[0003]目前Ν型双面电池的制作工艺大多是采用热扩散的工艺实现发射极和基极的掺杂，制作工艺过程中需要使用掩膜技术实现单面的扩散掺杂，并且还需要边缘刻蚀去除扩散在硅片边缘的硼硅玻璃或磷硅玻璃，防止边缘漏电，因此工艺流程相对较为复杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，该制备方法工艺流程相对较为简单，工艺合理、安全可靠，且成本低。本发明的另一目的是提供一种制备工艺简单、光电转化效率高的Ν型双面太阳能电池。
[0005]本发明提供的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，其技术方案是:
[0006]—种Ν型双面太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
[0007](1)、选择Ν型晶体硅基体，并对Ν型晶体硅基体的前表面作制绒处理；
[0008](2)、利用扩散炉对Ν型晶体硅基体的前表面进行单面硼扩散，在Ν型晶体硅基体的前表面形成带有硼硅玻璃的Ρ+掺杂区域；
[0009](3)、采用湿法刻蚀工艺去除扩散到Ν型晶体硅基体边缘和背表面的硼杂质；
[0010](4)、采用离子注入的方式将磷杂质注入到Ν型晶体硅基体的背表面，然后在退火炉中进行退火激活注入的磷杂质，形成η+掺杂区域；同时在Ν型晶体硅基体的前表面和背表面形成Si02钝化层；
[0011 ] (5)、在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜；
[0012](6)、通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型晶体硅基体的前表面实现与p+掺杂区域金属化接触的P+电极，在N型晶体硅基体的背表面实现与n+掺杂区域金属化接触的N+电极，完成N型双面电池的制作。
[0013]优选地，步骤(1)中所述N型晶体硅基体在使用前先经表面制绒处理，制备出金字塔小绒面;所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的电阻率为0.5?15Ω.cm，厚度为50?300μπι。所述N型单晶硅基体的前表面(受光面)为金字塔状的绒面，硅基体背表面的表面形貌不作限定，制绒面和抛光面均可。
[0014]优选地，制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，然后将N型单晶硅基体用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟，再用去离子水将硅基体漂洗干净。
[0015]优选地，步骤(2)中对Ν型晶体硅基体的前表面采用液态的BBr3硼源进行单面硼扩散，扩散的峰值温度范围为900?1200°C，扩散时间为60?200min，环境气源为N2和02 ；通过将两片N型晶体硅基体以背靠背的方式插入石英舟的插槽里，然后进入扩散炉，实现单面硼扩散。所述P+掺杂区域的扩散方阻为50?150 Ω /□，掺杂深度为0.5?2.0μηι。
[0016]优选地，步骤(3)中所述的湿法刻蚀工艺是对硅基体背表面和硅片边缘进行化学刻蚀，刻蚀深度为1?5um，用于去除扩散到硅基体边缘和背表面的硼杂质，只保留硅片前表面的硼扩散区域，湿法刻蚀后，用HF去除硅基体前表面的硼硅玻璃。
[0017]优选地，步骤(4)中硅基体背表面的n+掺杂区域是通过采用离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入硅基体背表面，所用的磷源为气态的PH3或固态的红磷;离子注入的能量优选为3?lOOKeV，注入剂量优选为1 X 1014?1 X 1016/cm2。
[0018]优选地，步骤(4)中将注入后磷杂质后的硅片置于退火炉中进行退火，以激活注入的磷杂质原子，使其与Si形成共价键。所述的退火炉为管式退火炉，退火的峰值温度为700?1000°C，退火时间为30?200min，环境气源为N2和02 ；退火过程中由于02的参与，将会在N型晶体娃基体表面生长一层厚度大于或等于2nm的Si02介质膜。所述n+掺杂区域的扩散方阻为30?100 Ω /□，掺杂深度为0.5?2.Ομπι。
[0019]优选地，步骤(5)中所述钝化减反膜是SiNx介质膜，或者是Α1203介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜，所述钝化减反膜的厚度为70?llOnm;所述钝化膜是SiNx介质膜，所述钝化膜的厚度大于或者等于20nm，优选为30?80nmo
[0020]优选地，步骤(6)中通过丝网印刷工艺在N型晶体硅基体的p+掺杂区域和n+掺杂区域上分别印刷上金属细栅线和金属主栅线，印刷结束后经烧结形成与P+掺杂区域和n+掺杂区域欧姆接触的P+电极和N+电极。与p+掺杂区域相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线，与n+掺杂区域相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的硅基体前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触。
[0021]本发明还提供了一种N型双面太阳能电池，其技术方案是:
[0022]—种N型双面太阳能电池，包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域、Si02介质膜、钝化减反膜和与p+掺杂区域欧姆接触的P+电极；所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域、Si02介质膜、钝化膜和与n+掺杂区域欧姆接触的N+电极。
[0023]优选地，所述钝化减反膜是SiNx介质膜，或者是AI2O3介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜，所述钝化膜是SiNx介质膜。
[0024]优选地，所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的厚度为50?300μηι;所述p+掺杂区域的掺杂深度为0.5?2.Ομπι;所述Si02介质膜的厚度为大于或者等于2nm;所述钝化减反膜的厚度为70?llOnm;所述钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;所述n+掺杂区域的掺杂深度为0.5?2.Ομπι。所述P+电极和所述N+电极均包括相垂直设置的金属细栅线和金属主栅线。
[0025]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0026]本发明提供的一种N型双面太阳能电池的其制备方法，将离子注入技术引入N型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，并且采用离子注入技术制作的N型双面电池光电转化效率高，效率分布较为集中，良品率高。
[0027]本发明给出的N型双面电池制作工艺将硼扩散技术和磷离子注入技术相结合，不仅可以实现较高的光电转化效率，与常规的全扩散工艺相比，工艺步骤较为简单；
[0028]本发明优选采用A1203介质膜对前表面P+区域进行钝化，可以有效降低表面复合速率，提高电池的开路电压和短路电流；
[0029]本发明还具有技术简单成熟、离子注入技术精准、可选择性掺杂等特点，通过控制背面P+和n+区域的掺杂浓度，无需进行背面的n+/p+界面的隔离，可有效避免电池的隧道结漏电等情况的发生，大大降低电池制作工艺的复杂性。
[0030]而且本发明采用η型晶体硅片作为基体材料，其少子寿命高且光致衰减小，对制备电池和封装组件具有较大优势，本发明采用钝化膜钝化电池的前后表面能够有效地降低表面少数载流子的复合速率，提高表面少子寿命，且在前表面制备钝化减反膜和背面制备减反膜，能够减少光子的反射，增加表面对光子的吸收，增加光生电流进而增加电池的转换效率。
【附图说明】
[0031]图1是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中所选用的Ν型单晶硅基体示意图；
[0032]图2是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中进行硼扩散后的Ν型单晶娃基体不意图；
[0033]图3是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中用湿法刻蚀工艺去除娃基体边缘和背表面的棚杂质后的Ν型单晶娃基体不意图；
[0034]图4是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中利用离子注入的方式将惨杂的憐注入到娃基体背表面后的Ν型单晶娃基体不意图；
[0035]图5是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中对硅基体背表面注入的憐杂质退火后的Ν型单晶娃基体不意图；
[0036]图6是本发明实施例1一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中在硅基体前表面制备钝化减反膜和在硅基体背表面制备钝化膜的Ν型单晶硅基体示意图；
[0037]图7是本发明施例2—种Ν型双面太阳能电池的制备方法中在硅基体前表面制备钝化减反膜和在硅基体背表面制备钝化膜的Ν型单晶硅基体示意图；
[0038]图8是本发明实施例1一种Ν型双面太阳能电池的制备方法制备的Ν型双面电池结构示意图；
[0039]图9是本发明实施例2—种Ν型双面太阳能电池的制备方法制备的Ν型双面电池结构示 意图。
[0040]1、Ν型单晶硅基体;2、Ρ+掺杂区域;3、磷掺杂区域;4、η+掺杂区域;5、Si02介质膜；
6、SiNx介质膜;7、Ah03介质膜;8、p+电极;9、n+电极。
【具体实施方式】
[0041]下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
[0042]实施例1
[0043]参见图1至图6以及图8所示，本实施例提供的一种N型双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤:
[0044](1)、选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理;本实施例中，如图1所不所选用的N型晶体娃基体为有〈100〉晶向的N型单晶娃基体1，本实施例的N型单晶硅基体1是N型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅)，N型单晶硅基体1的电阻率为0.5?15Ω.011，优选1?50.cm;N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι，优选80?200μm;制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟，优选3分钟，再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净，进行下一步骤。
[0045](2)如图2所示，将N型单晶硅基体1放入工业用管式扩散炉中进行硼扩散，硼源优选采用液态的BBr3，扩散的峰值温度为800?1200°C，优选850?1100摄氏度，扩散时间为60?200min，优选80?160min，环境气源优选为N2和02。通过将两片娃片以背靠背的方式插入石英舟的单个插槽里面，然后进入扩散炉，实现单面硼扩散，扩散结束后，N型单晶硅基体1的前表面形成带有硼硅玻璃的P+掺杂区域2，所述的P+掺杂区域2的扩散方阻优选为50?150Ω /□，结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.0μηι。
[0046](3)利用化学湿法刻蚀工艺对Ν型单晶硅基体1的背表面和边缘进行化学刻蚀，刻蚀深度为1?5um，用于去除扩散到Ν型单晶硅基体1边缘和背表面的硼杂质(如图3所示)，刻蚀过程中要求所用到的刻蚀药液不接触到N型单晶硅基体1的前表面，刻蚀结束后，N型单晶硅基体1前表面的P+掺杂区域2不受破坏;并在湿法刻蚀的过程中，N型单晶硅基体1前表面的硼硅玻璃将被去除。
[0047](4)如图4所示，通过离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入N型单晶硅基体1的背表面，图4中箭头所示为离子注入方向，注入的能量为3?lOOKeV，优选为3?20KeV，注入的剂量优选为1 X 1014?1 X 1016/cm2，注入所用的磷源优选为气态的PH3或固态的红磷，注入结束后，将在N型单晶硅基体1的背表面形成非晶态的非活性磷掺杂区域3。
[0048](5)如图5所示，然后将注入磷杂质后的N型单晶硅基体1放入工业用管式退火炉中进行退火，激活注入的磷杂质，退火的峰值温度为700?1100°C，优选为700?1000°C，退火时间为30?200min，优选为60?200min，一般不少于60分钟，环境气源为N2和02，退火结束后，N型单晶硅基体1背表面注入形成的非晶态的非活性磷掺杂区域3，将被修复为晶态并将非活性磷原子激活，形成背表面n+掺杂区域4，所述的n+掺杂区域的方阻优选为30?100 Ω/□，结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.Ομπι，由于退火过程中02的参与，将会在Ν型单晶硅基体1前后表面形成一层薄薄的Si02介质膜5，其厚度要求不少于2nm。
[0049](5)如图6所示，在N型单晶硅基体1前表面用PECVD的方式沉积一层SiNx介质膜6(即钝化减反膜)，膜的厚度为70?llOnm，优选为60?lOOnm，在N型单晶硅基体1背表面同样采用PECVD方式沉积一层SiNx介质膜6(即钝化膜)，SiNx介质膜6的厚度大于或者等于20nm，优选为30?80nm，N型单晶硅基体1前表面的Si02介质膜5与SiNx介质膜6的作用为共同实现N型单晶硅基体1前表面的钝化和光的减反射，N型单晶硅基体1背表面的Si02介质膜5与背表面的SiNx介质膜6的作用为共同实现N型单晶硅基体1背表面的钝化。
[0050](6)如图8所示，通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型单晶硅基体1的前表面实现与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8，P+电极8包括金属细栅线和金属主栅线;在N型单晶硅基体1的背表面实现与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9，N+电极9也包括金属细栅线和金属主栅线，完成N型双面电池的制作。
[0051 ]本实施例中通过丝网印刷和共烧结的方式制作金属电极并与P+掺杂区域2和n+掺杂区域4形成欧姆接触，与P+掺杂区域2相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线。与n+掺杂区域4相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的N型单晶硅基体1前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触，制备工艺简单。
[0052]参见图8所示，本实施例还提供了一种N型双面太阳能电池，包括N型晶体娃基体，N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域2、Si02介质膜5、钝化减反膜和与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8;N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域4、Si02介质膜5、钝化膜和与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9。本实施例中钝化减反膜是S i Nx介质膜6，钝化膜也是S iNx介质膜6。优选N型晶体硅基体为N型单晶硅基体1，N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι; P+掺杂区域2的掺杂深度为0.5?2.Ομπι; Si02介质膜5的厚度为大于或者等于2nm;钝化减反膜的厚度为70?llOnm;钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;n+掺杂区域4的掺杂深度为0.5?2.Ομπ^Ρ—电极8和N+电极9均包括相垂直设置的金属细栅线和金属主栅线。
[0053]本实施例提供的一种Ν型双面太阳能电池的其制备方法，将离子注入技术引入到Ν型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，并且采用离子注入技术制作的Ν型双面电池光电转化效率高，效率分布较为集中，良品率高。
[0054]将硼扩散技术和磷离子注入技术相结合，不仅可以实现较高的光电转化效率，与常规的全扩散工艺相比，工艺步骤较为简单。
[0055]实施例2
[0056]参见图1至图5以及图7、图9所不，本实施例提供的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤:
[0057](1)、选择Ν型晶体硅基体，并对Ν型晶体硅基体的前表面作制绒处理;本实施例中，如图1所不所选用的Ν型晶体娃基体为有(100)晶向的Ν型单晶娃基体1，本实施例的Ν型单晶硅基体1是η型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅)，Ν型单晶硅基体1的电阻率为0.5?15Ω.011，优选1?50.cm;N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι，优选80?200μm;制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟，优选3分钟，再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净，进行下一步骤。
[0058](2)如图2所示，将N型单晶硅基体1放入工业用管式扩散炉中进行硼扩散，硼源优选采用液态的BBr3，扩散的峰值温度为800?1200°C，优选850?1100摄氏度，扩散时间为60?200min，优选80?160min，环境气源优选为N2和02。通过将两片娃片以背靠背的方式插入石英舟的单个插槽里面，然后进入扩散炉，实现单面硼扩散，扩散结束后，N型单晶硅基体1的前表面形成带有硼硅玻璃的P+掺杂区域2，所述的P+掺杂区域2的扩散方阻优选为50?150 Ω /□，结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.Ομπι。
[0059](3)利用化学湿法刻蚀工艺对Ν型单晶硅基体1的背表面和边缘进行化学刻蚀，刻蚀深度为1?5um，用于去除扩散到Ν型单晶硅基体1边缘和背表面的硼杂质(如图3所示)，刻蚀过程中要求所用到的刻蚀药液不接触到N型单晶硅基体1的前表面，刻蚀结束后，N型单晶硅基体1前表面的P+掺杂区域2不受破坏;并在湿法刻蚀的过程中，N型单晶硅基体1前表面的硼硅玻璃将被去除。
[0060](4)如图4所示，通过离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入N型单晶硅基体1的背表面，图4中箭头所示为离子注入方向，注入的能量为3?lOOKeV，优选为3?20KeV，注入的剂量优选为1 X 1014?1 X 1016/cm2，注入所用的磷源优选为气态的PH3或固态的红磷，注入结束后，将在N型单晶硅基体1的背表面形成非晶态的非活性磷掺杂区域3。
[0061](5)如图5所示，然后将注入磷杂质后的N型单晶硅基体1放入工业用管式退火炉中进行退火激活注入的磷杂质，退火的峰值温度为700?1100°C，优选为700?1000°C，退火时间为30?200min，优选为60?200min，一般不少于60分钟，环境气源为N2和02，退火结束后，N型单晶硅基体1背表面注入形成的非晶态的非活性磷掺杂区域3 ，将被修复为晶态并将非活性磷原子激活，形成背表面n+掺杂区域4，所述的n+掺杂区域的方阻优选为30?100 Ω/口，结深(掺杂深度)优选为0.5?2.Ομπι，由于退火过程中02的参与，将会在N型单晶硅基体1前后表面形成一层薄薄的Si02介质膜5，其厚度要求不少于2nm。
[0062](5)如图7所示，在N型单晶硅基体1前表面的Si02介质膜5上用ALD或PECVD的方式先沉积一层厚度为不小于2nm的A1203介质膜7，然后在A1203介质膜7上用PECVD的方式再沉积一层SiNx介质膜6，SiNx介质膜6的厚度为70?llOnm，优选为60?lOOnm，即本实施例中的钝化减反膜是A1203介质膜7与SiNx介质膜6组成的复合介质膜;在N型单晶硅基体1背表面同样采用PECVD方式沉积一层SiNx介质膜6，SiNx介质膜6的厚度优选为大于20nm，N型单晶硅基体1前表面的Si02介质膜5，A1203介质膜7和SiNx介质膜6共同实现N型单晶硅基体1前表面的钝化和光的减反射，N型单晶硅基体1背表面的Si02介质膜5与背表面的SiNx介质膜6的作用为N型单晶硅基体1背表面的钝化。
[0063](6)如图9所示，通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型单晶硅基体1的前表面实现与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8，P+电极8包括金属细栅线和金属主栅线;在N型单晶硅基体1的背表面实现与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9，N+电极9也包括金属细栅线和金属主栅线，完成N型双面电池的制作。
[0064]本实施例中通过丝网印刷和共烧结的方式制作金属电极并与P+掺杂区域2和n+掺杂区域4形成欧姆接触，与P+掺杂区域2相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线。与n+掺杂区域4相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的N型单晶硅基体1前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触，制备工艺简单。
[0065]参见图9所示，本实施例还提供了一种N型双面太阳能电池，包括N型晶体娃基体，N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域2、Si02介质膜5、钝化减反膜和与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8;N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域
4、Si02介质膜5、钝化膜和与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9。本实施例中钝化减反膜是A1203介质膜7与SiNx介质膜6组成的复合介质膜，钝化膜是SiNx介质膜。优选N型晶体硅基体为N型单晶硅基体1，N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι;Ρ+掺杂区域2的掺杂深度为0.5?
2.(^111;3102介质膜的厚度为大于或者等于211111;钝化减反膜的厚度为70?11011111;钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;n+掺杂区域4的掺杂深度为0.5?2.Ομπι J+电极8和Ν+电极9均包括相垂直设置的金属细栅线和金属主栅线。
[0066]本实施例提供的一种Ν型双面太阳能电池的其制备方法，将离子注入技术引入Ν型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，并且采用离子注入技术制作的Ν型双面电池光电转化效率高，效率分布较为集中，良品率高。
[0067]将硼扩散技术和磷离子注入技术相结合，不仅可以实现较高的光电转化效率，与常规的全扩散工艺相比，工艺步骤较为简单。
[0068]特别说明的是本实施例采用Α1203介质膜7对前表面Ρ+掺杂区域2进行钝化，可以有效降低表面复合速率，提高电池的开路电压和短路电流。
[0069]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、选择N型晶体娃基体，并对N型晶体娃基体的如表面作制域处理； (2)、利用扩散炉对N型晶体硅基体的前表面进行单面硼扩散，在N型晶体硅基体的前表面形成带有硼硅玻璃的P+掺杂区域； (3)、采用湿法刻蚀工艺去除扩散到N型晶体硅基体边缘和背表面的硼杂质； (4)、采用离子注入的方式将磷杂质注入到N型晶体硅基体的背表面，然后在退火炉中进行退火激活注入的磷杂质，形成n+掺杂区域；同时在N型晶体硅基体的前表面和背表面形成S1gife化层； (5)、在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜； (6)、通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型晶体硅基体的前表面实现与p+掺杂区域金属化接触的P+电极，在N型晶体硅基体的背表面实现与n+掺杂区域金属化接触的N+电极，完成N型双面太阳能电池的制作。2.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的电阻率为0.5?15 Ω.cm，厚度为50?.300μπι.3.根据权利要求2所述的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(1)中制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，然后将Ν型单晶硅基体用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟，再用去离子水将硅基体漂洗干净。4.根据权利要求1所述的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(2)中对Ν型晶体硅基体的前表面采用液态的BBr3硼源进行单面硼扩散，扩散的峰值温度范围为.800?1200°C，扩散时间为60?200min，环境气源为N2和02;通过将两片N型晶体硅基体以背靠背的方式插入石英舟的插槽里，然后进入扩散炉，实现单面硼扩散。5.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述湿法刻蚀工艺的刻蚀深度为1?5um。6.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(4)中所用的磷源为气态的PH3或固态的红磷；离子注入的能量为3?lOOKeV，注入剂量为IX 1014?lX1016/cm2.7.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(4)中所述的退火炉为管式退火炉，退火的峰值温度为700?1100°C，退火时间为30?200min，环境气源为犯和02;退火过程中由于02的参与，将会在N型晶体硅基体表面生长一层厚度大于或等于2nm的Si02介质膜。8.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(5)中所述钝化减反膜是SiNx介质膜，或者是A1203介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜，所述钝化减反膜的厚度为70?llOnm;所述钝化膜是SiNx介质膜，所述钝化膜的厚度大于或者等于20nm.9.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(6)中通过丝网印刷工艺在N型晶体硅基体的p+掺杂区域和n+掺杂区域上分别印刷上金属细栅线和金属主栅线，印刷结束后经烧结形成与P+掺杂区域和n+掺杂区域欧姆接触的P+电极和N+电极。10.—种N型双面太阳能电池，其特征在于:包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域、Si02介质膜、钝化减反膜和与p+掺杂区域欧姆接触的P+电极;所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域、Si02介质膜、钝化膜和与n+掺杂区域欧姆接触的N+电极。11.根据权利要求10所述的一种N型双面太阳能电池，其特征在于:所述钝化减反膜是SiNx介质膜，或者是AI2O3介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜;所述钝化膜是SiNx介质膜。12.根据权利要求10所述的一种N型双面太阳能电池，其特征在于:所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的厚度为50?300μπι;所述p+掺杂区域的掺杂深度为.0.5?2.Ομπι;所述Si02介质膜的厚度为大于或者等于2nm;所述钝化减反膜的厚度为70?.11Onm;所述钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;所述n+掺杂区域的掺杂深度为0.5?2.0μmD
【专利摘要】本发明涉及一种N型双面太阳能电池及其制备方法。本发明提供的一种N型双面太阳能电池的制备方法，利用硼扩散和磷离子注入相结合的技术实现了在硅基体前表面p+掺杂区域和硅基体背表面n+掺杂区域的制作，然后利用SiO2，Al2O3和SiNx中的两种或三种的复合介质膜实现硅基体前后表面的钝化和前表面的减反，最后通过丝网印刷和共烧结的工艺实现硅基体前表面p+掺杂区域和背表面n+掺杂区域的金属化接触，完成N型双面太阳能电池的制作。本发明的制备方法将离子注入技术引入N型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜工艺，而且也不需要边缘刻蚀，并且采用离子注入技术制作的N型双面电池光电转化效率高，效率分布较为集中，良品率高。
【IPC分类】H01L31/042, H01L31/0264, H01L31/18
【公开号】CN105489671
【申请号】CN201510997625
【发明人】林建伟, 刘志锋, 孙玉海, 张育政
【申请人】苏州中来光伏新材股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种Ν型双面太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，具有较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标，η型太阳能电池具有光照无衰减，使用寿命长等优点，是高效晶硅太阳能电池一个重要的发展方向，并且由于η型太阳能电池的正负电极均可以制作成常规的Η型栅线电极结构，因此该电池不仅正面可以吸收光，其背表面也能吸收反射和散射光从而产生额外的电力，实现双面发电。
[0003]目前Ν型双面电池的制作工艺大多是采用热扩散的工艺实现发射极和基极的掺杂，制作工艺过程中需要使用掩膜技术实现单面的扩散掺杂，并且还需要边缘刻蚀去除扩散在硅片边缘的硼硅玻璃或磷硅玻璃，防止边缘漏电，因此工艺流程相对较为复杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，该制备方法工艺流程相对较为简单，工艺合理、安全可靠，且成本低。本发明的另一目的是提供一种制备工艺简单、光电转化效率高的Ν型双面太阳能电池。
[0005]本发明提供的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，其技术方案是:
[0006]—种Ν型双面太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
[0007](1)、选择Ν型晶体硅基体，并对Ν型晶体硅基体的前表面作制绒处理；
[0008](2)、利用扩散炉对Ν型晶体硅基体的前表面进行单面硼扩散，在Ν型晶体硅基体的前表面形成带有硼硅玻璃的Ρ+掺杂区域；
[0009](3)、采用湿法刻蚀工艺去除扩散到Ν型晶体硅基体边缘和背表面的硼杂质；
[0010](4)、采用离子注入的方式将磷杂质注入到Ν型晶体硅基体的背表面，然后在退火炉中进行退火激活注入的磷杂质，形成η+掺杂区域；同时在Ν型晶体硅基体的前表面和背表面形成Si02钝化层；
[0011 ] (5)、在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜；
[0012](6)、通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型晶体硅基体的前表面实现与p+掺杂区域金属化接触的P+电极，在N型晶体硅基体的背表面实现与n+掺杂区域金属化接触的N+电极，完成N型双面电池的制作。
[0013]优选地，步骤(1)中所述N型晶体硅基体在使用前先经表面制绒处理，制备出金字塔小绒面;所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的电阻率为0.5?15Ω.cm，厚度为50?300μπι。所述N型单晶硅基体的前表面(受光面)为金字塔状的绒面，硅基体背表面的表面形貌不作限定，制绒面和抛光面均可。
[0014]优选地，制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，然后将N型单晶硅基体用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟，再用去离子水将硅基体漂洗干净。
[0015]优选地，步骤(2)中对Ν型晶体硅基体的前表面采用液态的BBr3硼源进行单面硼扩散，扩散的峰值温度范围为900?1200°C，扩散时间为60?200min，环境气源为N2和02 ；通过将两片N型晶体硅基体以背靠背的方式插入石英舟的插槽里，然后进入扩散炉，实现单面硼扩散。所述P+掺杂区域的扩散方阻为50?150 Ω /□，掺杂深度为0.5?2.0μηι。
[0016]优选地，步骤(3)中所述的湿法刻蚀工艺是对硅基体背表面和硅片边缘进行化学刻蚀，刻蚀深度为1?5um，用于去除扩散到硅基体边缘和背表面的硼杂质，只保留硅片前表面的硼扩散区域，湿法刻蚀后，用HF去除硅基体前表面的硼硅玻璃。
[0017]优选地，步骤(4)中硅基体背表面的n+掺杂区域是通过采用离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入硅基体背表面，所用的磷源为气态的PH3或固态的红磷;离子注入的能量优选为3?lOOKeV，注入剂量优选为1 X 1014?1 X 1016/cm2。
[0018]优选地，步骤(4)中将注入后磷杂质后的硅片置于退火炉中进行退火，以激活注入的磷杂质原子，使其与Si形成共价键。所述的退火炉为管式退火炉，退火的峰值温度为700?1000°C，退火时间为30?200min，环境气源为N2和02 ；退火过程中由于02的参与，将会在N型晶体娃基体表面生长一层厚度大于或等于2nm的Si02介质膜。所述n+掺杂区域的扩散方阻为30?100 Ω /□，掺杂深度为0.5?2.Ομπι。
[0019]优选地，步骤(5)中所述钝化减反膜是SiNx介质膜，或者是Α1203介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜，所述钝化减反膜的厚度为70?llOnm;所述钝化膜是SiNx介质膜，所述钝化膜的厚度大于或者等于20nm，优选为30?80nmo
[0020]优选地，步骤(6)中通过丝网印刷工艺在N型晶体硅基体的p+掺杂区域和n+掺杂区域上分别印刷上金属细栅线和金属主栅线，印刷结束后经烧结形成与P+掺杂区域和n+掺杂区域欧姆接触的P+电极和N+电极。与p+掺杂区域相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线，与n+掺杂区域相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的硅基体前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触。
[0021]本发明还提供了一种N型双面太阳能电池，其技术方案是:
[0022]—种N型双面太阳能电池，包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域、Si02介质膜、钝化减反膜和与p+掺杂区域欧姆接触的P+电极；所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域、Si02介质膜、钝化膜和与n+掺杂区域欧姆接触的N+电极。
[0023]优选地，所述钝化减反膜是SiNx介质膜，或者是AI2O3介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜，所述钝化膜是SiNx介质膜。
[0024]优选地，所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的厚度为50?300μηι;所述p+掺杂区域的掺杂深度为0.5?2.Ομπι;所述Si02介质膜的厚度为大于或者等于2nm;所述钝化减反膜的厚度为70?llOnm;所述钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;所述n+掺杂区域的掺杂深度为0.5?2.Ομπι。所述P+电极和所述N+电极均包括相垂直设置的金属细栅线和金属主栅线。
[0025]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0026]本发明提供的一种N型双面太阳能电池的其制备方法，将离子注入技术引入N型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，并且采用离子注入技术制作的N型双面电池光电转化效率高，效率分布较为集中，良品率高。
[0027]本发明给出的N型双面电池制作工艺将硼扩散技术和磷离子注入技术相结合，不仅可以实现较高的光电转化效率，与常规的全扩散工艺相比，工艺步骤较为简单；
[0028]本发明优选采用A1203介质膜对前表面P+区域进行钝化，可以有效降低表面复合速率，提高电池的开路电压和短路电流；
[0029]本发明还具有技术简单成熟、离子注入技术精准、可选择性掺杂等特点，通过控制背面P+和n+区域的掺杂浓度，无需进行背面的n+/p+界面的隔离，可有效避免电池的隧道结漏电等情况的发生，大大降低电池制作工艺的复杂性。
[0030]而且本发明采用η型晶体硅片作为基体材料，其少子寿命高且光致衰减小，对制备电池和封装组件具有较大优势，本发明采用钝化膜钝化电池的前后表面能够有效地降低表面少数载流子的复合速率，提高表面少子寿命，且在前表面制备钝化减反膜和背面制备减反膜，能够减少光子的反射，增加表面对光子的吸收，增加光生电流进而增加电池的转换效率。
【附图说明】
[0031]图1是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中所选用的Ν型单晶硅基体示意图；
[0032]图2是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中进行硼扩散后的Ν型单晶娃基体不意图；
[0033]图3是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中用湿法刻蚀工艺去除娃基体边缘和背表面的棚杂质后的Ν型单晶娃基体不意图；
[0034]图4是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中利用离子注入的方式将惨杂的憐注入到娃基体背表面后的Ν型单晶娃基体不意图；
[0035]图5是本发明实施例一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中对硅基体背表面注入的憐杂质退火后的Ν型单晶娃基体不意图；
[0036]图6是本发明实施例1一种Ν型双面太阳能电池的制备方法中在硅基体前表面制备钝化减反膜和在硅基体背表面制备钝化膜的Ν型单晶硅基体示意图；
[0037]图7是本发明施例2—种Ν型双面太阳能电池的制备方法中在硅基体前表面制备钝化减反膜和在硅基体背表面制备钝化膜的Ν型单晶硅基体示意图；
[0038]图8是本发明实施例1一种Ν型双面太阳能电池的制备方法制备的Ν型双面电池结构示意图；
[0039]图9是本发明实施例2—种Ν型双面太阳能电池的制备方法制备的Ν型双面电池结构示 意图。
[0040]1、Ν型单晶硅基体;2、Ρ+掺杂区域;3、磷掺杂区域;4、η+掺杂区域;5、Si02介质膜；
6、SiNx介质膜;7、Ah03介质膜;8、p+电极;9、n+电极。
【具体实施方式】
[0041]下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
[0042]实施例1
[0043]参见图1至图6以及图8所示，本实施例提供的一种N型双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤:
[0044](1)、选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理;本实施例中，如图1所不所选用的N型晶体娃基体为有〈100〉晶向的N型单晶娃基体1，本实施例的N型单晶硅基体1是N型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅)，N型单晶硅基体1的电阻率为0.5?15Ω.011，优选1?50.cm;N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι，优选80?200μm;制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟，优选3分钟，再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净，进行下一步骤。
[0045](2)如图2所示，将N型单晶硅基体1放入工业用管式扩散炉中进行硼扩散，硼源优选采用液态的BBr3，扩散的峰值温度为800?1200°C，优选850?1100摄氏度，扩散时间为60?200min，优选80?160min，环境气源优选为N2和02。通过将两片娃片以背靠背的方式插入石英舟的单个插槽里面，然后进入扩散炉，实现单面硼扩散，扩散结束后，N型单晶硅基体1的前表面形成带有硼硅玻璃的P+掺杂区域2，所述的P+掺杂区域2的扩散方阻优选为50?150Ω /□，结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.0μηι。
[0046](3)利用化学湿法刻蚀工艺对Ν型单晶硅基体1的背表面和边缘进行化学刻蚀，刻蚀深度为1?5um，用于去除扩散到Ν型单晶硅基体1边缘和背表面的硼杂质(如图3所示)，刻蚀过程中要求所用到的刻蚀药液不接触到N型单晶硅基体1的前表面，刻蚀结束后，N型单晶硅基体1前表面的P+掺杂区域2不受破坏;并在湿法刻蚀的过程中，N型单晶硅基体1前表面的硼硅玻璃将被去除。
[0047](4)如图4所示，通过离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入N型单晶硅基体1的背表面，图4中箭头所示为离子注入方向，注入的能量为3?lOOKeV，优选为3?20KeV，注入的剂量优选为1 X 1014?1 X 1016/cm2，注入所用的磷源优选为气态的PH3或固态的红磷，注入结束后，将在N型单晶硅基体1的背表面形成非晶态的非活性磷掺杂区域3。
[0048](5)如图5所示，然后将注入磷杂质后的N型单晶硅基体1放入工业用管式退火炉中进行退火，激活注入的磷杂质，退火的峰值温度为700?1100°C，优选为700?1000°C，退火时间为30?200min，优选为60?200min，一般不少于60分钟，环境气源为N2和02，退火结束后，N型单晶硅基体1背表面注入形成的非晶态的非活性磷掺杂区域3，将被修复为晶态并将非活性磷原子激活，形成背表面n+掺杂区域4，所述的n+掺杂区域的方阻优选为30?100 Ω/□，结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.Ομπι，由于退火过程中02的参与，将会在Ν型单晶硅基体1前后表面形成一层薄薄的Si02介质膜5，其厚度要求不少于2nm。
[0049](5)如图6所示，在N型单晶硅基体1前表面用PECVD的方式沉积一层SiNx介质膜6(即钝化减反膜)，膜的厚度为70?llOnm，优选为60?lOOnm，在N型单晶硅基体1背表面同样采用PECVD方式沉积一层SiNx介质膜6(即钝化膜)，SiNx介质膜6的厚度大于或者等于20nm，优选为30?80nm，N型单晶硅基体1前表面的Si02介质膜5与SiNx介质膜6的作用为共同实现N型单晶硅基体1前表面的钝化和光的减反射，N型单晶硅基体1背表面的Si02介质膜5与背表面的SiNx介质膜6的作用为共同实现N型单晶硅基体1背表面的钝化。
[0050](6)如图8所示，通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型单晶硅基体1的前表面实现与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8，P+电极8包括金属细栅线和金属主栅线;在N型单晶硅基体1的背表面实现与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9，N+电极9也包括金属细栅线和金属主栅线，完成N型双面电池的制作。
[0051 ]本实施例中通过丝网印刷和共烧结的方式制作金属电极并与P+掺杂区域2和n+掺杂区域4形成欧姆接触，与P+掺杂区域2相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线。与n+掺杂区域4相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的N型单晶硅基体1前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触，制备工艺简单。
[0052]参见图8所示，本实施例还提供了一种N型双面太阳能电池，包括N型晶体娃基体，N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域2、Si02介质膜5、钝化减反膜和与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8;N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域4、Si02介质膜5、钝化膜和与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9。本实施例中钝化减反膜是S i Nx介质膜6，钝化膜也是S iNx介质膜6。优选N型晶体硅基体为N型单晶硅基体1，N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι; P+掺杂区域2的掺杂深度为0.5?2.Ομπι; Si02介质膜5的厚度为大于或者等于2nm;钝化减反膜的厚度为70?llOnm;钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;n+掺杂区域4的掺杂深度为0.5?2.Ομπ^Ρ—电极8和N+电极9均包括相垂直设置的金属细栅线和金属主栅线。
[0053]本实施例提供的一种Ν型双面太阳能电池的其制备方法，将离子注入技术引入到Ν型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，并且采用离子注入技术制作的Ν型双面电池光电转化效率高，效率分布较为集中，良品率高。
[0054]将硼扩散技术和磷离子注入技术相结合，不仅可以实现较高的光电转化效率，与常规的全扩散工艺相比，工艺步骤较为简单。
[0055]实施例2
[0056]参见图1至图5以及图7、图9所不，本实施例提供的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤:
[0057](1)、选择Ν型晶体硅基体，并对Ν型晶体硅基体的前表面作制绒处理;本实施例中，如图1所不所选用的Ν型晶体娃基体为有(100)晶向的Ν型单晶娃基体1，本实施例的Ν型单晶硅基体1是η型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅)，Ν型单晶硅基体1的电阻率为0.5?15Ω.011，优选1?50.cm;N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι，优选80?200μm;制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟，优选3分钟，再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净，进行下一步骤。
[0058](2)如图2所示，将N型单晶硅基体1放入工业用管式扩散炉中进行硼扩散，硼源优选采用液态的BBr3，扩散的峰值温度为800?1200°C，优选850?1100摄氏度，扩散时间为60?200min，优选80?160min，环境气源优选为N2和02。通过将两片娃片以背靠背的方式插入石英舟的单个插槽里面，然后进入扩散炉，实现单面硼扩散，扩散结束后，N型单晶硅基体1的前表面形成带有硼硅玻璃的P+掺杂区域2，所述的P+掺杂区域2的扩散方阻优选为50?150 Ω /□，结深(即掺杂深度)优选为0.5?2.Ομπι。
[0059](3)利用化学湿法刻蚀工艺对Ν型单晶硅基体1的背表面和边缘进行化学刻蚀，刻蚀深度为1?5um，用于去除扩散到Ν型单晶硅基体1边缘和背表面的硼杂质(如图3所示)，刻蚀过程中要求所用到的刻蚀药液不接触到N型单晶硅基体1的前表面，刻蚀结束后，N型单晶硅基体1前表面的P+掺杂区域2不受破坏;并在湿法刻蚀的过程中，N型单晶硅基体1前表面的硼硅玻璃将被去除。
[0060](4)如图4所示，通过离子注入的方式将要掺杂的磷以高能粒子的方式注入N型单晶硅基体1的背表面，图4中箭头所示为离子注入方向，注入的能量为3?lOOKeV，优选为3?20KeV，注入的剂量优选为1 X 1014?1 X 1016/cm2，注入所用的磷源优选为气态的PH3或固态的红磷，注入结束后，将在N型单晶硅基体1的背表面形成非晶态的非活性磷掺杂区域3。
[0061](5)如图5所示，然后将注入磷杂质后的N型单晶硅基体1放入工业用管式退火炉中进行退火激活注入的磷杂质，退火的峰值温度为700?1100°C，优选为700?1000°C，退火时间为30?200min，优选为60?200min，一般不少于60分钟，环境气源为N2和02，退火结束后，N型单晶硅基体1背表面注入形成的非晶态的非活性磷掺杂区域3 ，将被修复为晶态并将非活性磷原子激活，形成背表面n+掺杂区域4，所述的n+掺杂区域的方阻优选为30?100 Ω/口，结深(掺杂深度)优选为0.5?2.Ομπι，由于退火过程中02的参与，将会在N型单晶硅基体1前后表面形成一层薄薄的Si02介质膜5，其厚度要求不少于2nm。
[0062](5)如图7所示，在N型单晶硅基体1前表面的Si02介质膜5上用ALD或PECVD的方式先沉积一层厚度为不小于2nm的A1203介质膜7，然后在A1203介质膜7上用PECVD的方式再沉积一层SiNx介质膜6，SiNx介质膜6的厚度为70?llOnm，优选为60?lOOnm，即本实施例中的钝化减反膜是A1203介质膜7与SiNx介质膜6组成的复合介质膜;在N型单晶硅基体1背表面同样采用PECVD方式沉积一层SiNx介质膜6，SiNx介质膜6的厚度优选为大于20nm，N型单晶硅基体1前表面的Si02介质膜5，A1203介质膜7和SiNx介质膜6共同实现N型单晶硅基体1前表面的钝化和光的减反射，N型单晶硅基体1背表面的Si02介质膜5与背表面的SiNx介质膜6的作用为N型单晶硅基体1背表面的钝化。
[0063](6)如图9所示，通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型单晶硅基体1的前表面实现与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8，P+电极8包括金属细栅线和金属主栅线;在N型单晶硅基体1的背表面实现与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9，N+电极9也包括金属细栅线和金属主栅线，完成N型双面电池的制作。
[0064]本实施例中通过丝网印刷和共烧结的方式制作金属电极并与P+掺杂区域2和n+掺杂区域4形成欧姆接触，与P+掺杂区域2相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线。与n+掺杂区域4相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的N型单晶硅基体1前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触，制备工艺简单。
[0065]参见图9所示，本实施例还提供了一种N型双面太阳能电池，包括N型晶体娃基体，N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域2、Si02介质膜5、钝化减反膜和与P+掺杂区域2欧姆接触的P+电极8;N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域
4、Si02介质膜5、钝化膜和与n+掺杂区域4欧姆接触的N+电极9。本实施例中钝化减反膜是A1203介质膜7与SiNx介质膜6组成的复合介质膜，钝化膜是SiNx介质膜。优选N型晶体硅基体为N型单晶硅基体1，N型单晶硅基体1的厚度为50?300μπι;Ρ+掺杂区域2的掺杂深度为0.5?
2.(^111;3102介质膜的厚度为大于或者等于211111;钝化减反膜的厚度为70?11011111;钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;n+掺杂区域4的掺杂深度为0.5?2.Ομπι J+电极8和Ν+电极9均包括相垂直设置的金属细栅线和金属主栅线。
[0066]本实施例提供的一种Ν型双面太阳能电池的其制备方法，将离子注入技术引入Ν型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，并且采用离子注入技术制作的Ν型双面电池光电转化效率高，效率分布较为集中，良品率高。
[0067]将硼扩散技术和磷离子注入技术相结合，不仅可以实现较高的光电转化效率，与常规的全扩散工艺相比，工艺步骤较为简单。
[0068]特别说明的是本实施例采用Α1203介质膜7对前表面Ρ+掺杂区域2进行钝化，可以有效降低表面复合速率，提高电池的开路电压和短路电流。
[0069]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、选择N型晶体娃基体，并对N型晶体娃基体的如表面作制域处理； (2)、利用扩散炉对N型晶体硅基体的前表面进行单面硼扩散，在N型晶体硅基体的前表面形成带有硼硅玻璃的P+掺杂区域； (3)、采用湿法刻蚀工艺去除扩散到N型晶体硅基体边缘和背表面的硼杂质； (4)、采用离子注入的方式将磷杂质注入到N型晶体硅基体的背表面，然后在退火炉中进行退火激活注入的磷杂质，形成n+掺杂区域；同时在N型晶体硅基体的前表面和背表面形成S1gife化层； (5)、在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜； (6)、通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型晶体硅基体的前表面实现与p+掺杂区域金属化接触的P+电极，在N型晶体硅基体的背表面实现与n+掺杂区域金属化接触的N+电极，完成N型双面太阳能电池的制作。2.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的电阻率为0.5?15 Ω.cm，厚度为50?.300μπι.3.根据权利要求2所述的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(1)中制绒处理的具体方式为将该Ν型单晶硅基体置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，然后将Ν型单晶硅基体用质量浓度为5?10%的盐酸浸泡1?3分钟，再用去离子水将硅基体漂洗干净。4.根据权利要求1所述的一种Ν型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(2)中对Ν型晶体硅基体的前表面采用液态的BBr3硼源进行单面硼扩散，扩散的峰值温度范围为.800?1200°C，扩散时间为60?200min，环境气源为N2和02;通过将两片N型晶体硅基体以背靠背的方式插入石英舟的插槽里，然后进入扩散炉，实现单面硼扩散。5.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述湿法刻蚀工艺的刻蚀深度为1?5um。6.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(4)中所用的磷源为气态的PH3或固态的红磷；离子注入的能量为3?lOOKeV，注入剂量为IX 1014?lX1016/cm2.7.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(4)中所述的退火炉为管式退火炉，退火的峰值温度为700?1100°C，退火时间为30?200min，环境气源为犯和02;退火过程中由于02的参与，将会在N型晶体硅基体表面生长一层厚度大于或等于2nm的Si02介质膜。8.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(5)中所述钝化减反膜是SiNx介质膜，或者是A1203介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜，所述钝化减反膜的厚度为70?llOnm;所述钝化膜是SiNx介质膜，所述钝化膜的厚度大于或者等于20nm.9.根据权利要求1所述的一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于:步骤(6)中通过丝网印刷工艺在N型晶体硅基体的p+掺杂区域和n+掺杂区域上分别印刷上金属细栅线和金属主栅线，印刷结束后经烧结形成与P+掺杂区域和n+掺杂区域欧姆接触的P+电极和N+电极。10.—种N型双面太阳能电池，其特征在于:包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的P+掺杂区域、Si02介质膜、钝化减反膜和与p+掺杂区域欧姆接触的P+电极;所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂区域、Si02介质膜、钝化膜和与n+掺杂区域欧姆接触的N+电极。11.根据权利要求10所述的一种N型双面太阳能电池，其特征在于:所述钝化减反膜是SiNx介质膜，或者是AI2O3介质膜与SiNx介质膜组成的复合介质膜;所述钝化膜是SiNx介质膜。12.根据权利要求10所述的一种N型双面太阳能电池，其特征在于:所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的厚度为50?300μπι;所述p+掺杂区域的掺杂深度为.0.5?2.Ομπι;所述Si02介质膜的厚度为大于或者等于2nm;所述钝化减反膜的厚度为70?.11Onm;所述钝化膜的厚度为大于或者等于20nm;所述n+掺杂区域的掺杂深度为0.5?2.0μmD
【专利摘要】本发明涉及一种N型双面太阳能电池及其制备方法。本发明提供的一种N型双面太阳能电池的制备方法，利用硼扩散和磷离子注入相结合的技术实现了在硅基体前表面p+掺杂区域和硅基体背表面n+掺杂区域的制作，然后利用SiO2，Al2O3和SiNx中的两种或三种的复合介质膜实现硅基体前后表面的钝化和前表面的减反，最后通过丝网印刷和共烧结的工艺实现硅基体前表面p+掺杂区域和背表面n+掺杂区域的金属化接触，完成N型双面太阳能电池的制作。本发明的制备方法将离子注入技术引入N型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜工艺，而且也不需要边缘刻蚀，并且采用离子注入技术制作的N型双面电池光电转化效率高，效率分布较为集中，良品率高。
【IPC分类】H01L31/042, H01L31/0264, H01L31/18
【公开号】CN105489671
【申请号】CN201510997625
【发明人】林建伟, 刘志锋, 孙玉海, 张育政
【申请人】苏州中来光伏新材股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日
最新回复(0)