專利名稱：一種超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種硅太陽電池，尤其是涉及一種超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池。
背景技術(shù)：
近幾年來，在能源危機(jī)和氣候變化等多重因素的刺激下，全球光伏市場保持持續(xù)高速發(fā)展。自從可用于商業(yè)的民用太陽能電池投入市場以來，特別是進(jìn)入二十一世紀(jì)，太陽能電池的應(yīng)用量增長幅度始終保持在較高速度。太陽電池利用半導(dǎo)體材料的電子特性，把陽光直接轉(zhuǎn)換為電能。目前，常規(guī)的商業(yè)晶體硅太陽電池工藝技術(shù)路線如下首先進(jìn)行來料分選，然后將晶體硅表面的損傷層清洗干凈，并進(jìn)行制絨以形成一定絨面來減少晶體硅表面反射率；再進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散制得PN結(jié)；采用PECVD方法在電池的擴(kuò)散面沉積氮化硅薄膜，起到減反和鈍化的作用；最后采用絲網(wǎng)印刷的方式制備金屬電極和背場，經(jīng)燒結(jié)后制得晶體硅太陽電池片。太陽電池的心臟——PN結(jié)的形成對于電池轉(zhuǎn)換效率起到?jīng)Q定性的作用。光伏行業(yè)形成PN結(jié)的技術(shù)主要高溫管爐技術(shù)，管式擴(kuò)散技術(shù)可滿足常規(guī)電池產(chǎn)品生產(chǎn)制造，當(dāng)前采用管式擴(kuò)散技術(shù)普通單晶工藝所達(dá)到的行業(yè)平均水平為18.3%。管式擴(kuò)散技術(shù)在制備硅太陽電池的PN結(jié)時(shí)，會(huì)形成表面摻雜濃度較高的‘死層’，以及未激活的P雜質(zhì)在結(jié)區(qū)會(huì)形成晶格缺陷，因此部分入射光產(chǎn)生的載流子會(huì)在缺陷處復(fù)合，對轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生不利影響。針對該管式擴(kuò)散技術(shù)的特點(diǎn)，目前晶硅太陽電池的PN結(jié)發(fā)射極向著高方阻、超淺結(jié)方向發(fā)展。然而對應(yīng)高方阻，為保證電池的填充因子，正面電極必須增加?xùn)啪€數(shù)目，從而增加電池前表面的遮光面積，以及增加銀-硅電極區(qū)域的復(fù)合，從而抵消了高方阻、超淺結(jié)的提升作用。此外，超淺結(jié)較易燒穿，使燒結(jié)窗口變得很窄。目前，采用擴(kuò)散+反刻蝕的方式可以達(dá)到低表面濃度的目的，但是該方案增加了制程及成本，且方阻較高、均勻性較難控制。針對單晶硅高效電池，為適應(yīng)新的電池結(jié)構(gòu)以及工藝,需要改變PN結(jié)制備方法從而制作硅太陽電池。`
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可控性好、工藝簡單、結(jié)面比較平坦、均勻性和重復(fù)性好的超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池，該硅太陽電池包括自下而上依次設(shè)置的襯底硅層、發(fā)射極層以及在發(fā)射極層上鍍設(shè)的SiO2薄膜層、SiNx薄膜層，薄膜層上設(shè)有絲網(wǎng)印刷的銀正電極。所述的襯底硅層為P型硅層。所述的發(fā)射極層為離子注入的η型硅層。所述的發(fā)射極層、SiO2薄膜層及SiNx薄膜層的表面為尺寸在O.1 100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結(jié)構(gòu)所形成的表面。[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、可控性好離子注入法能精確控制發(fā)射極層摻雜的濃度分布和摻雜深度，因而可以適用于低方阻、超低摻雜表面濃度發(fā)射極摻雜濃度分布的要求；2、工藝簡單僅通過注入配合高溫退火，降低了低方阻、超低表面濃度發(fā)射極硅電池的制作成本；4、結(jié)面比較平坦采用離子注入法制備的PN結(jié)結(jié)面較為平坦，有利于提高選擇性發(fā)射極電池的電性能；5、工藝靈活可以穿透表面薄膜注入到下面的襯底中，也可以采用多種材料作掩蔽膜，如SiO2、SiNx或光刻膠等；6、均勻性和重復(fù)性好在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用中保證了硅太陽電池的產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，I為銀正電極、2為SiNx薄膜層、3為SiO2薄膜層、4為發(fā)射極層、5為襯底硅層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例—種超低表面摻雜濃度的低方阻娃太陽電池,其結(jié)構(gòu)如圖1所不,該娃太陽電池包括自下而上依次設(shè)置的襯底硅層5、發(fā)射極層4以及在發(fā)射極層4上鍍設(shè)的SiO2薄膜層
3、SiNx薄膜層2，薄膜層上設(shè)有絲網(wǎng)印刷的銀正電極I。其中，襯底硅層5為ρ型硅層，發(fā)射極層4為離子注入的η型硅層。發(fā)射極層4、SiO2薄膜層3及SiNx薄膜層2的表面為尺寸在O.1 100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結(jié)構(gòu)所形成的表面。超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池的制作方法包括以下步驟(I)對P型單晶硅片的表面進(jìn)行清洗制絨，制作得到的絨面為尺寸在O.1 100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結(jié)構(gòu)所形成的表面；(2)采用離子注入的方法對制絨后的單晶硅片的一面注入磷元素，形成PN結(jié)，離子注入是一種對半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜的方法。將雜質(zhì)電離成離子并聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動(dòng)能后，注入到硅中而實(shí)現(xiàn)摻雜。注入到半導(dǎo)體中的受主或施主雜質(zhì)大部分都停留在間隙位置處，經(jīng)過適當(dāng)溫度的退火處理，可以使注入雜質(zhì)原子的全部或大部分從間隙位置進(jìn)入替位位置而釋放出載流子，從而改變半導(dǎo)體的電特性；同時(shí)退火處理也可以減少注入損傷。本發(fā)明利用了離子注入法的高可控性，并通過高溫退火，使P型單晶硅片中形成預(yù)定的低方阻、超低摻雜表面濃度發(fā)射極。(3)控制溫度為850 900°C，對單晶硅片進(jìn)行高溫退火并生長氧化層；(4)在N型表面繼續(xù)沉積一層鈍化/減反膜；(5)絲網(wǎng)印刷正電極及背面電極并烘干；(6)控制溫度為850 1000°C，經(jīng)過燒結(jié)處理制作得到超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池。
權(quán)利要求1.一種超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池，其特征在于，該硅太陽電池包括自下而上依次設(shè)置的襯底硅層、發(fā)射極層以及在發(fā)射極層上鍍設(shè)的SiO2薄膜層、SiNx薄膜層，薄膜層上設(shè)有絲網(wǎng)印刷的銀正電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池，其特征在于，所述的襯底硅層為P型硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池，其特征在于，所述的發(fā)射極層為離子注入的η型硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池，其特征在于，所述的發(fā)射極層、SiO2薄膜層及SiNx薄膜層的表面為尺寸在O.1 100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結(jié)構(gòu)所形成的表面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超低表面摻雜濃度的低方阻硅太陽電池，包括自下而上依次設(shè)置的襯底硅層、發(fā)射極層以及在發(fā)射極層上鍍設(shè)的SiO2薄膜層、SiNx薄膜層，薄膜層上設(shè)有絲網(wǎng)印刷的銀正電極，其中，襯底硅層為p型硅層，發(fā)射極層為離子注入的n型硅層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有可控性好、工藝簡單、結(jié)面比較平坦、均勻性和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01L31/0352GK202905730SQ20122058781
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者周利榮, 沈培俊, 李懷輝, 張忠衛(wèi), 胡劍豪 申請人:上海神舟新能源發(fā)展有限公司