一種鈍化發(fā)射區(qū)背面局部擴散晶硅太陽能電池制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種鈍化發(fā)射區(qū)背面局部擴散晶硅太陽能電池制備方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應把光能轉換成電能的器件，當太陽光照在半導體P-N結(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(V_Epair)，在P-N結電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。由于是利用各種勢皇的光生伏特效應將太陽光能轉換成電能的固體半導體器件，故又稱太陽能電池或光伏電池，是太陽能電池陣電源系統(tǒng)的重要組件。太陽能電池主要有晶硅(Si)電池，三五族半導體電池(GaAs, Cds/Cu2S, Cds/CdTe, Cds/InP, CdTe/Cu2Te)，無機電池，有機電池等，其中晶硅太陽能電池居市場主流主導地位。晶硅太陽能電池的基本材料為純度達99.9999%、電阻率在10 Ω-cm以上的P型單晶硅，包括正面絨面、正面p-n結、正面減反射膜、正背面電極等部分。在組件封裝為正面受光照面加透光蓋片(如高透玻璃及EVA)保護，防止電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質子的輻射損傷。
[0003]傳統(tǒng)晶硅太陽能電池的制造工藝有6道工序，分別為制絨，擴散，去磷硅玻璃和背結，鍍膜，絲網(wǎng)印刷，燒結。電池結構設計較簡單，導致存在技術問題而無法大幅提升電池的光電轉換效率，例如太陽光的能量不能得到很好的利用，形成所謂的“死層”。前表面的金屬電極不能做得很窄，否則遮擋了光在硅片內(nèi)的有效吸收、單一擴散技術無法有效解決電極接觸電阻、橫向電阻功耗及短波響應問題、單面鈍化無法使得反向飽和電流密度下降等技術難點，為了有效改善上述問題，本發(fā)明設計出一種新型電池結構，電池正面采用”倒金字塔”結構，受光效果優(yōu)于普通絨面結構，具有很低的反射率，從而提高了電池的Jsc。淡磷、濃磷分區(qū)擴散，柵指電極下濃磷擴散可以減少柵指電極接觸電阻；而受光區(qū)域淡磷擴散能滿足橫向電阻功耗小且短波響應好的要求。背面進行定域、小面積的硼擴散P+區(qū)，可減少背電極的接觸電阻，又增加了硼背場，蒸鍍鋁的背電極本身又是很好的背反射器，進而提高了電池的轉換效率。采用雙面鈍化，發(fā)射極表面鈍化降低表面態(tài)，同時減少了前表面的少子復合，而背面鈍化使反向飽和電流密度下降，同時光譜響應也得到改善。
[0004]本發(fā)明一種鈍化發(fā)射區(qū)背面局部擴散晶硅太陽能電池相較于傳統(tǒng)太陽能電池具有高光電轉換效率、結構設計新穎等優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型需要解決的技術問題是通過在電池正面采用“倒金字塔”結構，使受光效果優(yōu)于普通絨面結構，具有很低的反射率，從而提高了電池的Jsc ;提供了一種鈍化發(fā)射區(qū)背面局部擴散晶硅太陽能電池制備方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種鈍化發(fā)射區(qū)背面局部擴散晶硅太陽能電池制備方法，包含如下步驟:
[0007]S1:硅片正面制作倒金字塔結構；
[0008]S2:硅片背面局部區(qū)域硼(BBr3)擴散；
[0009]S3:硅片正面柵指電極濃磷(POCl3)擴散；
[0010]S4:硅片正面淡磷(POCl3)擴散；
[0011]S5:硅片正面氧化硅(S12)減反射鈍化層沉積；
[0012]S6:硅片背面氧化硅(S12)鈍化層沉積；
[0013]S7:硅片背面光刻電極接觸孔；
[0014]S8:硅片正面光刻柵指電極引線孔；
[0015]S9:硅片正面蒸鍍柵指電極；
[0016]S10:硅片背面蒸鍍鋁電極；
[0017]Sll:硅片正面電鍍銀；
[0018]S12:退火，形成太陽能電池。
[0019]上述方法中所述的步驟SI采用化學溶液濕法刻蝕技術來實現(xiàn)，其中包含以下步驟:1.去損傷層:反應溫度:80-900C，反應時間:2-4min，Na0H:H20 = 10-15% wt ；2.制絨:反應溫度:70-80°C，反應時間:20-35min，NaOH:H20 = 1-3% wt, C2H5OH:H20 = 4-6% vol,Na2Si03:H20= l-2%wt ；3.噴淋:水流速:10_15L/min，反應時間:l_3min ；4.鼓泡漂洗:反應溫度:65-75°C，反應時間:3-6min，使用HCl及HF。
[0020]作為上述方案的改進，所述去損傷層的最優(yōu)方案為反應溫度為85°C，反應時間為3min，Na0H:H20 = 12% wt ;所述制絨的最優(yōu)方案為反應溫度:75°C，反應時間:30min，Na0H:H2O = 2% wt, C2H5OH:H20 = 5% vol, Na2S13:H20 = 1.5% wt ;所述噴淋的最優(yōu)方案為水流速為12L/min，反應時間為2min ;所述鼓泡漂洗的最優(yōu)方案為反應溫度:70°C，反應時間:5min0
[0021]上述方法中所述的步驟S2、步驟S3和步驟S4是分別采用高溫三溴化硼(BBr3)、高溫三氯氧磷(POCl3)和次高溫三氯氧磷(POCl3)擴散技術來實現(xiàn)，所述的擴散技術包含以下步驟:1、進爐預熱；2、穩(wěn)定穩(wěn)流；3、氧化反應；4、三溴化硼(BBr3)(步驟S2)或三氯氧磷(POCl3)(步驟S3和步驟S4)擴散；5、穩(wěn)態(tài)趨入；6出爐降溫。
[0022]上述方法中所述的步驟S2中進爐預熱:反應溫度800-850°C，反應時間4_7min，大N2:6-9sIm ;穩(wěn)定穩(wěn)流:反應溫度900-1000 °C,反應時間10_15min，大N 2:6-9slm ;氧化反應:反應溫度 900-1000 °C，反應時間 10-15min，大 N2:6_9slm，O 2:400_600sccm ;三溴化硼擴散:反應溫度 900-1000°C，反應時間 10-15min，大 N2:6-9slm，O 2:400-600sccm，BBr3:500-1000sccm，小 N2:50_150sccm ；5 穩(wěn)態(tài)趨入:反應溫度 900_1000°C，反應時間 2_5min，大N2:5-10slm，02:2500-3000sccm ;出爐降溫:反應溫度 650-750°C，反應時間 15_20min，大N2:5-10L/mino
[0023]作為上述方案的改進，所述步驟S2的最優(yōu)方案為進爐預熱:反應溫度850°C，反應時間7min，大N2:9slm ;穩(wěn)定穩(wěn)流:反應溫度950°C，反應時間lOmin，大N 2:9slm ;氧化反應:反應溫度950°C，反應時間12!!^11，大隊:681111，02:5008(^111 ;三溴化硼擴散:反應溫度950°C，反應時間 15min，大 N2:6slm，O 2:525sccm，BBr 3:650sccm，小 N2:1OOsccm ;穩(wěn)態(tài)趨入:反應溫度980°C，反應時間2!!^11，大隊:581111，O 2:2800sccm ;出爐降溫:反應溫度650°C，反應時間15min，大 N2:10L/mino
[0024]上述方法中所述的步驟S3中進爐預熱:反應溫度750-800°C，反應時間5_8min，大N2:5-10slm ;穩(wěn)定穩(wěn)流:反應溫度800-900°C，反應時間10_15min，大N 2:5_10slm ;氧化反應:反應溫度 800-900°C，反應時間 10-15min，大 N2:5_10slm，O 2:400-600sccm ;三氯氧磷濃擴散:反應溫度 800-900°C，反應時間 10-15min，大 N2:6-8slm，O 2:400_600sccm，POCL3:500-1000sccm，小 N2:50-150sccm ;穩(wěn)態(tài)趨入:反應溫度 800_900°C，反應時間 2_5min，大 N 2:5-10slm，02:20 00-30 00sccm ;出爐降溫:反應溫度 650-750 °C，反應時間 10_15min，大 N 2:5_10L/mino
[0025]作為上述方案的改進，所述步驟S3的最優(yōu)方案為進爐預熱:反應溫度800°C，反應時間6min，大N2:10slm ;穩(wěn)定穩(wěn)流:反應溫度850°C，反應時間12min，大N 2:1Oslm ;氧化反應:反應溫度850°C，反應時間12!!^11，大隊:581111，02:500sccm ;三氯氧磷濃擴散:反應溫度855°C，反應時間 15min，大 N2:6slm，O 2:515sccm，POCL 3:600sccm，小 N 2: 10sccm ;穩(wěn)態(tài)趨入:反應溫度900°C，反應時間3min，大N2:5slm，O 2:2500sccm ;出爐降溫:反應溫度700°C，反應時間 15min，大 N2:10L/min。
[0026]上述方法中所述的步驟S4中進爐預熱:反應溫度750-800°C，反應時間5_8min，大N2:5-10slm ;穩(wěn)定穩(wěn)流:反應溫度800-850°C，反應時間10_15min，大N 2:5_10slm ;氧化反應:反應溫度 800-850 °C，反應時間 10-15min，大 N2:5_10slm，O 2:400-600sccm ;三氯氧磷淡擴散:反應溫度 800-850°C，反應時間 5-10min，大 N2:6_8slm，O 2:400-600sccm, POCL 3:500-1000sccm，小 N2:50_150sccm ;穩(wěn)態(tài)趨入:反應溫度 800_850°C，反應時間 2_5min，大 N 2:5-10slm，02:20 00-30 00sccm ;出爐降溫:反應溫度 650-750 °C，反應時間 10_15min，大 N 2:5_10L/mino
[0027]作為上述方案的改進，所述步驟S4的最優(yōu)方案為進爐預熱:反應溫度780°C，反應時間5min，大N2:1Oslm ;穩(wěn)定穩(wěn)流:反應溫度815。。，反應時間1min,大N 2:1Oslm ;氧化反應:反應溫度815°C，反應時間121^11，大隊:681111，02:555sccm ;三氯氧磷淡擴散:反應溫度825°C，反應時間 Txain,大 N2:6slm，O 2:500sccm，POCL 3:600sccm，小 N 2: 10sccm ;穩(wěn)態(tài)趨入:反應溫度850°C，反應時間2min，大N2:5slm，O 2:2000sccm ;出爐降溫:反應溫度650°C，反應時間 13min，大 N2:10L/min。
[0028]上述方法中所述的步驟S5和步驟S6采用等離子增強