[发明专利]选择性发射结晶体硅太阳电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳电池的制备方法，尤其是一种选择性发射结晶体硅太阳电池的制备方法。

背景技术

目前成熟商业化生产的晶体硅太阳电池以其工艺流程简单，便于大规模生产等优点而迅速发展起来。如图1所示，这样电池的基本工艺流程为：去除硅片表面损伤，形成减反射表面结构及化学清洗→在POCl₃气氛中进行扩散→去除周边PN结→表面钝化及沉积减反射层→丝网印刷正、背面电极及背表面场→烧结形成欧姆接触→测试分档。这种商业化生产晶体硅太阳电池的工艺，具有工艺简单、设备自动化程度较高、易于规模化生产的特点，从而能够降低成本，使晶体硅太阳电池迅速走向商业化生产。但是这种工艺也有一些固有的缺陷-由于工艺环节比较简单，太阳电池的光电转换率比较低。一般商业化生产的晶体硅太阳电池平均光电转换率很难达到17.0％。

上述工艺制约太阳电池光电转换率提高的环节，最重要的是扩散和金属化这两道工序。这两道工序是相互制约的一对矛盾。

在扩散工序，低掺杂浓度可以降低少数载流子的体复合几率，且可以进行较好的表面钝化，降低少数载流子的表面复合几率，从而减小电池的反向饱和电流，提高电池的开路电压和短路电流。另外，因越靠近太阳电池的表面，光生载流子的产生率越高，而越靠近扩散结光生载流子的收集率越高，故浅扩散结可以在高载流子产生率的区域获得高的收集率，提高电池的短路电流。

与此相背离的是，在金属化工序，电池正、背表面需要印刷银浆和铝浆，从而需要高的表面掺杂浓度来获得好的欧姆接触。低的表面掺杂浓度，在制作电极时使金属和硅接触部分形成高的接触电阻，而且扩散区的薄层电阻较大，也增加了对光生电流的阻力，从而进一步增加太阳电池的串联电阻，降低电池的填充因子，最终使电池光电转换率下降。

因此，在常规硅太阳电池中，扩散的浓度要适应印刷电极的要求，通常要求扩散后的表面薄层电阻为40Ω/方块左右的高浓度掺杂，在这样的浓度下，硅片表面载流子复合率较高，会减小短路电流密度，从而使效率下降。

从电池开路电压和短路电流角度考虑，应当进行低浓度掺杂。从填充因子及电极与电池片接触角度考虑，应当进行高浓度掺杂。那么，能够很好解决二者之间矛盾的工艺方法，是在电池片表面制作选择性发射电极：即在电极接触区域采用高浓度掺杂，在光吸收区域采用低浓度掺杂。

很多机构都在寻找能够降低成本、又能大批量生产的方法来制作选择性发射结晶体硅太阳电池，但目前还没有可用于工业化生产的制备方法。

目前实验室研究已经十分成熟的高效晶体硅太阳电池制作技术，最高光电转换率比上述电池高7％左右(绝对值)，该技术是采用光刻技术在二氧化硅层上刻蚀出电极图形，进行高浓度掺杂扩散，然后去掉二氧化硅层，再进行低浓度掺杂扩散，形成选择行发射结。如图2所示，其工艺过程如下：

a去除硅片表面损伤，形成减反射表面结构及化学清洗。

b热氧化生长二氧化硅层。

c光刻形成电极窗口。

d在POCl₃气氛中进行浓扩散。

e去除二氧化硅层。

f在POCl₃气氛中进行淡扩散。

g去除周边及背面PN结。

h表面钝化及沉积减反射层。

i印刷正反面电极及背表面场，烧结。

光刻技术的优点是可实现极其精密的结构图形。但是，由于光刻技术主要是在半导体及集成电路领域应用，因此，设备价格昂贵、成本高、不能适应太阳电池这样的大批量生产，晶体硅太阳电池行业的特点是对图形精密性要求不高而对生产效率要求非常高。这也是光刻技术虽然十分成熟，但却在晶体硅太阳电池行业没有应用的重要原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术存在的缺陷，提供选择性发射结晶体硅太阳电池的制备方法。本发明采用印刷工艺印刷腐蚀剂的方法在二氧化硅层上腐蚀形成电极窗口，进行高浓度扩散。可以有效克服现有技术存在的缺陷，大大降低制备成本，满足工业化生产目的。

本发明选择性发射结晶体硅太阳电池的制备方法，包括高浓度掺杂扩散，其特征在于：在晶体硅片的二氧化硅层上采用印刷工艺印刷腐蚀剂，腐蚀形成电极窗口，然后，在电极窗口区域在POCl₃气氛中进行高浓度掺杂扩散。