[发明专利]一种局域前表面场N型太阳电池的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电领域，具体涉及一种局域前表面场N型太阳电池的制作方法。

背景技术

太阳电池是一种利用光生伏特效应将太阳能直接转换为电能的半导体器件。从结构上说，太阳电池一般由半导体衬底、位于半导体衬底表面的p-n结、高低结、介质膜和金属电极所组成。

根据衬底导电类型的不同，可以把太阳电池分为P型和N型太阳电池两种。P型太阳电池工艺成熟，占据了当前太阳电池市场的主导地位。但是，P型太阳电池硼、氧含量过高，硼氧对在紫外光作用下会导致P型太阳电池出现明显的性能衰减。这使得很多研究机构和生产企业把目光转移到N型太阳电池上。由于N型晶体硅中硼含量少，因而由硼-氧对所导致的光致衰减现象并不明显。此外，由于N型晶体硅对铁等过渡金属的耐受性比P型晶体硅要好，所以一般情况下，N型晶体硅具有更高的少子寿命。这对于制作高效太阳电池非常有利。

根据p-n结的所处的位置，N型太阳电池又可以分为前发射极N型太阳电池和背发射极N型太阳电池两类。前发射极N型太阳电池一般通过在N型半导体衬底前表面进行高温硼扩散的方法制作p-n结。该电池结构简单，而且与传统P型太阳电池制作工艺基本一致，因而易于实现产业化。但是，处于太阳电池前表面的硼原子仍然可以与衬底中的氧形成硼氧对，在长时间的紫外光照射下同样会导致太阳电池性能下降。

背发射极N型太阳电池则基本不存在硼氧对导致的光致衰减现象。一般背发射极N型太阳电池通过在N型半导体衬底背表面进行高温硼扩散的方法制作p-n结。由于紫外光在太阳电池前表面很浅的区域内便被吸收殆尽，紫外光难以入射到太阳电池背表面。背表面硼氧对在缺少紫外线照射的情况下并不会导致太阳电池出现明显的性能衰减。

除了硼背发射极N型太阳电池外，铝背发射极N型太阳电池也是一种有前途的N型太阳电池结构。铝背发射极N型太阳电池的结构与硼发射极N型太阳电池基本一样，只是其背表面p-n结是通过N型晶体硅衬底与铝电极在高温下发生的合金化过程来形成的。铝背发射极N型太阳电池由于硼含量极少，所以同样不存在由硼氧对所导致的光致衰减现象。

虽然不存在光致衰减的问题，但是背发射极结构带来了另外一些缺点。由于大多数太阳光在太阳电池前表面被吸收，其产生的光生载流子必须迁移到太阳电池背表面p-n结才能被收集利用。在迁移过程中，光生载流子很容易被太阳电池前表面或衬底中的缺陷所俘获，从而影响太阳电池的性能。因此，要提高背发射极N型太阳电池的效率就必须减少光生载流子在太阳电池前表面和衬底体内的复合。

降低前表面掺杂浓度能有效减少光生载流子在太阳电池前表面的复合，但是过低的表面掺杂浓度不利于金属前电极与衬底之间形成良好欧姆接触。局域前表面场N型太阳电池结构很好地解决了上述矛盾。如图1所示，太阳电池前电极附近的重掺杂N型区域在形成前表面场的同时保证金属电极与半导体衬底形成良好的欧姆接触。而太阳电池前表面除电极附近区域外并不进行扩散掺杂，N型衬底被钝化介质膜所覆盖，这有效降低了太阳电池前表面的平均掺杂浓度，从而减少光生载流子在前表面的复合。

由于局域前表面场N型太阳电池需要对前表面进行局域掺杂，所以制作工艺相对普通太阳电池要复杂。如图2所示，传统的制作方法是先在介质膜的局部位置开槽并对开槽区域进行重掺杂，这样可以得到局域的前表面场。实验室常用光刻方法对介质膜进行开槽，但是光刻方法成本高昂、工艺复杂，并不适合工业生产中应用。

中国专利CN101101936A提出一种采用丝网印刷腐蚀剂进行开槽，并进行两步扩散得到选择性发射极的方法。该方法具有成本低、工艺简单的优点，同时也适用于局域前表面场的制作。但是采用该方法往往在后续丝网印刷制作电极时出现困难。因为前电极必须跟重掺杂N型区域重合，这对丝网印刷的对位精度要求很高。为了克服上述对位问题，可以把重掺杂N型区域展宽，但是这样一来又提高了太阳电池前表面的平局掺杂浓度，增加了光生载流子在前表面的复合。

发明内容

本发明的目的是提出一种适合工业化生产的局域前表面场N型太阳电池制作方法，该方法具备工艺简单，成本低廉和无需对位等特点。

本发明提供的一种局域前表面场N型太阳电池的制作方法，其特征在于，利用铝硅合金化过程或高温硼扩散过程形成背表面p-n结，激光掺杂形成前表面局域重掺杂N型区域，并用化学镀或电镀方法在上述重掺杂N型区域上制作前电极。

根据背表面发射极的类型(硼发射极或铝发射极)，上述制作方法可以细分为两个相似的技术方案。