[发明专利]选择性发射极晶硅太阳能电池的一次性扩散工艺

说明书

技术领域

本发明涉及选择性发射极晶硅太阳能电池制造领域，具体涉及一种选择性发射极晶硅太阳能电池的一次性扩散工艺。

背景技术

高性能、高效率的太阳能电池片是整个光伏产业的核心发展目标，其中选择性发射极结构的晶硅太阳能电池是最具有大规模产业化推广的新型电池。

对于常规的晶硅太阳能电池，发射极是表层的磷扩散层，为了保障丝网印刷的正面金属栅电极与发射极之间具有的良好电极接触性能，发射极需要较高的表面掺杂浓度即磷扩散层较低的方块电阻，然而较高掺杂浓度的磷扩散层会造成蓝光吸收损耗与光生载流子表面再结合损耗，不利于实现高光电转换效率，选择性发射极即为克服上述困难的有效技术。

选择性发射极晶硅太阳能电池的基本结构和常规电池类似，但需要对正面金属栅电极与硅片接触部位及其附近形成高掺杂深扩散区，而在正面金属栅电极之间的其他区域形成低掺杂浅扩散区。这样的结构可降低正面金属栅电极之间区域的扩散层复合，提高电池片的短波响应，同时减少正面金属栅电极与发射极硅层的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到改善，从而提高转换效率。

但实现该结构的关键在于如何制作两个不同掺杂浓度的区域。现有的技术主要有双次扩散法和一次性扩散法。双次扩散法需要进行两次热扩散分别形成选择性发射极结构的两个不同区域，工艺步骤比较复杂而且两次高温热过程热耗很大，给硅片带来的热损伤较大，尤其对于多晶硅影响更为严重。一次性扩散法是在一次热扩散中形成该结构，这需要首先在硅片表面的不同区域得到不同量的扩散杂质源，由于扩散杂质源的不同将会得到不同的扩散结果，进行热扩散后就形成高低浓度的掺杂，得到选择性发射极结构。

一次性扩散法制备选择性发射极太阳能电池的主要方案包括：氧化层掩膜扩散印刷法，激光涂源掺杂电镀法，印刷磷源单步扩散法等。氧化层掩膜扩散印刷法涉及的技术过于复杂，影响工艺效率，提高了生产成本，而激光涂源掺杂电镀法需要添置大型激光设备，并且采用激光热效应进行掺杂的均匀性和后续电镀法制作电极的可控性也未完全解决；印刷磷源单步扩散法掌控磷源扩散深度的准确率不高。有时这些制备过程中还会引入金属离子，给扩散带来污染。所以以上方法在产业化推广应用中仍有不少难题要克服。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选择性发射极晶硅太阳能电池的一次性扩散工艺，以解决现有的一次性扩散法制备选择性发射极太阳能电池工艺步骤复杂不能进行大规模生产的问题。

为解决上述问题，本发明提出了一种选择性发射极晶硅太阳能电池的一次性扩散工艺，包括：在硅片上印刷硅墨；向扩散炉内通入氧气，使所述硅片以及所述硅墨的表面均形成二氧化硅层；向所述扩散炉内通入三氯氧磷进行扩散，使印刷有所述硅墨的区域形成重掺杂区，在所述硅片上未印刷所述硅墨的区域形成浅掺杂区。

优选地，向所述扩散炉内通入三氯氧磷进行扩散后，升高温度使磷在所述硅片中进行高温再分布。

优选地，所述高温再分布的时间为1000秒～3000秒，工艺温度为850℃～950℃。

优选地，升高温度使磷在所述硅片中进行高温再分布之后，进行降温使磷在硅片中再分布。

优选地，降温使磷在硅片中再分布的时间为1000秒～2500秒，工艺温度为780℃～820℃。

优选地，将所述硅片清洗制绒后通过丝网印刷技术在所述硅片上印刷所述硅墨。

优选地，形成所述二氧化硅层的工艺温度为780℃～820℃，通入的氧气流量为500立方厘米/分钟～1000立方厘米/分钟。

优选地，通过小流量氮气将所述三氯氧磷携入所述扩散炉，在氧气的共同作用下进行扩散。

优选地，所述扩散的时间为800秒～1500秒，扩散的温度为780℃～820℃，氧气的流量为400立方厘米/分钟～800立方厘米/分钟，所述氮气的流量为800立方厘米/分钟～2500立方厘米/分钟。

优选地，加大氧气的流量，在所述硅片的表面形成磷硅玻璃。

优选地，形成所述磷硅玻璃过程的时间为500秒～1000秒，工艺温度为780℃～820℃，氧气的流量为6000立方厘米/分钟～13000立方厘米/分钟。