[发明专利]一种三级掺杂水平的选择性发射极及其制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种三级掺杂水平的选择性发射极其制备方法，适用于晶体硅太阳电池的选择性发射极制备。

背景技术

在P型或N型硅片的表层掺入相反类型的杂质元素可制备出晶体硅太阳的核心结构：PN结，该掺杂薄层也称为发射极。相对于表层均匀掺杂的同性发射极，选择性发射极可以使太阳电池获得更高的光电转换效率。目前的选择性发射极多为二级掺杂结构：在硅片上待制备金属电极的区域及附近进行重度掺杂，而在非电极区域进行轻度掺杂。其制备方法有掩膜扩散法、反刻蚀法、激光掺杂法、印刷掺杂法等，其中印刷掺杂法采用完全电极图案来印刷掺杂油墨，主线区域完全被油墨覆盖，而主线面积占到整个电极面积的近一半，导致主线区域内掺杂油墨量多且集中，高温扩散时，该区域大量富余杂质元素挥发到气氛中，对主线周边非电极区域的间接影响较为严重，导致选择性掺杂效果不佳，且油墨反应残留物较多，扩散后硅片不易被清洗干净。

发明内容

本发明的目的是：克服上述印刷掺杂法制备二级选择性发射极存在的问题，提出一种三级掺杂结构的选择性发射极及其制备方法，可满足工业化应用要求。

本发明采用的技术方案是：

采用低填墨率的主线图案替代常规的完全填墨主线图案，将掺杂油墨印刷到待处理硅片上，经过热处理后，覆盖油墨的副线区域和覆盖油墨的主线图形阵列区域可形成重度掺杂，未覆盖油墨的非电极区域形成轻度掺杂，未覆盖油墨的主线空白区域则形成中度掺杂。这样，整个选择性发射极具有重度、中度、轻度三级掺杂结构。

上述三级掺杂水平选择性发射极结构充分考虑了晶体硅太阳电池金属电极主线和副线的功能差异，硅片的副线区域获得重度掺杂，可改善硅片与金属电极副线的欧姆接触，以利于收集电流；而主线区域为重度掺杂和中度交叉，可保证足够的烧结结深，虽然和金属电极主线的接触性能略差，但这几乎不会影响太阳电池的性能，这是因为金属电极主线的主要作用是汇集金属电极副线上的电流，而不是从硅基体收集电流。

本发明的有益效果是：可以减少20％以上的掺杂油墨总耗量，降低间接扩散对掺杂效果的影响，油墨的反应残余物变少，扩散后硅片更加容易清洗干净，适用于晶体硅太阳电池选择性发射极的制备。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是本发明中硅片上掺杂油墨分布情况示意图

图中，1.覆盖油墨的副线；2.无油墨的非电极区域；3.覆盖油墨的主线图形阵列区域；4.无油墨的主线空白区域。

具体实施方法

首先，将掺杂油墨按照特定图案印刷到待处理的硅片正表面，该特定印刷图案包括四个部分：覆盖油墨的副线1；覆盖油墨的主线图形阵列区域3，这些图形相对均匀地分布在主线区域内，其形状包括矩形，但不仅限于矩形，也可以是圆形、多边形、线形等，它们面积之和占主线面积的10％～60％；无油墨的主线空白区域4；无油墨的非电极区域3。主线和副线的线宽不小于对应的金属电极主线和副线的线宽。

然后，将印刷好掺杂油墨的硅片进行中低温热处理，温度为：100℃～400℃之间，使油墨内的溶剂蒸发掉，该处理可在专用的设备中进行，也可在硅片被缓慢送入扩散炉的过程中完成。

最后，将上述硅片缓慢送入高温扩散炉，扩散温度：800℃～950℃，处理时间20分钟～120分钟，整个过程硅片始终保持在炉内。

这样，被油墨覆盖的副线区域1和主线图形阵列区域3将获得重度掺杂，其方块电阻为：20Ω/□～50Ω/□；无油墨的非电极区域2受到的间接扩散较小，形成轻度掺杂，可在高温扩散期间可通入携杂质源的气体来调节掺杂程度，其方块电阻值为：60Ω/□～150Ω/□；无油墨的主线空白区域4因受到来自图形阵列区域3油墨的较多间接扩散而获得中度掺杂，其方块电阻值介于重度掺杂区域和轻度掺杂区域之间。