[发明专利]一种太阳能电池的选择性掺杂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的选择性掺杂方法，属于太阳能电池制造技术领域。

背景技术

随着人们环保意识的提高，对于清洁能源的需求日益旺盛。在人们研究的新型清洁能源中，太阳能作为一种不受地域限制的清洁能源成为了未来新能源发展的主要方向。太阳能电池是人们利用太阳的光能转换为电能的主要装置。但是，目前太阳能电池的转换效率还不能达到人们的要求。提高太阳能电池的转换效率，降低太阳能电池制造成本成为了人们研究的热点。

选择性掺杂太阳能电池是一种有效的低成本高效率的太阳能电池。选择性掺杂太阳能电池的结构特点在于在太阳能电池的上电极覆盖区域进行重掺杂降低电池的接触电阻，同时在非顶电极区进行轻掺杂，提高电池的光谱响应和降低电池中光生载流子的复合。目前进行太阳能电池选择性掺杂的方法主要有：两步扩散法、丝网印刷磷浆法、扩散掩膜法等。其中，两步扩散法是先对顶电极区重扩散，再对整个发射区轻扩散，其优点为制备工艺简单易行，但是，由于顶电极区先进行了扩散，杂质的二次分布较难控制；丝网磷浆法是用丝网在局部印刷高浓度磷浆，通过其扩散与挥发，一次扩散就能使顶电极区形成重掺杂，其他区域形成轻掺杂，但由于利用了局部的磷浆作为扩散源，必然导致表面扩散的不均匀性，这会降低电池的效率。扩散掩膜法就是先轻掺杂，再进行激光或者光刻掩膜，然后再对顶电极区进行二次重掺杂，该方法由于先进行了轻掺杂，降低了顶电极区进行选择性掺杂时与衬底的杂质浓度差，可以较好的控制电池的选择性掺杂区域，但需要用激光或光刻的方法，提高了成本，降低了生产效率。

综上所述，目前主要的选择性掺杂的方法都存在一定的缺陷，因此，必须寻找一种新型的选择性掺杂的太阳能电池生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种太阳能电池的选择性掺杂方法，工艺实现简单，生产成本低，获得的太阳能电池性能良好。

为了达到上述目的，本发明提出的一种太阳能电池的选择性掺杂方法，包括如下步骤：

第1步、使用磁控溅射的方法在硅片上表面淀积一层厚度约为0.05微米的含有掺杂元素的二氧化硅薄膜；

第2步、将淀积后的硅片进行高温扩散，使二氧化硅薄膜中的掺杂元素扩散入硅片，形成PN结；

第3步、除去硅片上表面顶电极区以外的氧化层；

第4步、在硅片上表面淀积本征非晶硅层；

第5步、将硅片置于无氧环境中进行高温扩散，使硅片非顶电极区的掺杂元素被扩散入非晶硅层，降低硅片非顶电极区掺杂元素浓度，实现掺杂元素的逆向扩散；顶电极区二氧化硅薄膜中的掺杂元素进一步向顶电极区扩散，实现顶电极区的重掺杂；

第6步、采用浓硝酸和氢氟酸的混合溶液去除硅片表面的非晶硅层和二氧化硅，完成太阳能电池的逆扩散选择性掺杂。

本发明提出了一种选择性掺杂的逆扩散方法，通过非晶硅吸收非顶电极区的杂质，使非顶电极区的掺杂浓度降低，同时顶电极区进行了二次掺杂，导致顶电极区与非顶电极区的掺杂浓度差进一步增大，提高了选择性掺杂的效果；并且逆扩散工艺在无氧环境下进行，从而减少对硅片表面的破坏和损耗，更好的保护了电池表面结构。与热氧化去除非晶硅层的方法相比，电池中杂质浓度的分布更均匀，这更有利于减小电池中载流子的复合，提高电池电流；在去除非晶硅层时，通过混合溶液中的浓硝酸将非晶硅氧化为二氧化硅，同时利用氢氟酸去除二氧化硅，硅片中杂质分布稳定。

本发明进一步的改进在于：

1、所述硅片为P型单晶硅，掺杂元素为磷元素，第1步中，二氧化硅薄膜中的磷元素的浓度为1e19/cm³。

2、所述硅片为N型单晶硅，掺杂元素为硼元素，第1步中，二氧化硅薄膜中的硼元素的浓度为1e19/cm³。

3、所述第2步中，高温扩散的温度为900℃，高温扩散的时间为5分钟。

4、所述第3步中，采用丝网印刷的方法保留顶电极区域的二氧化硅，将硅片上其它区域的二氧化硅利用氢氟酸缓冲液去除掉。

5、所述第4步中，淀积的本征非晶硅层厚度约为40-50nm。

6、所述第5步中，无氧环境下的高温扩散工艺温度为900℃-1100℃，持续时间为30-2分钟。

7、所述第6步中, 非晶硅薄膜的去除采用浓硝酸和氢氟酸的混合溶液,其体积比为5:1。

本发明该工艺方法的特点在于：

1、不同于传统的选择性掺杂工艺，采用的是先全片重掺杂，后逆扩散出受光面杂质，降低受光面的杂质掺杂浓度的方法。