[发明专利]全铝掺杂N型太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种全铝掺杂N型太阳能电池的制备方法。

背景技术

近年来，太阳能电池发展迅速，传统的P型硅太阳能电池占据着很大的市场。然而，P型硅通常采用硼掺杂，在P型硅太阳能电池中会存在大量的硼-氧对，这样使得P型硅太阳能电池的性能衰减较快。相比之下，N型硅太阳能电池采用磷掺杂，由于不存在硼-氧对，能够克服P型硅太阳能电池的光致衰减效应，同时，其还具有对大部分金属离子（金离子除外）的污染不敏感、较长的少子寿命和扩散长度等优势，因此，N型硅太阳能电池逐渐成为研究的热点。

目前，N型硅太阳能电池形成PN结的方法有硼扩散法、离子注入法、铝烧结法等，其中，铝烧结法具有制备工艺简单、与传统电池制备工艺相兼容、时间短等优点，成为制备N型太阳能电池的重要工艺。通常情况下，N型太阳能电池的制备方法主要包括以下两种工艺：

工艺一：

步骤M1：对N型半导体衬底进行表面处理和双面制绒；

步骤M2：双面扩散硼处理；

步骤M3：双面沉积氮化硅薄膜；

步骤M4：单面沉积二氧化硅薄膜；

步骤M5：采用热磷酸去除半导体衬底背面的氮化硅薄膜；

步骤M6：对半导体衬底背面进行磷扩散形成N⁺层；

步骤M7：采用氢氟酸溶液去除上述二氧化硅薄膜和正面的氮化硅薄膜；

步骤M8：刻蚀去除由于上述磷扩散在硅片侧面边缘形成的扩散层；

步骤M9：在半导体衬底的正面沉积氧化铝和氮化硅薄膜，在半导体衬底的背面沉积氮化硅薄膜；

步骤M10：丝网印刷正电极和背电极；

步骤M11：烧结上述半导体衬底；

步骤M12：对半导体衬底的背面进行激光开孔；

步骤M13：在半导体衬底的背面蒸镀金属铝。

工艺二：

步骤N1：对N型半导体衬底进行双面制绒；

步骤N2：双面扩散磷，形成双面的N⁺层；

步骤N3：湿法刻蚀，去除背面和侧面边缘的N⁺层；

步骤N4：在半导体衬底的正面沉积氮化硅薄膜；

步骤N5：依次印刷银铝浆背电极、铝背电场和正电极；

步骤N6：高温烧结上述半导体衬底。

上述工艺一非常复杂，掩膜的种类和成膜顺序会稍有差异，但整体思路相同，需要增加硼扩散炉、铝蒸镀设备和激光设备才能利用现有的P型太阳能电池的生产线，由于铝蒸镀设备不利于大规模生产且造价昂贵，从而增加了制造成本，因此，工艺一不适合目前的大规模工业生产。

上述工艺二的各个制备步骤与目前P型太阳能电池的生产工艺相兼容，可以在现有的设备规模的基础上进行制造，并且避免增加不必要的成本。然而，由于在同一高温下，银铝浆的烧结深度比纯铝扩散深度大、金属银的掺杂不能形成PN结等因素，如果采用现有的先印刷银铝浆背电极、再印刷铝背电场的工艺步骤，将导致在背电极处不能够完全形成PN结，从而使得整个器件出现严重的漏电问题。再者，如果采用全背场网版，先印刷背电场再印刷背电极，那么，在后续的高温烧结后，将导致其无法进行焊接形成电池组件。因此，急需改进现有的N型太阳能电池的制备方法，从而使其在原有设备规模的基础上制备出性能优良的N型太阳能电池。

发明内容

为了克服上述问题，本发明旨在提供一种N型太阳能电池的制备方法，从而制备出性能良好的PN结，提高太阳能电池的光电性能，并能够进行后期组件的焊接，符合组件加工的力学性能指标。

本发明提供的全铝掺杂N型太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供一个N型半导体衬底；

步骤S02：在所述N型半导体衬底的正面形成N⁺层；

步骤S03：在所述N⁺层上形成氮化硅薄膜；

步骤S04：在所述N型半导体衬底的背面形成全铝背场；

步骤S05：在所述氮化硅薄膜上制备正电极；

步骤S06：对所述N型半导体衬底进行高温烧结，使所述正电极与所述N+层相接触，并在所述N型半导体衬底的背面形成P型层；

步骤S07：在所述全铝背场表面制备背电极；

步骤S08：低温烧结所述背电极。

优选地，形成所述全铝背场的方法包括：采用不含背电极图形的全背场网版，在所述N型半导体衬底背面印刷形成所述全铝背场。