[发明专利]一种优化晶体硅太阳能电池PN结的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池的制备方法，具体涉及一种优化晶体硅太阳能电池PN结的方法。

背景技术

太阳能电池是利用半导体的光生伏特效应制成的一种光电器件，而扩散制作PN结是晶体硅太阳能电池的核心，对于晶体硅太阳能电池而言，其PN结特性决定了太阳能电池的性能。传统工艺对太阳能电池表面均匀掺杂，而且为了减少接触电阻、提高电池带负载能力，表面掺杂浓度较高。但研究发现表面杂质浓度过高导致扩散区能带收缩、晶格畸变、缺陷增加、“死层”明显、电池短波响应差。为了保证高效率的前提下提高产能，目前产业化制作PN结都是采用闭管扩散技术：通过高温下炉门密封装置、尾气收集装置、超长恒温区加热炉体设计以及温度的测量与控制技术，采用氮气携带三氯氧磷管式高温扩散。其特点是产量大、工艺成熟操作简单。但是高温管式扩散会带来很多问题，由于采用高温扩散，磷原子在硅片体内（P型衬底，制作N⁺P型晶体硅太阳能电池）的固溶度较大，而且导致其表面浓度较高，而且气体在管式扩散炉中的不稳定性，对其扩散方阻均匀性也有影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种优化晶体硅太阳能电池PN结的方法，降低其表面浓度和结深，达到优化太阳能电池PN结的目的，改善电池的光谱响应和表面复合，提高电池效率。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种优化晶体硅太阳能电池PN结的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）扩散：用于晶体硅太阳能电池制造的单晶或多晶硅片，在对硅片进行表面去损伤和制绒，采用管式扩散炉进行扩散，其方阻控制为60～80Ω/□；

（2）酸溶液对PN结腐蚀：将扩散后的硅片置于化学清洗机台中，采用酸性腐蚀液对硅片进行腐蚀，所述的酸性腐蚀液为HNO₃、HF和DI水的混合溶液，所述HNO₃∶HF∶DI水的体积比为10∶1∶100, 反应时间为20～60s；

（3）PN结碱溶液处理: 由于酸性腐蚀液对硅片进行酸性腐蚀时，表面会产生薄多孔硅层，因此需将酸洗后的硅片置于化学清洗机台中，采用KOH和DI水的混合溶液对其清洗，所述KOH∶DI水的体积比为5∶100, 反应时间为20～60s；

（4）清洗：最后再用DI水对硅片进行清洗，去除酸性和碱性溶液，其PN结发射区方阻将上升至85～100Ω/□，然后继续进行刻蚀、PECVD、丝网印刷和烧结测试工艺。

本发明的有益效果是: 采用本发明方法，对扩散后硅片的PN结进行优化处理，从而去除了PN的高表面浓度区域和降低结深，提高方块电阻和均匀性，达到优化太阳能电池PN结的目的，改善电池的光谱响应和表面复合，提高电池效率。

具体实施方式

实施例1：一种优化晶体硅太阳能电池PN结的方法，具体步骤如下：

（1）扩散：用于晶体硅太阳能电池制造的单晶125硅片，在对硅片进行表面去损伤和制绒，采用管式扩散炉进行扩散，其方阻控制为60Ω/□；

（2）酸溶液对PN结腐蚀：将扩散后的硅片置于化学清洗机台中，采用酸性腐蚀液对硅片进行腐蚀，所述的酸性腐蚀液为HNO₃、HF和DI水的混合溶液，所述HNO₃∶HF∶DI水的体积比为10∶1∶100, 反应时间为60s；

（3）PN结碱溶液处理: 由于酸性腐蚀液对硅片进行酸性腐蚀时，表面会产生薄多孔硅层，因此需将酸洗后的硅片置于化学清洗机台中，采用KOH和DI水的混合溶液对其清洗，所述KOH∶DI水的体积比为5∶100, 反应时间为60s；

（4）清洗：最后再用DI水对硅片进行清洗，去除酸性和碱性溶液，其PN结发射区方阻将上升至85Ω/□，然后继续进行刻蚀、PECVD、丝网印刷和烧结测试等后续工艺。

实施例2：另一种优化晶体硅太阳能电池PN结的方法，具体步骤如下：

（1）扩散：用于晶体硅太阳能电池制造的多晶156硅片，在对硅片进行表面去损伤和制绒，采用管式扩散炉进行扩散，其方阻控制为80Ω/□；

（2）酸溶液对PN结腐蚀：将扩散后的硅片置于化学清洗机台中，采用酸性腐蚀液对硅片进行腐蚀，所述的酸性腐蚀液为HNO₃、HF和DI水的混合溶液，所述HNO₃∶HF∶DI水的体积比为10∶1∶100, 反应时间为20s；