[发明专利]一种选择性发射极晶体硅太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种晶体硅太阳电池生产的技术领域，具体涉及的是一种选择性发射极晶体硅太阳电池及其制备方法。

背景技术：

常规晶体硅太阳电池工业化生产中一般采用氮气携带液态POCl₃进入扩散炉，对硅片进行高温磷扩散。其结果是在硅片表面层形成均匀的PN结，即整个硅片表面是均匀掺杂。这种均匀掺杂的发射极太阳电池结构并不利于其光电转换效率的提高。更好的结构是选择性发射极(selective emitter，SE)太阳电池结构，即在硅片与金属电极接触的区域采用重掺杂，而在其它区域采用相对较轻的掺杂。电极接触区重掺杂有利于形成欧姆接触，降低太阳电池的接触电阻损耗，而其它区域轻掺杂则有利于减小光生载流子的复合，提高太阳电池的短波电流响应，从而提高太阳电池的输出电流(及短路电流)，实现光电转换效率的提高。目前，工业化生产的常规单晶硅太阳电池的平均光电转换效率在16.5％-17.0％之间。但如果采用选择性发射极结构，则可以将单晶硅太阳电池的平均转换效率提高0.5％以上。

正因为选择性发射极太阳电池具有更高的光电转换效率，它已逐渐走向工业化生产，成为下一代新型晶体硅太阳电池。选择性发射极太阳电池的制备可以采用很多的方法进行，比如，掩膜二次扩散，激光加工，选择性加热等。尽管这些方法在实验室里可以获得较高的太阳电池光电转换效率，但这些工艺都相对较复杂，制作成本较高，并没有被大多数太阳电池公司所接受。人们更希望采用一种工艺简单、成本较低的方法来制备选择性发射极太阳电池。

发明内容：

本发明的目的是提供一种选择性发射极晶体硅太阳电池及其制备方法，它既具有选择性发射极结构带来的较高的光电转换效率，又具有工艺简单、成本较低的特点，具有较好的实用价值。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它在正表面电极与硅片接触区域形成重掺杂，并以正表面电极为掩膜进行反向刻蚀，在硅片正表面其它区域形成轻掺杂，从而获得选择性发射极结构；这种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法包括以下步骤：一、硅片表面织构化，二、高温扩散进行重掺杂，三、去除周边或背面PN结，四、去除磷硅玻璃，五、丝网印刷背面电极及背面铝浆料并烘干，六、丝网印刷正面银电极，七、电极共烧结，八、以正表面电极为掩膜进行反向刻蚀而在硅片正表面其它区域获得轻掺杂，九、镀减反射膜。

所述的硅片表面织构化是指采用酸、碱等湿法腐蚀或者等离子体刻蚀、反应离子刻蚀等干法刻蚀的方法在硅片表面腐蚀出微小的金字塔或凹坑结构，以增加硅片表面的粗糙度，降低硅片表面的光发射。

所述的高温扩散进行重掺杂是指在扩散炉中进行高温磷扩散(对P型硅片)或硼扩散(对N型硅片)以形成PN结，并获得小于20欧姆的扩散层方块电阻。

所述的去除周边或背面PN结是指采用酸的水溶液、碱的水溶液等湿法腐蚀体系或者等离子体刻蚀体系、反应离子刻蚀体系或激光切割等将扩散中在硅片周边或背面的PN结去除掉。

所述的以正表面电极为掩膜进行反向刻蚀而在硅片正表面其它区域获得轻掺杂是指以正表面电极为阻挡反应的掩膜，采用能够腐蚀硅片但不腐蚀金属的、酸溶液或碱溶液或等离子体系或反应离子体系，将硅片表面选择性地腐蚀掉很薄的一层，但不腐蚀金属电极，从而在硅片表面其它区域形成轻掺杂。

优选地，所述的反向腐蚀体系为四氟化碳和氧气混合气体的等离子体系、六氟化硫和氧气混合气体的反应离子体系，或氨水溶液、四甲基氢氧化铵溶液，但并不局限于这些腐蚀体系。

所述的镀减反射膜是指采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法在硅片表面沉积氮化硅减反射膜，但并不局限于氮化硅薄膜，还可以其它材料的薄膜(如二氧化硅、氟化镁等)，或者是多种材料复合的多层薄膜。

本发明相比常规的工业化生产晶体硅太阳电池，仅仅增加了一步反向腐蚀工艺，并巧妙地利用太阳电池的正面金属电极作为掩膜进行反向腐蚀，因此，具有工艺简单、成本较低的特点，具有较好的实用价值。

具体实施方式：

本具体实施方式是采用以下技术方案：它在正表面电极与硅片接触区域形成重掺杂，并以正表面电极为掩膜进行反向刻蚀，在硅片正表面其它区域形成轻掺杂，从而获得选择性发射极结构；这种选择性发射极晶体硅太阳电池的制备方法包括以下步骤：一、硅片表面织构化，二、高温扩散进行重掺杂，三、去除周边或背面PN结，四、去除磷硅玻璃，五、丝网印刷背面电极及背面铝浆料并烘干，六、丝网印刷正面银电极，七、电极共烧结，八、以正表面电极为掩膜进行反向刻蚀而在硅片正表面其它区域获得轻掺杂，九、镀减反射膜。