[发明专利]中子嬗变掺杂实现选择性发射极晶体硅太阳能电池的制作方法

说明书

技术领域

本发明利用中子嬗变掺杂实现晶体硅太阳能电池选择性发射极，属太阳能电池技术领域。

背景技术

目前工业化制造晶体硅太阳能电池的方法包括如下步骤：⑴制绒；⑵ 扩散；⑶ 去边缘结，去磷硅玻璃；⑷ 镀SiNx薄膜；⑸ 丝网印刷，烧结。

步骤⑴、制绒

将硅表面由平面结构(与制绒后相比，粗糙度较小，称为平面结构)转变为能增加二次反射的“倒金字塔”结构。

步骤⑵、扩散

在800~900℃条件下，磷源（三氯氧磷）沉积在p型硅衬底上，并向内部扩散，在硅片表面形成50~60 ohm/sq的n型发射极。

步骤⑶、去边缘结，去磷硅玻璃

扩散时硅片的正面、背面和周边都形成了n型层，为了减少漏电，要把硅片周边的n型层去掉，即去掉周边的pn结。

去完周边结的硅片，需要在氢氟酸溶液中浸泡，以便将扩散过程中在硅表面形成的含有高浓度磷的二氧化硅层去掉。

步骤⑷、镀SiNx膜

PECVD(等离子体增强化学气相沉积)沉积70~80 nm厚，折射率约2.1氮化硅层在硅片受光面，起到减反射和钝化的作用。

步骤⑸、丝网印刷和烧结

丝网印刷在太阳能电池正面和背面各印上一定图形的金属浆料，形成所需要的电极图形。

印刷好的电极图形，经过隧道炉烧炉即可实现背铝与硅合金化、正面银电极和背面银电极与硅合金化。实现了太阳能电池的欧姆接触。

上述方法主要存在以下不足：

1、现行的工业化生产晶体硅太阳能电池，存在着蓝光(太阳光中短波长光)响应差的问题，原因在于发射极的扩散薄层电阻达到50~60 ohm/sq，导致了大部分的短波长光在受光面被吸收后产生的电子-空穴对很快又被复合，改善电池的蓝色响应可以改善改池的开路电压,从而提高电池的光电转换效率。

2、现行的工业化大规模生产的晶体硅太阳能电池电极区的扩散薄层电阻50~60 ohm/sq，使太阳能电池电极的接触电阻偏大，降低了太阳能电池的短路电流和光电转换效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种中子嬗变掺杂实现选择性发射极晶体硅太阳能电池的制作方法。本发明相比于工业化方法制作的晶体硅太阳能电池，蓝光响应增强，串联电阻减小，开路电压和短路电流增加，太阳能电池的光电转换效率增加。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种中子嬗变掺杂实现选择性发射极晶体硅太阳能电池的制作方法，包括以下工艺步骤：

⑴ 制绒；

⑵ 轻扩散；

⑶ 掩膜，中子嬗变掺杂，退火，实现电极印刷区重掺杂；

⑷ 去边缘结，去磷硅玻璃；

⑸ 镀SiNx膜；

⑹ 丝网印刷，烧结。

作为上述方案的进一步设置，所述步骤⑵具体包括，将制绒后的硅片放入扩散炉，升高温度至800~900℃，通入磷源，经过40~60分钟扩散在硅片表面生成90~120 ohm/sq的轻扩散区。

所述步骤⑶具体包括，将轻扩散后的硅片放入中子辐照室，非电极印刷区通过掩模遮挡，没有中子透过；电极印刷区暴露在中子辐照区，经过10¹⁸~10²⁰ neutrons/cm²剂量的中子辐照，将表面的³⁰Si原子，嬗变为³¹P原子，再经过400~600℃退火2~3小时，实现电极印刷区的重掺杂。

所述电极印刷区暴露在中子辐照区，中子辐照剂量优选为5×10¹⁹ neutrons/cm²。

上述方法利用中子嬗变掺杂实现受光面电极印刷区重掺杂(10~30 ohm/sq)。

本方法将轻扩散后的硅片放入中子辐照室，在没有掩模的电极区，由于中子辐照，实现了部分的³⁰Si原子转变为³¹P原子，从而实现了电极印刷区（10~30 ohm/sq）相对于发射极（90~120 ohm/sq）的重掺杂。

天然硅是由三种稳定同位素组成，其中³⁰Si占3.1％。中子嬗变方法使³⁰Si在热中子的照射下发生核反应，可以用下面的式子来表示：

³⁰Si +n→³¹Si+γ

³¹Si→³¹P+β