[发明专利]一种选择性发射极太阳电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅太阳电池制造工艺，具体涉及一种选择性发射极太阳电池的制造方法。

背景技术

常规的晶体硅太阳电池制备过程通常包括硅片清洗、表面制绒、扩散制结、边缘刻蚀、沉积减反射层、印刷电极、共烧等步骤。其中，对表面制绒之后的硅片进行扩散制结，从而形成PN结，所述PN结所靠近的表面通常被称为正面或发射极。与正面所对应的另外一面被称为背面。目前，晶体硅太阳电池所用的主要热扩散方法是气态源扩散，这种工艺通过气体携带扩散源的方法将扩散杂质带入扩散炉内。为了使硅片成为太阳电池，还必须在正面和背面分别制造正面电极和背电极。

在实际的制造过程中，较高的表面掺杂浓度(或称重掺杂或深扩散)可以减小电极和硅片之间的接触电阻，较低的掺杂浓度(或称轻掺杂或浅扩散)可以进行较好的表面钝化，降低少子的复合几率，从而提高电池的开路电压和短路电流。而越靠近电池的表面，光生载流子的产生率越高，越靠近PN结光生载流子的收集率越高，因此浅扩散可以在高载流子产生率的区域获得高的收集率，提高电池的短路电流。但是，浅扩散会使金属电极和硅片形成高的接触电阻，横向电阻也会随之增大，导致电池的串联电阻增大，填充因子降低。因此，对于常规的晶体硅太阳电池制造工艺而言，扩散的浓度要求适应印刷电极的需要。通常使用控制扩散后方阻为40-80Ω/sq左右的高浓度掺杂，但由此会带来顶层的高复合，从而限制电池的转换效率。

选择性发射极技术可有效解决上述晶体硅太阳电池生产工艺中发射极方面存在的两难问题。选择性发射极是在硅片正面栅极对应的部分或全部区域进行低方阻的重掺杂，在其他区域进行高方阻的轻掺杂，这样的结构同时兼顾了开路电压，短路电流和填充因子的需要。

实现选择性发射极结构的关键是如何形成上面所说的两个不同的掺杂区域。常见的做法是进行两次热扩散来形成所述结构。现有技术一种具体的工艺流程包括：首先在硅片表面高温热氧化生长二氧化硅层，然后在二氧化硅层上光刻预设区域对应的窗口，接着在以三氯氧磷(POCl₃)为扩散源的扩散炉中进行深扩散，随后去除二氧化硅层并再在以三氯氧磷为扩散源的扩散炉中进行浅扩散。但这种进行两次热扩散形成选择性发射极的方法中硅片有两次高温热过程，对硅片的损害较大而且热耗也很大，导致PN结的质量和工艺成本的控制均不太理想，在156mm×156mm的P型多晶硅片上采用了上述工艺，所制成的太阳电池的填充因子FF是0.78，转换效率Eff仅为17％。

因此，如何提供一种选择性发射极太阳电池的制造工艺在形成选择性发射极时避免硅片经高温热处理而退化，已成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种选择性发射极太阳电池制造方法及其制成的太阳电池，所述制造方法及对应电池可以降低高温热处理损伤，并且工艺简单，成本低廉，适于大规模的工业生产。

为实现上述目的，本发明提供了一种选择性发射极太阳电池的制造方法，所述方法包括以下步骤：a、在硅片上制作绒面并清洗；b、在硅片正面的非电极区域涂敷扩散掩模浆料；c、烘干所述扩散掩模浆料；d、将所述硅片置入扩散炉中通入扩散源在其正面扩散形成选择性发射极；e、在所述选择性发射极上形成正面栅极；以及f、在所述硅片背面形成背场和背面电极。

在上述选择性发射极太阳电池的制造方法中，所述硅片为P型硅片，所述扩散掩模浆料含有二氧化硅或硅颗粒、有机溶剂以及一种或者多种第五族元素；所述扩散掩模浆料包含磷单质或磷的化合物。

在上述选择性发射极太阳电池的制造方法中，在步骤d中，所通入的扩散源在电极区域形成重掺杂，所述扩散掩模浆料在非电极区域形成浅掺杂同时在其所覆盖区域形成氧化层，所述氧化层阻挡所通入的扩散源扩散进非电极区域。

在上述选择性发射极太阳电池的制造方法中，在步骤d中，所通入扩散源的扩散温度范围为800℃～900℃，扩散时间范围为10～120min所通入扩散炉中的扩散源为三氯氧磷；所通入扩散炉中的扩散源为三氯氧磷。

在上述选择性发射极太阳电池的制造方法中，所述硅片正面的电极区域包括主栅线和/或副栅线对应的区域。

在上述选择性发射极太阳电池的制造方法中，步骤b中所述扩散掩模浆料未覆盖的区域比步骤e所生成的正面栅极的栅线宽20％-100％

在上述选择性发射极太阳电池的制造方法中，在步骤c中，所述烘干处理的温度范围为100℃至500℃。

在上述选择性发射极太阳电池的制造方法中，在步骤e和f中，通过丝网印刷、喷墨或电镀形成电极。