[发明专利]一种选择性发射极太阳电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种选择性发射极太阳电池的制备方法。

背景技术

随着化石能源的日益减少和由此带来的生态环境恶化，人们将目光从传统的化石能源转向新型的绿色能源。而人类获得能源的最直接的方式就是利用太阳能，太阳电池是将太阳能转换为电能的最有效地方式之一。晶体硅太阳电池的发展方向仍然是降低成本和提高效率。目前中国已经成为光伏领域内晶硅太阳电池的大国，在如何提高太阳电池转换效率方面，各太阳电池制造厂商展开了一场效率竞赛，为的是进一步提高本公司的市场竞争力和促进光伏发电成本的降低。

传统电池片的基本工艺流程包括制绒、扩散、等离子刻蚀、磷硅玻璃清洗、氮化硅沉积、丝网印刷、烧结。常规丝网印刷工艺，尤其是对大面积的电池片而言，金属电极栅线往往有很多条，由两到三条主栅线连接在一起，这样设计的电池能够收集到电池各处产生的电流。为了保障丝网印刷的正面金属栅电极（包括主栅和细栅）与发射极之间具有良好的电极接触性能，发射极需要较高的表面掺杂浓度，然而较高掺杂浓度的磷扩散层会造成蓝光吸收损耗与光生载流子表面再复合损耗，不利于实现转换效率的提高。选择性发射极（Selective Emitter，简称SE）结构即为克服上述困难的有效技术。

选择性发射极太阳电池的基本结构和常规太阳电池类似，但是需要对正面金属栅电极与硅片接触部位形成高掺杂深扩散区，而在金属栅电极之间的其他区域形成低掺杂浅扩散区。这样的结构可降低正面金属栅电极之间区域的扩散层复合，提高太阳电池的短波响应，同时减少正面金属栅电极与硅表面发射极的接触电阻，使得短路电流、开路电压、填充因子都得到改善，从而提高转换效率。

实现选择性发射极结构的关键在于如何制作两个不同掺杂浓度的区域。现有的技术主要有两次扩散法和一次扩散法。两次扩散法需要进行两次热扩散以分别形成选择性发射极结构的两个不同区域，工艺步骤比较复杂而且两次高温热过程热损耗很大，给硅片带来的热损伤较大，尤其对多晶硅影响更为严重；一次扩散法是在一次热扩散中形成该结构，一般采用的方法是首先在硅片表面的不同区域得到不同量的扩散杂质源，由于扩散杂质源的不同将会得到不同的扩散结果，进行热扩散后就形成高低浓度的掺杂。采用一次扩散法制备选择性发射极结构太阳电池的主要方案包括：氧化层掩膜扩散印刷法，印刷扩散杂质源单步扩散法，印刷硅墨单步扩散法，激光涂源掺杂电镀法等。氧化层掩膜扩散印刷法设计的技术过于复杂，影响工艺效率，增加了生产成本；印刷扩散杂质源单步扩散法掌控杂质源扩散深度的准确率不高；印刷硅墨单步扩散法需要购买昂贵的硅墨，在生产材料上受制于人；激光涂源掺杂电镀法采用激光热效应进行掺杂的均匀性和后续电镀法制作电极的可控性还没有完全解决。所以，非常有必要解决一次扩散法的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选择性发射极太阳电池的制备方法，该方法工艺简单，材料成本低，易于工业化。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种选择性发射极太阳电池的制备方法，含以下步骤：选取预处理的晶体硅片，在晶体硅片表面不同位置形成织构化程度不一致的表面结构，即在需要进行高掺杂深扩散的金属电极区域不进行织构化或少量织构化，在需要进行低掺杂浅扩散的非金属电极区域进行深度织构化，接着采用限定源扩散在金属电极区域沉积有更多杂质，而在非金属电极区域沉积有较少的杂质，形成选择性发射极结构，最后经后续工序处理制备形成选择性发射极太阳电池。

本发明所述的晶体硅片优选为p型或n型单晶或多晶硅片，其电阻率为0.1~10Ω·cm，厚度为150~500μm。

本发明晶体硅片的预处理优选含以下工序：选取晶体硅片，去除硅片表面损伤层，形成抛光表面，并进行化学清洗。

本发明优选采用激光、机械法、掩膜加化学腐蚀的方法在晶体硅片表面不同位置形成织构化程度不一致的表面结构。

本发明优选采用限定源扩散，采用该种方式，杂质源在单位时间和单位面积上挥发的量一定，限定源扩散的方式优选为固定源扩散，在形成表面织构化程度不一致的晶体硅片的表面上，必须保证恒定的杂质源在垂直于扩散面的方向上有很好的均匀性。

在限定源扩散过程中，由于杂质源在单位时间和单位面积上挥发的量一定，在平行于源片的硅片表面上有更小的有效表面积，所以在无织构化或者少量织构化的金属电极区有更多的杂质沉积，而在深度织构化的非金属电极区由于有效表面积的增加，有更少的杂质沉积，这样就形成了选择性发射极结构。