[发明专利]一种利用光敏型聚酰亚胺图案化晶硅电池选择性背场制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏应用领域，涉及一种晶硅电池选择性背场的制备方法。

背景技术

随着能源以及环境问题的日益严峻，清洁可再生能源的利用刻不容缓，其中光伏发电技术已飞跃发展、日益成熟，光伏电池的应用也逐渐普及。为了进一步提高光伏电池的转换效率、降低制备成本，以实现平价上网，新的电池结构与技术不断发展。其中n型双面电池以其较长的少子寿命、无光致衰减(LID)以及可双面发电的特性，成为高效晶硅电池的发展方向。

典型的N型双面电池结构为p⁺/n/n⁺型，即正面p⁺型发射极、n型硅片基体以及n⁺型背场。为了钝化背表面并降低复合速率，n⁺型背场必不可少，若n型掺杂浓度过高则会增加表面缺陷，增强表面复合，从而降低转换效率。然而为了降低接触电阻实现欧姆接触，又要求背场为n⁺⁺型重掺。背表面轻掺杂、电极接触区域选择性重掺杂，即选择性背场，这种结构能够很好的解决上述矛盾。目前实现这种结构的主要方式有全背面预掺杂加区域性激光扫描重掺、全背面预掺杂加区域性浓磷涂覆高温扩散等方法，以上方法皆需两次掺杂、工艺复杂且伴有激光或高温损伤。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用光敏型聚酰亚胺图案化晶硅电池选择性背场制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用光敏型聚酰亚胺图案化晶硅电池选择性背场制备方法，包括以下步骤：

(1)、对n型硅基片进行制绒并制备p⁺发射极，然后在n型硅基片背面采用离子注入的方式进行磷元素掺杂，形成具有浓度梯度的磷掺杂层；表层浓度较高，形成n⁺⁺掺杂层，即磷重掺杂层(101)；内层浓度较低，形成n⁺掺杂层，即磷轻掺杂层(102)；所述磷元素掺杂包括以下子步骤：

(1.1)、离子注入，磷的注入剂量为5×10¹⁴cm^-2，注入能量为40keV；

(1.2)、离子注入，磷的注入剂量为1×10¹⁶cm^-2，注入能量为25keV；

(1.3)、低温惰性气体或氮气退火，退火温度450℃，退火时间90min；

(1.4)、高温退火，退火温度为950℃，退火时间30min，退火气氛为氧气气氛；

其中n型硅基片的电阻为0.5～15Ω·cm；掺杂后，磷重掺杂层101浓度为10¹⁹～10²⁰cm^-3，方块电阻为15～25Ω/□，磷轻掺杂层102浓度约为10¹⁶～10¹⁸cm^-3。

(2)、贴膜曝光显影交联，形成保护层，具体包括以下子步骤：

(2.1)、在步骤1处理后的n型硅基片背面覆盖光敏型聚酰亚胺膜，具体为：采用热压机在硅片上粘贴光敏型聚酰亚胺膜，热压温度为100℃，时间为20min；

(2.2)、在粘贴完聚酰亚胺膜的n型硅基片放在掩膜下曝光，曝光采用汞灯的i线(波长365nm)；

(2.3)、采用质量浓度为2.38％的四甲基氢氧化铵水溶液进行显影，去除曝光区域的聚酰亚胺，然后加热硅片，温度选择150℃，时间为30min，使光敏型聚酰亚胺发生交联，形成抗化学腐蚀且具有预先期望图案的聚酰亚胺保护层；

(3)、采用酸性溶液对步骤2处理后的硅片进行刻蚀，暴露出磷轻掺杂层(102)，所述酸性溶液为体积浓度为2％的氢氟酸水溶液；

(4)、采用质量浓度为10％的氢氧化钠碱性水溶液去除经步骤3处理后的硅片上剩余聚酰亚胺保护层，暴露出磷重掺杂层(101)，实现选择性背场的制备。

本发明的有益效果主要体现在：本发明通过离子注入参数的调整，实现具有梯度浓度的磷元素掺杂，单次掺杂达到表层重掺、内层轻掺的目的，同时利用光敏型聚酰亚胺，选择性刻蚀表层重掺区，精确获得重掺区图案。通过以上工艺获得的选择性背场结构，能够有效降低晶硅电池背面复合，减小接触电阻，从而提高光电转换效率。

附图说明

图1是本发明优选实施例中经步骤(1)处理之后硅片截面结构示意图；

图2是本发明优选实施例中经步骤(2)粘贴光敏型聚酰亚胺膜之后硅片截面结构示意图；