一种太阳能电池的双面扩散工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池的双面扩散工艺，含以下步骤：（1）选取晶体硅片，将第一表面和第二表面制绒后清洗；（2）在晶体硅片的第二表面上制作杂质涂层；（3）在晶体硅片第二表面的杂质涂层上制作保护层；（4）将晶体硅片进行高温硼扩散或磷扩散，首先将第二表面进行高温硼重扩散或磷重扩散形成重扩散层，再对晶体硅片的第一表面进行磷扩散或硼扩散形成p-n结，实现晶体硅片的双面扩散；再经后续工序，制备获得太阳能电池。本发明方法采用的杂质涂层性能稳定，成分简单，工艺过程工艺简洁，成本低，易于与现有生产线和生产设备相兼容。
【专利说明】一种太阳能电池的双面扩散工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于光伏电池【技术领域】，具体涉及一种太阳能电池的双面扩散工艺。
【背景技术】
[0002]传统晶硅太阳能电池的磷扩散(P型硅基体)工艺一般为单面扩散，将不需要扩散杂质的表面面对面放置于载具中，在扩散炉内只对太阳能电池的受光面进行磷掺杂以形成发射极，而电池背表面重掺杂钝化、双面电池、N型电池等均需要两面都进行不同的杂质元素扩散，双面扩散的优点是既可以对非受光面进行吸杂，进而提高电池电压输出，又能两面都能够接收入射光，从而使太阳电池阵列的整体输出功率提高10-30%。目前采用双面杂质扩散，一般辅助以丝网印刷、液气相两种方式，专利CN201210127547.9采用磷浆通过丝网印刷的方式为非受光面进行扩散所需杂质源的制作；CN201210127523.3采用硼浆，也是采用丝网印刷方式制作，实现背面硼元素重掺杂的单面电池；CN200810177806.2发明为第二面丝网印刷掺杂源层方式制造双面电池；而通过液气相方式有如文献号CN200910034985.9为先后通过惰性气体携带硼源、磷源进行液气相扩散。无论是丝网印刷方式还是气相携源方式，都需要2-4步的过程才能实现所需表面的掺杂，无论是对设备、扩散炉管等均有较高的要求，且消耗成本增加，工艺步骤复杂。
[0003]相较于现有较常用的两种方式，采用涂层携带杂质元素来制作杂质扩散层，有工艺简单、成本低的特点，CN201210548232中发明了一种携带硼源的涂布液，涂布液中包括硼化合物、有机粘结剂、硅化合物以及氧化铝前体以及水等，该涂布液用于将硼扩散到硅衬底中以形成P型扩散层；CN201210379725.7和CN201210001178.9中分别对二氧化硅溶胶镀膜液和二氧化硅凝胶层作了研究。但现有技术中的涂布液等存在不稳定，易发生变性、团聚、沉降等缺点，且成分复杂，用于扩散工艺中成本高，过程复杂，不利于工业化生产和与现有工艺的结合利用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种太阳能电池的双面扩散工艺，该工艺采用的杂质涂层性能稳定，成分简单，工艺过程工艺简洁，成本低，易于与现有生产线和生产设备相兼容。
[0005]本发明的上述目的是通过以下技术措施来实现的:一种太阳能电池的双面扩散工艺，含以下步骤:
[0006](I)选取P型或η型晶体硅片，将第一表面和第二表面制绒后清洗；
[0007](2)在晶体硅片的第二表面上制作杂质涂层；
[0008](3)在晶体硅片第二表面的杂质涂层上制作保护层；
[0009](4)对P型晶体硅片，首先将第二表面进行高温硼重扩散形成硼重扩散层，再对晶体硅片的第一表面进行磷扩散形成Ρ-η结，实现晶体硅片的双面扩散，再经后续工序，制备获得太阳能电池；对η型晶体硅片，首先将第二表面进行高温磷重扩散形成磷重扩散层，再对晶体硅片的第一表面进行硼扩散形成Ρ-η结，实现晶体硅片的双面扩散，再经后续工序，制备获得太阳能电池。
[0010]采用本发明中的扩散工艺，可以将磷扩散和硼扩散在同一炉管中实现，只需要一次进炉，一次出炉即可，与传统方法中需要多次进炉、出炉不同，采用本发明中的扩散工艺，可以一步实现晶体硅片的两面扩散。采用本发明中的杂质涂层与扩散工艺相结合，可以达成在同一炉管中，采用不同扩散温度实现对磷、硼双面扩散，解决了传统方法中需要多次进出炉的弊端。
[0011]本发明中的扩散工艺，首先采用旋涂或超声喷涂的方法在硅片一侧面形成一层分布均匀的二氧化硅分散液携带硼或磷杂质源的涂层，经烘干后背对背装入石英舟中，再设定相应的扩散工艺，可以一步实现涂层侧的单面扩散或涂层侧与非涂层侧的两面扩散，进而配合后续工艺可以制造出不同类型的电池，如双面电池、背面重扩散钝化单面电池、N型电池等。在不明显增加生产设备，工序等成本的基础上，可以达到两面扩散不同杂质的目的。
[0012]本发明中的太阳能电池扩散工艺，是在现有P型硅单面电池扩散工艺的基础上，采用硼、磷在同一炉管分别扩散的工艺方案，通过此方案可以简化电池制作工序，更便于实现双面电池、N型电池的批量生产，降低电池制造成本，减少因工序繁杂，不确定因素过多引起的电池片性能损失。
[0013]作为本发明的一种改进:本发明步骤(2)中在晶体硅片的第二表面上制作杂质涂层，同时在晶体硅片的第一表面上还可以制作杂质源类型与第二表面上杂质涂层的杂质源类型相反的杂质涂层。
[0014]其中杂质源类型相反指的是假设在第二表面上制作的杂质涂层采用的杂质源为磷源时，则在第一表面上制作的杂质涂层采用的杂质源为硼源，同样，假设在第二表面上制作的杂质涂层采用的杂质源为硼源时，则在第一表面上制作的杂质涂层采用的杂质源为磷源。
[0015]对于P型硅基体而言，采用携有硼元素的杂质涂层进行扩散的表面为其第二表面。
[0016]对于η型硅基体而言，采用携有磷元素的杂质涂层进行扩散的表面为其第二表面。
[0017]本发明步骤(2)中所述的杂质涂层采用的涂料优选为含有硼杂质源或磷杂质源的纳米SiO2分散液；其中所述的硼杂质源优选为含有硼元素的无机氧化物或无机酸；所述的磷杂质源优选为含有磷元素的无机氧化物或无机酸。
[0018]本发明所述的硼杂质源为三氧化二硼或硼酸，所述的磷杂质源为磷酸；所述的纳米SiO2分散液中纳米SiO2的粒径为40?200nm ;所述的纳米SiO2分散液中分散介质为去离子水、乙醇或异丙醇，其中去离子水的电阻率为18ΜΩ.cm以上。
[0019]考虑到溶胶、凝胶的不稳定性，借鉴涂布液的优势，本发明采用二氧化硅纳米分散液，二氧化硅纳米分散液相对更为稳定，不容易发生变性、团聚，即使沉降也容易恢复均匀的分散状态，在其中分散、溶解所需元素的掺杂剂，除所需元素外其他有害成分通过选取高纯材料可以控制在有限水平，可以同样方便的制作涂层，无需丝网印刷或双面交替的气相携源扩散，制程简便，有效降低工艺设备成本。
[0020]本发明步骤(2)中所述的杂质涂层优选采用旋涂法或超声雾化喷涂法制作；步骤(2)中在晶体硅片的第二表面上制作杂质涂层或晶体硅片的第一表面和第二表面上均制作杂质涂层后，优选在200?40(TC进行烘干成膜。
[0021]本发明步骤(3)中所述的保护层优选为氮化硅SiNx、二氧化硅SiO2或硅氧氮化物SiOxNy，其厚度优选为80?150nm。
[0022]其中保护层可以采用直接法等离子沉积制作。
[0023]本发明步骤(4)中高温硼扩散时的温度为950?970°C，高温磷扩散时的温度为820?860°C;其中对于P型晶体硅片，将第二表面进行高温硼重扩散时，将相邻两晶体硅片的第二表面面对面设置，置于扩散载具中，进行高温硼重扩散形成硼重扩散层，对晶体硅片的第一表面进行磷扩散时采用气相携带液态磷杂质源的方式进行磷扩散以形成Ρ-η结；其中对于η型晶体硅片，将第二表面进行高温磷重扩散时，将相邻两晶体硅片的第二表面面对面设置，置于扩散载具中，进行高温磷重扩散形成磷重扩散层，对晶体硅片的第一表面进行硼扩散时采用气相携带液态硼杂质源的方式进行硼扩散以形成Ρ-η结。
[0024]对于步骤(2)中在晶体硅片的第二表面上制作杂质涂层，同时在晶体硅片的第一表面上制作杂质源类型与第二表面上杂质涂层的杂质源类型相反的杂质涂层时，本发明步骤(4)中高温硼扩散时的温度为950?970°C，高温磷扩散时的温度为820?860°C ;其中对于P型晶体硅片，将第二表面进行高温硼重扩散时，将相邻两晶体硅片的第二表面面对面设置，置于扩散载具中，进行高温硼重扩散形成硼重扩散层，对晶体硅片的第一表面进行磷扩散时通过推进在晶体硅片的第一表面上制作的杂质涂层以形成Ρ-η结；其中对于η型晶体硅片，将第二表面进行高温磷重扩散时，将相邻两晶体硅片的第二表面面对面设置，置于扩散载具中，进行高温磷重扩散形成磷重扩散层，对晶体硅片的第一表面进行硼扩散时通过推进在晶体硅片的第一表面上制作的杂质涂层以形成Ρ-η结。
[0025]本发明步骤(4)中所述的后续工序包括采用以下步骤:(5)化学腐蚀液清洗去除杂质涂层、保护层以及高温扩散时形成的玻璃层；(6)在晶体硅片的第一表面上制备钝化层，在晶体娃片的第二表面上制备钝化层或金属导电层；(7)在晶体娃片的第一表面和第二表面上制备金属电极，并进行烧结金属化，制得太阳能电池。
[0026]作为本发明中的一种优选实施方式，步骤(2)中所述的杂质涂层为尺寸约束的杂质涂层或非尺寸约束的杂质涂层，当所述的杂质涂层为尺寸约束的杂质涂层时，所述杂质涂层的外部轮廓比晶体硅片的外部轮廓向内缩小0.4?1.0mm,当所述的杂质涂层为非尺寸约束的杂质涂层时，在步骤(4)和步骤(5)之间增设有刻蚀去边结步骤。其中刻蚀去边结可以采用等离子体刻蚀去除晶体硅片边缘的边结。
[0027]本发明步骤(5)中采用化学腐蚀液清洗去除杂质涂层、保护层以及高温扩散时形成的玻璃层时化学腐蚀液可以为氢氟酸。
[0028]本发明步骤(6)中对于P型硅基体，在晶体硅片第一表面上的钝化层优选为SiNx或SiO2介质膜，第二表面的钝化层优选为SiO2或Al2O3或第二表面不设钝化层；对于η型硅基体，在晶体硅片的第一表面的钝化层优选为SiO2或Al2O3介质膜，第二表面优选为SiNx或SiO2介质膜。其中，当第二表面不设钝化层时，可以在第二表面上制备金属导电层如采用金属Al制作的导电层，金属Al可以采用铝浆丝网印刷或溅射制备金属铝层。
[0029]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0030](I)本发明中的太阳能电池双面扩散工艺，可以使硼扩散和磷磷扩散在同一炉管中先后扩散，通过此方案可以简化电池制作工序，便于实现双面电池、N型电池的批量生产，降低电池制造成本，减少因工序繁杂，不确定因素过多引起的电池片性能损失；
[0031 ] ( 2 )本发明太阳能电池双面扩散工艺中，采用的制备杂质涂层的二氧化硅纳米分散液，其更为稳定，不容易发生变性、团聚，即使沉降也容易恢复均匀的分散状态，在其中分散、溶解所需元素的掺杂剂，除所需元素外其他成分通过选取高纯材料可以控制在有限水平，可以同样方便的制作杂质涂层，无需丝网印刷，或多次做掩模的过程；
[0032](3)本发明太阳能电池双面扩散工艺，通过将杂质涂层的大小小于晶体硅片的大小，且使保护层的大小与晶体硅片的大小相当，以及通过在晶体硅片的双面制作杂质涂层，可以免去刻蚀去边结步骤，可以最大限度的保留硅片边缘的面积及对电池性能的贡献；
[0033](4)本发明方法还具有明显降低硬件投入，简化生产流程，降低生产成本，环境友好等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1A是本发明实施例1中在P型晶体硅片第二表面制备含硼杂质涂层和保护层的不意图；
[0035]图1B是本发明实施例1中将两P型晶体硅片覆有保护层的第二表面面对面置于载具中的示意图；
[0036]图1C是本发明实施例1中P型晶体硅片经硼重扩散在第二表面形成硼重扩散层以及在第一表面经磷扩散形成Ρ-η结和磷硅玻璃的示意图； [0037]图1D是本发明实施 例1中P型晶体硅片去除边结后的示意图；
[0038]图1E是本发明实施例1中P型晶体硅片去除保护层、杂质涂层和磷硅玻璃后的示意图；
[0039]图1F是本发明实施例1中P型晶体硅片在第一表面镀钝化减反膜后的示意图；
[0040]图1G是本发明实施例1中P型晶体硅片在第二表面镀钝化膜以及在第一表面和第二表面制备金属电极并共烧结后的制备的具有双面透光结构的太阳能电池的结构示意图；
[0041]图2Α是本发明实施例2中在P型晶体硅片第二表面和第一表面制备含硼杂质涂层和在第二表面制备保护层的示意图；
[0042]图2Β是本发明实施例2中将两P型晶体硅片覆有保护层的第二表面面对面置于载具中的示意图；
[0043]图2C是本发明实施例2中P型晶体硅片经硼重扩散在第二表面形成硼重扩散层以及在第一表面经磷扩散形成Ρ-η结的示意图；
[0044]图2D是本发明实施例2中P型晶体硅片去除第二表面保护层、第一表面杂质涂层和第二表面杂质涂层后的不意图；
[0045]图2Ε是本发明实施例2中P型晶体硅片在第一表面镀钝化减反膜后的示意图；
[0046]图2F是本发明实施例1中P型晶体娃片在第二表面镀金属导电层以及在第一表面和第二表面制备金属电极并共烧结后的制备的太阳能电池的结构示意图；
[0047]图3Α是本发明实施例3中在P型晶体硅片第二表面制备含硼杂质涂层和保护层的不意图；[0048]图3B是本发明实施例3中将两P型晶体硅片覆有保护层的第二表面面对面置于载具中的示意图；
[0049]图3C是本发明实施例3中P型晶体硅片经硼重扩散在第二表面形成硼重扩散层以及在第一表面经磷扩散形成Ρ-η结的和磷硅玻璃示意图；
[0050]图3D是本发明实施例3中P型晶体硅片去除第二表面保护层、第二表面杂质涂层和磷硅玻璃后的示意图；
[0051]图3Ε是本发明实施例3中P型晶体硅片在第一表面镀钝化减反膜后的示意图；
[0052]图3F是本发明实施例3中P型晶体硅片以及在第一表面和第二表面制备金属电极并共烧结后的制备的太阳能电池的结构示意图；
[0053]图4Α是本发明实施例4中在η型晶体硅片第二表面和第一表面制备含磷杂质涂层和在第二表面制备保护层的示意图；
[0054]图4Β是本发明实施例4中将两η型晶体硅片覆有保护层的第二表面面对面置于载具中的示意图；
[0055]图4C是本发明实施例4中η型晶体硅片经磷重扩散在第二表面形成磷重扩散层以及在第一表面经硼扩散形成Ρ-η结的示意图；
[0056]图4D是本发明实施例4中η型晶体硅片去除第二表面保护层、第一表面杂质涂层和第二表面杂质涂层后的不意图；
[0057]图4Ε是本发明实施例4中η型晶体硅片在第一表面镀钝化减反膜后的示意图；
`[0058]图4F是本发明实施例4中η型晶体硅片在第二表面镀钝化膜以及在第一表面和第二表面制备金属电极并共烧结后的制备的具有双面透光结构的太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0059]实施例1
[0060]如图1A-1G所示，本实施例提供的P型晶体硅太阳能电池的双面扩散工艺，具体含以下步骤:以P型晶体硅硅片1001，经过化学表面织构化同时去除机械损伤层，对所述硅片表面通过5% (wt)(质量百分含量)的氢氟酸稀溶液清洗洁净,米用90±50nm粒径分步的纳米二氧化硅分散液，添加纯度4N的三氧化二硼粉末，以18ΜΩ.cm的去离子水稀释，并震荡混合均匀，在旋涂机中将分散液旋涂在硅片其中一侧表面上，即所谓的P型硅基体的第二表面，200°C烘干30min，固化形成含有杂质源的涂层1201，在第二表面利用直接等离子气相沉积法沉积厚度为IOOnm的SiNx介质膜1202，如图1A所示，将两片硅片覆有SiNx介质膜的第二表面面对面放入石英舟载具同一间隙中固定，升温并通入洁净的氮气实现炉管内的惰性气氛，至950°C保持30min，实现硼杂质向硅基体内部的扩散并持续推进形成重扩散层1203，通入洁净氧气氧化第一表面，并同时降温至800°C，通入三氯氧磷进行反应实现五氧化二磷在第一表面的沉积，升温至830°C实现磷元素的推进一并形成ρ-η结1102，如图1B-1C所示，采用等离子蚀刻硅片边缘以去除边缘的η型表面达到隔断第一和第二表面的目的，如图1D所示，用5%的氢氟酸稀溶液去除涂层1201、保护介质膜1202以及磷元素扩散过程中形成的磷娃玻璃1103,如图1E所示,在第一表面采用直接等离子体气相沉积SiNx介质层作为Ρ-η结钝化及降低光反射的减反层1104，如图1F所示，在第二表面制作直接等离子气相沉积的SiO2作为第二表面的钝化层1204,分别制作第二表面电极1205、第一表面电极1105并共同烧结实现和硅基体的欧姆接触，形成第一表面ρ-η结、第二表面硼重扩散、可以双面透光的晶体硅电池，如图1G所示，涂层制作简便、免去了印刷或多次做掩模的过程。
[0061]实施例2
[0062]如图2A-2F所示，本实施例提供的P型晶体硅片背面重扩散单面电池的双面扩散工艺，具体含以下步骤:以P型晶体硅硅片2001，经过化学表面织构化同时去除机械损伤层，对所述硅片表面通过5%的氢氟酸稀溶液清洗洁净，采用120±50nm粒径分步的纳米二氧化硅分散液，添加纯度99.8%的硼酸，以18ΜΩ.cm的去离子水稀释，并震荡混合均匀，采用超声波雾化喷涂将分散液的雾状液滴沉降在硅片其中一侧表面上，即所谓的P型硅基体的第二表面，250°C烘干20min，固化形成含有杂质源的涂层2201，在第二表面利用直接等离子气相沉积法沉积厚度为120nm的SiO2介质膜2202，采用120±50nm粒径分步的纳米二氧化硅分散液，添加纯度4N的五氧化二磷粉末，以18ΜΩ.cm的去离子水稀释，并震荡混合均匀，采用超声波雾化喷涂将分散液的雾状液滴沉降在硅片其中一侧表面上，即所谓的P型硅基体的第一表面，250°C烘干20min，固化形成含有杂质源的涂层2101，如图2A所示，将两片硅片覆有SiO2介质膜的第二表面面对面放入石英舟载具同一间隙中固定，升温并通入洁净的氮气实现炉管内的惰性气氛，至960°C保持25min，实现硼杂质向硅基体内部的扩散并持续推进形成重扩散层2203，快速降温至830°C，继续推进磷元素形成ρ-η结2102，由于采用的SiO2介质膜2202保护了第二表面和边缘，可以避免磷向边缘的扩散，因此免除了采用等离子蚀刻硅片边缘以隔离第一和第二表面的步骤，如图2B-2C所示，用5%的氢氟酸稀溶液去除涂层2201、保护介质膜2202以及含有磷元素的涂层2101，如图2D所示，在第一表面采用直接等离子体气相沉积SiO2介质层作为ρ-η结钝化及降低光反射的减反层2104，如图2Ε所不,分别制作第二表面电极2205、第二表面招金属层2204、第一表面电极2105并共同烧结实现和硅基体的欧姆接触，形成第一表面Ρ-η结、第二表面硼重扩散单面受光的晶体硅电池，如图2F所示，加强了背面的钝化效果，有利于低掺杂基体的电池制作。
[0063]实施例3
[0064]如图3A-3F所示，本实施例提供的P型晶体硅单面受光电池的双面扩散工艺，具体含以下步骤:以P型晶体硅硅片3001，经过化学表面织构化同时去除机械损伤层，对所述硅片表面通过5%的氢氟酸稀溶液清洗洁净，采用150±50nm粒径分步的纳米二氧化硅分散液，添加纯度4N的三氧化二硼粉末，以99.8%的乙醇和去离子水稀释，并震荡混合均匀，用超声雾化喷涂将分散液以雾化液滴的形式沉积在硅片其中一侧表面上，即所谓的P型硅基体的第二表面，在沉积之前通过特定尺寸的模板约束液滴沉积的范围，使涂层的边缘3201’最终小于娃片的最大轮廓，距离娃片最外侧边缘3202’为1.0mm, 200°C烘干IOmin,固化形成含有杂质源的涂层3201，在第二表面利用直接等离子气相沉积法沉积厚度为150nm的SiOxNy介质膜3202，如图3A所示，将两片硅片覆有SiOxNy介质膜的第二表面面对面放入石英舟载具同一间隙中固定，升温并通入洁净的氮气实现炉管内的惰性气氛，至950°C保持20min，实现硼杂质向硅基体内部的扩散并持续推进形成重扩散层3203，通入洁净氧气氧化第一表面，并同时降温至800°C，通入三氯氧磷进行反应实现五氧化二磷在第一表面的沉积，升温至830°C实现磷元素的推进一并形成ρ-η结3102，由于采用了外形约束的杂质涂层3201且硅片第二表面还有额外的介质膜3202保护，磷扩散的过程中可以防止硅片背面涂层边缘3201’和硅片边缘3202’之间的范围也同时扩散进磷元素，所以在这个流程下就不需要再进行边缘的等离子蚀刻，可以最大限度的保留硅片边缘的面积及对电池性能的贡献，如图3B-3C所示，用5%的氢氟酸稀溶液去除涂层3201、保护介质膜3202以及第一表面的磷硅玻璃3103，如图3D所示，在第一表面采用直接等离子体气相沉积SiNx介质层作为ρ-η结钝化及降低光反射的减反层3104，如图3E所示，分别制作第二表面电极3205、第二表面铝金属层3204、第一表面电极3105并共同烧结实现和硅基体的欧姆接触，形成第一表面ρ-η结、第二表面硼重扩散的单面晶体硅电池，如图3F所示，最大限度的保留的硅片边缘的部分，制作的可靠性相比实施例2更高。
[0065]实施例4
[0066]如图4A-4F所示，本实施例提供的η型晶体硅双面电池的双面扩散工艺，具体含以下步骤:以η型晶体硅硅片4001，经过化学表面织构化同时去除机械损伤层，对所述硅片表面通过5%的氢氟酸稀溶液清洗洁净，采用100±50nm粒径分步的纳米二氧化硅分散液，添加纯度85.0%色谱纯磷酸，以18ΜΩ.cm的去离子水稀释，并震荡混合均匀，采用超声波雾化喷涂将分散液的雾状液滴沉降在硅片其中一侧表面上，即所谓的η型硅基体的第二表面，在沉积之前通过特定尺寸的模板约束液滴沉积的范围，使涂层的边缘4201’最终小于硅片的最大轮廓，距离硅片最外侧边缘4202’为0.4mm，250°C烘干15min，固化形成含有杂质源的涂层4201，在第二表面利用直接等离子气相沉积法沉积厚度为150nm的Si02介质膜4202，采用100±50nm粒径分步的纳米二氧化硅分散液，添加纯度4N的三氧化二硼粉末，以99.8%的乙醇和去离子水稀释，并震荡混合均匀，用旋涂机将分散液以在另一侧面制作均匀涂层，即所谓的η型硅基体的第一表面，200°C烘干20min，固化形成含有杂质源的涂层4101,如图4A所不,将两片娃片覆有SiO2介质膜的第二表面面对面放入石英舟载具同一间隙中固定，升温并通入洁净的氮气实现炉管内的惰性气氛，至970°C保持15min，实现硼杂质向硅基体内部的扩散并持续推进形成Ρ-η结4102，快速降温至840°C稳定磷元素的分布并形成重扩散层4203，由于采用了外形约束的杂质涂层4201且硅片第二表面还有额外的介质膜4202保护，磷扩散的过程中可以防止硅片背面涂层边缘4201’和硅片边缘4202’之间的范围也同时扩散进硼元素，所以在这个流程下就不需要再进行边缘的等离子蚀刻，可以最大限度的保留硅片边缘的面积及对电池性能的贡献，如图4B-4C所示，用5%的氢氟酸稀溶液去除涂层4201、保护介质膜3202以及第一表面的涂层4101，如图4D所示，在第一表面米用原子层沉积Al2O3和Si02介质层作为ρ-η结钝化及降低光反射的减反层4104,如图4Ε所示，在第二表面采用原子层沉积SiNx介质层作为背面钝化及降低光反射的减反层4204，分别制作第二表面电极4205、第一表面电极4105并共同烧结实现和硅基体的欧姆接触，形成第一表面ρ-η结、第二表面磷重扩散、双面受光的η型晶体娃电池，如图4F所不。
[0067]以上列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以上实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是含以下步骤: (1)选取P型或η型晶体硅片，将第一表面和第二表面制绒后清洗； (2)在晶体硅片的第二表面上制作杂质涂层； (3)在晶体硅片第二表面的杂质涂层上制作保护层； (4)对P型晶体硅片，首先将第二表面进行高温硼重扩散形成硼重扩散层，再对晶体硅片的第一表面进行磷扩散形成ρ-η结，实现晶体硅片的双面扩散，再经后续工序，制备获得太阳能电池；对η型晶体硅片，首先将第二表面进行高温磷重扩散形成磷重扩散层，再对晶体硅片的第一表面进行硼扩散形成Ρ-η结，实现晶体硅片的双面扩散，再经后续工序，制备获得太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:步骤(2)中在晶体硅片的第二表面上制作杂质涂层，同时在晶体硅片的第一表面上制作杂质源类型与第二表面上杂质涂层的杂质源类型相反的杂质涂层。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:步骤(2)中所述的杂质涂层采用的涂料为含有硼杂质源或磷杂质源的纳米SiO2分散液；其中所述的硼杂质源为含有硼元素的无机氧化物或无机酸；所述的磷杂质源为含有磷元素的无机氧化物或无机酸。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:所述的硼杂质源为三氧化二硼或硼酸，所述的磷杂质源为磷酸；所述的纳米SiO2分散液中纳米SiO2的粒径为40~200nm ;所述的纳米SiO2 分散液中分散介质为去离子水、乙醇或异丙醇，其中去离子水的电阻率为18ΜΩ.cm以上。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:步骤(2冲所述的杂质涂层采用旋涂法或超声雾化喷涂法制作；步骤(2)中在晶体硅片的第二表面上制作杂质涂层或晶体硅片的第一表面和第二表面上均制作杂质涂层后，在200~400°C进行烘干成膜。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:步骤(3冲所述的保护层为氮化硅SiNx、二氧化硅SiO2或硅氧氮化物SiOxNy，其厚度为80~150nm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:步骤(4)中高温硼扩散时的温度为950~970°C，高温磷扩散时的温度为820~860°C ;其中对于P型晶体硅片，将第二表面进行高温硼重扩散时，将相邻两晶体硅片的第二表面面对面设置，置于扩散载具中，进行高温硼重扩散形成硼重扩散层，对晶体硅片的第一表面进行磷扩散时采用气相携带液态磷杂质源的方式进行磷扩散以形成Ρ-η结；其中对于η型晶体硅片，将第二表面进行高温磷重扩散时，将相邻两晶体硅片的第二表面面对面设置，置于扩散载具中，进行高温磷重扩散形成磷重扩散层，对晶体硅片的第一表面进行硼扩散时采用气相携带液态硼杂质源的方式进行硼扩散以形成Ρ-η结。
8.根据权利要求2所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:步骤(4)中高温硼扩散时的温度为950~970°C，高温磷扩散时的温度为820~860°C ;其中对于P型晶体硅片，将第二表面进行高温硼重扩散时，将相邻两晶体硅片的第二表面面对面设置，置于扩散载具中，进行高温硼重扩散形成硼重扩散层，对晶体硅片的第一表面进行磷扩散时通过推进在晶体硅片的第一表面上制作的杂质涂层以形成Ρ-η结；其中对于η型晶体硅片，将第二表面进行高温磷重扩散时，将相邻两晶体硅片的第二表面面对面设置，置于扩散载具中，进行高温磷重扩散形成磷重扩散层，对晶体硅片的第一表面进行硼扩散时通过推进在晶体硅片的第一表面上制作的杂质涂层以形成ρ-η结。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:步骤(4)中所述的后续工序包括采用以下步骤:(5)化学腐蚀液清洗去除杂质涂层、保护层以及高温扩散时形成的玻璃层；(6)在晶体硅片的第一表面上制备钝化层，在晶体硅片的第二表面上制备钝化层或金属导电层；(7)在晶体娃片的第一表面和第二表面上制备金属电极,并进行烧结金属化，制得太阳能电池。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池的双面扩散工艺，其特征是:步骤(2)中所述的杂质涂层为尺寸约束的杂质涂层或非尺寸约束的杂质涂层，当所述的杂质涂层为尺寸约束的杂质涂层时，所述杂质涂层的外部轮廓比晶体硅片的外部轮廓向内缩小0.4~1.0mm,当所述的杂质涂层为非尺寸约束的杂质涂层时，在步骤(4)和步骤(5)之间增设有刻蚀去边结步骤。
【文档编号】H01L31/18GK103811588SQ201410038290
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】麻增智, 杨伟强, 严金梅, 李吉, 赵朋松 申请人:晶澳太阳能有限公司