一种选择性硼掺杂结构及其制备方法和应用与流程

本发明属于光伏，具体为一种选择性硼掺杂结构及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，具有清洁、安全、高效的太阳能光伏发电逐渐成为重点发展和关注的产业。随着晶硅太阳能高效电池技术不断进步，转换效率的提升越发重要。目前可以通过制备选择性发射电极（selective emitter，se）来提升晶硅太阳能电池的转换效率。

2、选择性发射电极是在晶硅电池的正面金属栅线的位置与硅片接触区进行高浓度掺杂形成良好的欧姆接触，从而降低金属化与硅片的接触电阻，而在电极外的非接触区进行低浓度掺杂，提高了电池的短波响应，进一步降低了表面复合，最终实现提升开路电压和短路电流的目的。

3、目前，比较成熟的高效电池技术是以激光p掺杂选择性发射极（selectiveemitter ,se ）电池结构为主。但是，由于p原子与b原子直径具有差异，且两者在硅内的固溶度存在差异，导致了b掺杂较p掺杂难度倍增，激光p掺杂工艺难以适用于b掺杂，且现有的b掺杂se结构的制备工艺较复杂、耗时长且不稳定。因此，需要开发一种转换效率高的选择性硼掺杂结构及其制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种选择性硼掺杂结构及其制备方法和应用，本发明的方法经过印刷、热处理和激光掺杂，形成的选择性硼掺杂结构以金属栅线与硅片接触区域为重掺杂区、受光区域为轻掺杂区，重掺杂区形成良好的欧姆接触并且改善填充因子，轻掺杂区可以改善短波的响应，且低表面浓度减少了少子的复合、提升了开路电压和短路电流。本发明的选择性硼掺杂结构的制备方法较现有工艺更简单，效果好，耗时短，易操作。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、在第一方面，本发明提供一种选择性硼掺杂结构的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、印刷：在经过处理的硅片上印刷纳米硅硼浆，烘干后得到印刷有纳米硅硼浆的硅片；

5、s2、热处理：在气体氛围下对印刷有纳米硅硼浆的硅片进行热处理，在硅片表面形成一层氧化层；

6、s3、激光掺杂：对纳米硅硼浆部分进行激光掺杂，后处理后得到选择性硼掺杂结构。

7、优选地，纳米硅硼浆的组成包括含硼纳米硅粉、溶剂及其他添加成分。

8、进一步，含硼纳米硅粉为通过使纳米硅粉在反应釜中与气态含硼化合物反应形成的含硼纳米硅粉体。

9、更进一步，所述纳米硅粉的颗粒直径为10~1000nm，含硼化合物为氯化硼或溴化硼。

10、在一个优选方案中，步骤s1中，烘干条件为100~300℃下烘干30~60秒。

11、在另一个优选方案中，步骤s1中，烘干后得到的纳米硅硼浆的宽度为1~180μm，高度为1~5μm。

12、在一个优选方案中，步骤s2中，热处理条件为气体氛围中100~300℃下处理1~10min。

13、进一步，所述气体氛围为氮气和氧气中的一种或两种的混合。

14、在另一个优选方案中，步骤s2中，所获得的阻挡层厚度为1~20μm。

15、在优选的方案中，步骤s3中，激光掺杂的参数为：激光波长为 300~1080nm，激光功率 1~50w，频率0.1~50mhz，扫描速度 1~50m/s，光斑尺寸1~150μm，所述选择性硼掺杂结构表面掺杂浓度在8e+18~5e+19atoms/cm3，掺杂深度0.6~1.2μm。

16、在第二方面，本发明提供了一种选择性硼掺杂结构，所述结构采用如上所述的方法制成。

17、在第三方面，本发明还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包含采用如上所述的方法制成的选择性硼掺杂结构或者如上所述的选择性硼掺杂结构。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、本发明通过在硅层上直接印刷纳米硅硼浆，经过烘干及热处理氧化，再通过激光形成硼掺杂，得到硼se（选择性发射极）选择性硼掺杂结构且硅片表面无损伤。该方法使用纳米硅硼浆直接印刷于硅基底表面，硼浆使用纳米硅体系，与硅基底特性相近，激光作用于硼浆后，极易形成高表面浓度、高掺杂深度的效果。该方法加入热处理过程，在硼浆和硅基底表层增加一层薄薄的氧化层，在硅基底表面的氧化层形成阻挡层，降低激光对硅基底的损伤，而在纳米硅硼浆表面形成的氧化层将氮、氧或者两者兼有注入硼浆，辅助激光达到快速扩硼的目的。相比常规无重掺杂结构电池，本发明所述方法制备的电池金属栅线位置的接触电阻明显下降，填充因子明显提升，表面钝化能力增强的同时降低了金属复合。所述太阳能电池能够保持较高的短路电流，增加了开路电压，从而实现较高的转换效率和稳定性。

20、本发明所述选择性硼掺杂结构在制备过程中进行了热处理，所述热处理一方面可以在硅基底表面形成1~20nm的阻挡层，降低激光高温对硅片的损伤；另一方面，通过热处理将氮和/或氧注入硼浆，辅助激光达到更易掺硼的目的，使得掺杂深度提升0.3~0.5μm，掺杂浓度达到8e+18~5e+19 atoms/cm3。

21、本发明中所述选择性硼掺杂结构使用高频激光掺杂后的硅表面无损伤，反射率与未激光位置反射率基本一致，反射率约为7%-10%。较现有工艺，本发明所述选择性硼掺杂结构的制备方法更简单，效果更好，且兼具耗时短、易操作、降低接触电阻、提高最大输出功率（ff）、短路电流（isc）和开路电压（uoc）的优势，所述选择性硼掺杂结构的效率得到了很大的提升。

技术特征：

1.一种选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，纳米硅硼浆的组成包括含硼纳米硅粉、溶剂及其他添加成分。

3.如权利要求2所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，含硼纳米硅粉为通过使纳米硅粉在反应釜中与气态含硼化合物反应形成的含硼纳米硅粉体。

4.如权利要求3所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，所述纳米硅粉的颗粒直径为10~1000nm，含硼化合物为氯化硼或溴化硼。

5.如权利要求1所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤s1中，烘干条件为100~300℃下烘干30~60秒。

6.如权利要求1所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤s1中，烘干后得到的纳米硅硼浆的宽度为1~180μm，高度为1~5μm。

7.如权利要求1所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤s2中，热处理条件为气体氛围中100~300℃下处理1~10min。

8.如权利要求7所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，所述气体氛围为氮气和氧气中的一种或两种的混合。

9.如权利要求1所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所获得的阻挡层厚度为1~20nm。

10. 如权利要求1所述的选择性硼掺杂结构的制备方法，其特征在于，步骤s3中，激光掺杂的参数为：激光波长为 300~1080nm，激光功率 1~50w，频率0.1~50mhz，扫描速度 1~50m/s，光斑尺寸1~150μm，所述选择性硼掺杂结构表面掺杂浓度在8e+18~5e+19atoms/cm3，掺杂深度0.6~1.2μm。

11.一种选择性硼掺杂结构，其特征在于，采用如权利要求1至10中任一项所述的方法制成。

12.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包含如权利要求1至10中任一项所述的方法制成的选择性硼掺杂结构或者如权利要求11所述的选择性硼掺杂结构。

技术总结
本发明提供了一种选择性硼掺杂结构及其制备方法和应用，属于光伏技术领域。所述方法经过印刷、热处理和激光掺杂，形成的选择性硼掺杂结构以金属栅线与硅片接触区域为重掺杂区、受光区域为轻掺杂区，重掺杂区形成良好的欧姆接触并且改善填充因子，轻掺杂区可以改善短波的响应，且低表面浓度减少了少子的复合、提升了开路电压和短路电流。本发明的选择性硼掺杂结构的制备方法较现有工艺更简单，效果好，耗时短，易操作。

技术研发人员：王永峰,汤佳丽,杨立功
受保护的技术使用者：常州时创能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14