一种选择性发射极晶硅太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种选择性发射极晶硅太阳能电池。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-电子对(V_Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势皇的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs，Cds/Cu2S，Cds/CdTe，Cds/InP，CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达0.999999、电阻率在10欧?厘米以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p_n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。
[0003]传统太阳能电池的PN结是采用一次磷扩散的方式制作，磷源掺杂浓度分布是均匀的，为了提高电池的开路电压和短路电流，只能采取整体提高扩散方阻，降低磷掺杂浓度的方式，但是这种方式使得银栅线以下区域的磷掺杂浓度也同时降低，银栅线与硅不能形成良好的欧姆接触，导致电池的填充因子较低，抑制了电池光电转换效率的提升。由此，现有技术出现了选择性发射极晶硅太阳能电池，即将磷浆印刷在栅线的位置，放入扩散炉管，通入POCl3进行热扩散；去磷硅玻璃；正面减反膜沉积；正背面金属电极的制备和烧结。这种选择性发射电极电池的优点是制备方法工艺简单，成本低，可大规模产业化。但是，由于印刷的磷浆含有很多杂质成分，在扩散炉管中会挥发出来，这些杂质会在硅片表面沉积或者和硅产生各种物理化学反应，使得硅片出现外观不良，如出现斑点，电池效率提升空间有限。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种选择性发射极晶硅太阳能电池，可使硅片表面的磷掺杂浓度呈选择性分布，增大选择性发射极磷掺杂浓度差，提升电池的光电转换效率。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种选择性发射极晶硅太阳能电池，包括正电极、减反膜、N型发射极、P型硅、铝背场和背电极；所述减反膜、所述N型发射极、所述P型硅、所述铝背场和所述背电极依次层叠设置；
[0006]所述N型发射极设有轻掺杂区域以及与所述正电极形状相同的重掺杂区域，所述正电极穿透所述减反膜和所述重掺杂区域相接形成欧姆接触，且所述正电极栅线线宽小于所述重掺杂区域线宽5-10 μ m。
[0007]作为上述方案的改进，所述正电极栅线的线宽为20-70 μm。
[0008]作为上述方案的改进，所述轻掺杂区域的方块电阻为80-150Ω/ □，所述重掺杂区域的方块电阻为20-60 Ω / 口。
[0009]作为上述方案的改进，所述减反膜为单层氮化硅、多层氮化硅或氮化硅/ 二氧化娃置层减反月旲。
[0010]作为上述方案的改进，所述正电极为Ag电极，所述背电极为Ag电极或Cu电极。
[0011]作为上述方案的改进，所述正电极占电池正面面积的比例为4%_10%。
[0012]实施本实用新型，具有如下有益效果:
[0013]本实用新型采用臭氧氧化的方式在硅片的表面形成一层二氧化硅层，该二氧化硅层可以在高温下降低磷的扩散速度，在非磷浆区域形成轻掺杂区域，进一步增大轻掺杂区域与重掺杂区域的P掺杂浓度差。另外，由于二氧化硅层的具有缓冲作用，形成的p-n结很均匀。而所述重掺杂区域线宽比正电极栅线线宽宽5-10 μ m，可确保正电极与重掺杂区域能形成良好的欧姆接触，保证电池的合格率，有效提升电池的光电转换效率。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型一种选择性发射极晶硅太阳能电池的结构示意图；
[0015]图2是本实用新型一种选择性发射极晶硅太阳能电池制备过程中的中间结构的示意图。
【具体实施方式】
[0016]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
[0017]如图1所示，本实用新型提供一种选择性发射极晶硅太阳能电池，包括正电极1、减反膜2、N型发射极4、P型硅5、铝背场6和背电极7 ;所述减反膜2、所述N型发射极4、所述P型硅5、所述铝背场6和所述背电极7依次层叠设置；
[0018]所述N型发射极4设有轻掺杂区域41以及与所述正电极I形状相同的重掺杂区域42，所述正电极I穿透所述减反膜2和所述重掺杂区域42相接形成欧姆接触，且所述正电极I栅线线宽小于所述重掺杂区域42线宽5-10 μ mo
[0019]本实用新型的选择性发射电极就是在硅片正面和金属栅线的接触位置进行重掺杂(所谓深扩散)，在金属栅线电极之间的硅片区域进行轻掺杂(所谓浅扩散)。这种结构的电池的有益效果是:由于重掺杂区域42表面浓度高，根据金属-半导体接触电阻理论，电池的接触电阻小；载流子的复合速率和掺杂浓度的平方成反比关系，轻掺杂区域41可以减少载流子的复合，提高载流子的收集效率；20%能量的入射光(短波)的吸收发生在电池的扩散层，浅扩散有利于短波太阳光子的量子效率，有利于电池光电转换效率的提升。
[0020]如图2所示，本实用新型采用臭氧氧化的方式在硅片的表面形成一层厚度为0.5-3nm的二氧化硅层3，然后印刷腐蚀浆料去除正电极I栅线位置的二氧化硅从而形成腐蚀槽31，再在腐蚀槽31中印刷磷浆进行磷扩散，从而形成选择性发射极。现有的选择性发射极电池采用磷浆填充和POCl3结合的扩散方式形成选择性发射极，但轻掺杂区域41的P掺杂浓度偏高，而本使用新型由于在硅片上设置一层二氧化硅层3可以在高温下降低磷的扩散速度，在非磷浆区域形成轻掺杂区域41，进一步增大轻掺杂区域41与重掺杂区域42的P掺杂浓度差。另外，由于二氧化硅层3的具有缓冲作用，形成的p-n结很均匀，最重要的一点是，磷浆在高温下的挥发物被二氧化硅层3阻隔在硅片外面，可以防止挥发物对硅片的影响，使得硅片不会出现外观不良，且电池效率也会得到保证。
[0021]需要说明的是，本实用新型所述轻掺杂区域41的方块电阻为80-150 Ω/ □，所述重掺杂区域42的方块电阻为20-60 Ω / 口。一般来说，磷掺杂浓度越高，结越深，方块电阻越小。现有的选择性发射极的轻掺杂区域方块电阻为60-110 Ω/ □，重掺杂区域的方块电阻为30-65Ω/ □，本实用新型明显减少了轻掺杂区域的磷掺杂浓度，增加方块电阻，从而提升电池光电转换效率。
[0022]为了确保正电极I与重掺杂区域42能形成良好的欧姆接触，本实用新型在二氧化硅层3上的腐蚀槽31的线宽比正电极I栅线线宽宽5-10 μ m，填充磷浆进入腐蚀槽31扩散后在腐蚀槽31下方的N型发射极4形成重掺杂区域42，即重掺杂区域42的线宽与腐蚀槽31的线宽相同，当印刷正电极I浆料时，该正电极I栅线线宽较窄，能完全落在重掺杂区域42上，允许在印刷时存在细微的误差，保证电池的合格率。
[0023]需要说明的是，在轻掺杂区域41上方的所述二氧化硅层3在扩散后去除磷硅酸玻璃工序一同除去。
[0024]优选地，所述正电极I栅线的线宽为20-70 μm。
[0025]优选地，所述减反膜2为单层氮化硅、多层氮化硅或氮化硅/ 二氧化硅叠层减反膜。
[0026]优选地，所述正电极I为Ag电极，所述背电极7为Ag电极或Cu电极。
[0027]优选地，所述正电极I占电池正面面积的比例为4%_10%。
[0028]以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种选择性发射极晶硅太阳能电池，其特征在于，包括正电极、减反膜、N型发射极、P型硅、铝背场和背电极；所述减反膜、所述N型发射极、所述P型硅、所述铝背场和所述背电极依次层叠设置； 所述N型发射极设有轻掺杂区域以及与所述正电极形状相同的重掺杂区域，所述正电极穿透所述减反膜和所述重掺杂区域相接形成欧姆接触，且所述正电极栅线线宽小于所述重掺杂区域线宽5-10 μm。
2.如权利要求1所述选择性发射极晶硅太阳能电池，其特征在于，所述正电极栅线的线宽为20-70 μ m。
3.如权利要求1所述选择性发射极晶硅太阳能电池，其特征在于，所述轻掺杂区域的方块电阻为80-150 Ω/ □，所述重掺杂区域的方块电阻为20-60 Ω/ 口。
4.如权利要求1所述选择性发射极晶硅太阳能电池，其特征在于，所述减反膜为单层氮化硅、多层氮化硅或氮化硅/二氧化硅叠层减反膜。
5.如权利要求1所述选择性发射极晶硅太阳能电池，其特征在于，所述正电极为Ag电极，所述背电极为Ag电极或Cu电极。
6.如权利要求1所述选择性发射极晶硅太阳能电池，其特征在于，所述正电极占电池正面面积的比例为4%-10%。
【专利摘要】本实用新型公开了一种选择性发射极晶硅太阳能电池，包括：包括正电极、减反膜、N型发射极、P型硅、铝背场和背电极；所述减反膜、所述N型发射极、所述P型硅、所述铝背场和所述背电极依次层叠设置；所述N型发射极设有轻掺杂区域以及与所述正电极形状相同的重掺杂区域，所述正电极穿透所述减反膜和所述重掺杂区域相接形成欧姆接触，且所述正电极栅线线宽小于所述重掺杂区域线宽5-10μm。采用本实用新型，可使硅片表面的磷掺杂浓度呈选择性分布，增大选择性发射极磷掺杂浓度差，提升电池的光电转换效率。
【IPC分类】H01L31-0304, H01L31-04
【公开号】CN204315591
【申请号】CN201420755550
【发明人】方结彬, 秦崇德, 石强, 黄玉平, 何达能
【申请人】广东爱康太阳能科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月5日