选择性发射极太阳能电池及其扩散方法

摘要

本发明涉及一种选择性发射极太阳能电池及其扩散方法。该选择性发射极太阳能电池的扩散方法，包括如下步骤：步骤一：在硅片的正电极栅线上涂覆磷浆，在通入氮气的条件下，将硅片于850～900℃保温扩散10～30分钟；步骤二：降温40～50℃，在通入氮气的条件下，将硅片保温扩散5～10分钟；步骤三：在通入氮气和氧气的条件下，将硅片保温氧化1～10分钟；步骤四：在通入扩散氮、氧气和氮气的条件下，将硅片保温扩散5～15分钟；步骤五：在通入氮气的条件下，将硅片保温扩散9～12分钟；步骤六：在通入氧气的条件下，将硅片保温氧化5～15分钟。上述扩散方法能够提升选择性发射极太阳能电池的光电转换效率。

权利要求

1.一种选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：在硅片的正电极栅线上涂覆磷浆，在通入氮气的条件下，将所述硅片于850～

900℃保温扩散10～30分钟；

步骤二：降温40～50℃，在通入氮气的条件下将所述硅片保温扩散5～10分钟；

步骤三：在通入氮气和氧气的条件下，将所述硅片保温氧化1～10分钟；

步骤四：在通入扩散氮、氧气和氮气的条件下，将所述硅片保温扩散5～15分钟，其中，所述扩散氮为携带有三氯氧磷的氮气；

步骤五：在通入氮气的条件下，将所述硅片保温扩散9～12分钟；及步骤六：在通入氧气的条件下，将所述硅片保温氧化5～15分钟，经降温，得到所述选择性发射极太阳能电池；

其中，步骤三和步骤六的保温氧化的温度、以及步骤四和步骤五的保温扩散的温度均与步骤二的保温扩散的温度相同。

2.根据权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，步骤一中，所述氮气的流量为18～30slm。

3.根据权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，步骤二中，所述氮气的流量为18～30slm。

4.根据权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，步骤三中，所述氧气的流量为1000～2000sccm，所述氮气的流量为18～30slm。

5.根据权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，步骤四中，所述氮气的流量为18～30slm，所述扩散氮的流量为2500～3500sccm，所述氧气的流量为1000～2000sccm。

6.根据权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，步骤五中，所述氮气的流量为18～30slm。

7.根据权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，步骤六中，所述氧气的流量为1000～2000sccm。

8.根据权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，步骤六中还通入了流量为10slm以下的氮气。

9.根据权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，其特征在于，步骤二中，降温40～50℃的步骤中，降温速率为5～10℃/分钟。

10.一种由权利要求1～9任意一项所述的选择性发射极太阳能电池的扩散方法制备得到的选择性发射极太阳能电池。

说明书

选择性发射极太阳能电池及其扩散方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池的制造领域，尤其涉及一种选择性发射极太阳能电池及其扩散方法。

背景技术

[0002] 晶体硅太阳能电池的生产工艺一般包括制绒、扩散、去背结和PSG、镀膜以及丝印烧结。其中，扩散是太阳能电池发电的关键步骤，因此，扩散结特性的好坏直接影响着电池的光电转换效率。选择性发射极太阳能电池(SE电池)结构的特点是在电极区形成重扩，在非电极区形成浅扩，然而现有的选择性发射极太阳能电池的重扩区和浅扩区方阻区别不明显，导致选择性发射极太阳能电池结构不明显的，使得选择性发射极太阳能电池的光电转换效率较低。

发明内容

[0003] 鉴于此，有必要提供一种能够增加选择性发射极太阳能电池的光电转换效率的选择性发射极太阳能电池的扩散方法。

[0004] 此外，还提供一种光电转换效率较高的选择性发射极太阳能电池。

[0005] 一种选择性发射极太阳能电池的扩散方法，包括如下步骤：

[0006] 步骤一：在硅片的正电极栅线上涂覆磷浆，在通入氮气的条件下，将所述硅片于850～900℃保温扩散10～30分钟；

[0007] 步骤二：降温40～50℃，在通入氮气的条件下将所述硅片保温扩散5～10分钟；

[0008] 步骤三：在通入氮气和氧气的条件下，将所述硅片保温氧化1～10分钟；

[0009] 步骤四：在通入扩散氮、氧气和氮气的条件下，将所述硅片保温扩散5～15分钟，其中，所述扩散氮为携带有三氯氧磷的氮气；

[0010] 步骤五：在通入氮气的条件下，将所述硅片保温扩散9～12分钟；及

[0011] 步骤六：在通入氧气的条件下，将所述硅片保温氧化5～15分钟，经降温，得到所述选择性发射极太阳能电池。

[0012] 在其中一个实施例中，步骤一中，所述氮气的流量为18～30slm。

[0013] 在其中一个实施例中，步骤二中，所述氮气的流量为18～30slm。

[0014] 在其中一个实施例中，步骤三中，所述氧气的流量为1000～2000sccm，所述氮气的流量为18～30slm。

[0015] 在其中一个实施例中，步骤四中，所述氮气的流量为18～30slm，所述扩散氮的流量为2500～3500sccm，所述氧气的流量为1000～2000sccm。

[0016] 在其中一个实施例中，步骤五中，所述氮气的流量为18～30slm。

[0017] 在其中一个实施例中，步骤六中，所述氧气的流量为1000～2000sccm。

[0018] 在其中一个实施例中，步骤六中还通入了流量为10slm以下的氮气。

[0019] 在其中一个实施例中，步骤二中，将所述扩散炉降温40～50℃的步骤中，降温速率为5～10℃/分钟。

[0020] 一种由上述选择性发射极太阳能电池的扩散方法制备得到的选择性发射极太阳能电池。

[0021] 上述选择性发射极太阳能电池的扩散方法通过先在硅片的正电极栅线上涂覆磷浆，然后将硅片置于扩散炉中，在通入氮气的条件下于850～900℃保温扩散10～30分钟以在电极区域形成重掺杂，接着通过降温40～50℃，在通入氮气的条件下保温扩散5～10分钟使磷原子能够有效地驱入硅片中，从而降低重掺杂区域的方阻，而通过通入扩散氮保温扩散5～15分钟，以使硅片的非电极区形成轻掺杂，使轻掺杂区域的磷的掺杂浓度较少，以提高轻掺杂区的方阻，从而提高了重掺杂区域和轻掺杂区域的方阻区别，有利于提高太阳能电池的光电转换效率；同时通过通入扩散氮保温扩散5～15分钟形成轻掺杂区域，使得该区域的磷的掺杂浓度较少，有效地减少了少子的复合，降低表面复合和缺陷密度，提高光生载流子的收集几率，从而提高短路电流和光电转换效率；同时，在通入扩散氮保温扩散之前，先在通入氮气和氧气的条件下，保温氧化1～10分钟形成扩散缓冲层，降低扩散氮中的磷在硅片上的扩散速度，改善了轻掺杂区域的方阻的均匀性，进一步提高了光电转换效率。

附图说明

[0022] 图1为一实施方式的选择性发射极太阳能电池的扩散方法的流程图。

具体实施方式

[0023] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

[0024] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

[0025] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0026] 如图1所示，一实施方式的选择性发射极太阳能电池的扩散方法，包括如下步骤：

[0027] 步骤S110：在硅片的正电极栅线上涂覆磷浆，在通入氮气的条件下，将硅片于850～900℃保温扩散10～30分钟。

[0028] 其中，磷浆为含有磷的浆料。其中，磷浆中的磷的质量百分含量为40％～60％。其中，磷浆可以为Honeywell公司的TS-4型号的磷浆。

[0029] 通过将硅片在850～900℃下保温10～30分钟，以使磷浆中的磷原子扩散到硅片中，形成重掺杂区域。

[0030] 在本实施例中，在硅片的正电极栅线上涂覆磷浆的方法为丝网印刷。

[0031] 在步骤S110中，氮气的流量为18～30slm。

[0032] 步骤S120：降温40～50℃，在通入氮气的条件下将硅片保温扩散5～10分钟。

[0033] 优选的，将扩散炉降温40～50℃的步骤中，降温速率为5～10℃/分钟，从而提高少子寿命。

[0034] 通过步骤S120降温40～50℃后，即在800℃～860℃条件下仅通入氮气保温扩散是为了保证重掺杂区的浓度。

[0035] 在步骤S120中，氮气的流量为18～30slm。

[0036] 步骤S130：在通入氮气和氧气的条件下，将硅片保温氧化1～10分钟。

[0037] 由于后续通入的扩散氮中的磷原子在硅中的扩散速度较快，容易导致扩散的不均匀，通过步骤S130，使氧气与硅反应形成一层二氧化硅层，二氧化硅层作为扩散缓冲层，磷原子在二氧化硅层中的扩散速度较慢，从而降低磷原子的扩散速度，从而使得扩散更加均匀。

[0038] 在步骤S130中，氧气的流量为1000～2000sccm；氮气的流量为18～30slm。

[0039] 步骤S140：在通入扩散氮、氧气和氮气的条件下，将硅片保温扩散5～15分钟。

[0040] 其中，扩散氮为携带有三氯氧磷的氮气，也称“小氮”。

[0041] 在步骤S140中，扩散氮的流量为2500～3500sccm；氮气的流量为18～30slm；氧气的流量为1000～2000sccm。

[0042] 通过步骤S140，使硅、氧气与扩散氮中的三氯氧磷反应，在硅片的表面形成一层含有磷原子的二氧化硅层。

[0043] 步骤S150：在通入氮气的条件，将硅片保温扩散9～12分钟。

[0044] 通过再次仅通入氮气保温扩散，将使硅片表面形成的二氧化硅层中的磷原子扩散进入硅片中。

[0045] 在步骤S150中，氮气的流量为18～30slm。

[0046] 步骤S160：在通入氧气的条件下，将硅片保温氧化5～15分钟，经降温，得到选择性发射极太阳能电池。

[0047] 其中，步骤S130～步骤S160的保温扩散或者保温氧化的温度与步骤S120的保温扩散的温度相同。

[0048] 通过在通入氧气的条件下保温氧化，使得硅片表面重新生成二氧化硅层，此时生成的二氧化硅层不含有磷原子，可以对硅片表面的磷原子进行浓度再分布，保证轻掺杂的效果。

[0049] 步骤S160中氧气的流量为1000～2000sccm。

[0050] 步骤S160中还通入了流量为10slm以下的氮气，从而保证扩散气氛。可以理解，步骤S160中可以仅通入氧气，可以同时通入氧气和氮气。

[0051] 上述选择性发射极太阳能电池的扩散方法通过先在硅片的正电极栅线上涂覆磷浆，然后将硅片置于扩散炉中，在通入氮气的条件下于850～900℃保温扩散10～30分钟以在电极区域形成重掺杂，接着通过降温50℃，在通入氮气的条件下保温扩散5～10分钟使磷原子能够有效地驱入硅片中，从而降低重掺杂区域的方阻，而通过通入扩散氮保温扩散5～15分钟，以使硅片的非电极区形成轻掺杂，使轻掺杂区域的磷的掺杂浓度较少，以提高轻掺杂区的方阻，从而提高了重掺杂区域和轻掺杂区域的方阻区别，有利于提高太阳能电池的光电转换效率；同时通过通入扩散氮保温扩散5～15分钟形成轻掺杂区域，使得该区域的磷的掺杂浓度较少，有效地减少了少子的复合，降低表面复合和缺陷密度，提高光生载流子的收集几率，从而提高短路电流和光电转换效率；同时，在通入扩散氮保温扩散之前，先在通入氮气和氧气的条件下，保温氧化1～10分钟形成扩散缓冲层，降低扩散氮中的磷在硅片上的扩散速度，改善了轻掺杂区域的方阻的均匀性，进一步提高了光电转换效率。

[0052] 另外，上述扩散方法工艺时间比现有的扩散工艺更短，能够有效地减少能耗和原料的消耗，从而增加了生产效率。

[0053] 一种上述选择性发射极太阳能电池的扩散方法制备得到的选择性发射极太阳能电池。由于该选择性发射极太阳能电池通过上述方法制备得到，使得选择性发射极太阳能电池具有较高的光电转换效率。

[0054] 以下为具体实施例部分：

[0055] 实施例1

[0056] 本实施例的选择性发射极太阳能电池的扩散步骤如下：

[0057] (1)在硅片上的正电极栅线上丝网印刷一层磷浆，将硅片置于石英舟中，并通过碳化硅桨进入扩散炉的炉管中，等硅片稳定后，将扩散炉升温至850℃，通入氮气，保温扩散30分钟，其中，氮气的流量为30slm，磷浆中的磷的质量百分含量为50％。

[0058] (2)以降温速率为5℃/分钟将扩散炉降温50℃，通入氮气，保温扩散8分钟，其中，氮气的流量为30slm。

[0059] (3)向扩散炉中通入氮气和氧气，于步骤(2)相同的温度保温氧化10分钟，其中，氮气的流量为30slm，氧气的流量为1000sccm。

[0060] (4)向扩散炉中通入扩散氮、氧气和氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散5分钟，其中，扩散氮的流量为3500sccm，氮气的流量为18slm，氧气的流量为1000sccm。

[0061] (5)停止氧气和扩散氮的通入，向扩散炉中仅通入氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散12分钟，其中，氮气的流量为30slm。

[0062] (6)向扩散炉中通入氧气，在步骤(2)相同的温度下保温氧化5分钟，经降温，将石英舟推出炉管，得到选择性发射极太阳能电池，其中，氧气的流量为1000sccm。

[0063] 采用Berger或者HALM测试仪测试本实施例的选择性发射极太阳能电池的短路电流，本实施例的选择性发射极太阳能电池的短路电流见表1。

[0064] 采用四探针测试仪测试本实施例的选择性发射极太阳能电池的重扩散区方阻和轻扩散区方阻，本实施例的选择性发射极太阳能电池的重扩散区方阻和轻扩散区方阻见表1。

[0065] 采用Berger或者HALM测试仪测试本实施例的选择性发射极太阳能电池的光电转换效率，本实施例的选择性发射极太阳能电池的光电转换效率，见表1

[0066] 实施例2

[0067] 本实施例的选择性发射极太阳能电池的扩散步骤如下：

[0068] (1)在硅片上的正电极栅线上丝网印刷一层磷浆，将硅片置于石英舟中，并通过碳化硅桨进入扩散炉的炉管中，等硅片稳定后，将扩散炉升温至900℃，通入氮气，保温扩散10分钟，其中，氮气的流量为18slm，磷浆中的磷的质量百分含量为40％。

[0069] (2)以降温速率为10℃/分钟将扩散炉降温40℃，通入氮气，保温扩散10分钟，其中，氮气的流量为18slm。

[0070] (3)向扩散炉中通入氮气和氧气，于步骤(2)相同的温度保温氧化1分钟，其中，氮气的流量为18slm，氧气的流量为2000sccm。

[0071] (4)向扩散炉中通入扩散氮、氧气和氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散15分钟，其中，扩散氮的流量为3500sccm，氮气的流量为18slm，氧气的流量为2000sccm。

[0072] (5)停止氧气和扩散氮的通入，向扩散炉中仅通入氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散9分钟，其中，氮气的流量为18slm。

[0073] (6)向扩散炉中通入氧气，在步骤(2)相同的温度下保温氧化15分钟，经降温，将石英舟推出炉管，得到选择性发射极太阳能电池，其中，氧气的流量为2000sccm。

[0074] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的短路电流见表1。

[0075] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的重扩散区方阻和轻扩散区方阻，见表1。

[0076] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的光电转换效率，见表1。

[0077] 实施例3

[0078] 本实施例的选择性发射极太阳能电池的扩散步骤如下：

[0079] (1)在硅片上的正电极栅线上丝网印刷一层磷浆，将硅片置于石英舟中，并通过碳化硅桨进入扩散炉的炉管中，等硅片稳定后，将扩散炉升温至880℃，通入氮气，保温扩散20分钟，其中，氮气的流量为24slm，磷浆中的磷的质量百分含量为60％。

[0080] (2)以降温速率为8℃/分钟将扩散炉降温45℃，通入氮气，保温扩散8分钟，其中，氮气的流量为24slm。

[0081] (3)向扩散炉中通入氮气和氧气，于步骤(2)相同的温度保温氧化5分钟，其中，氮气的流量为24slm，氧气的流量为1500sccm。

[0082] (4)向扩散炉中通入扩散氮、氧气和氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散5～15分钟，其中，扩散氮的流量为3000sccm，氮气的流量为24slm，氧气的流量为1500sccm。

[0083] (5)停止氧气和扩散氮的通入，向扩散炉中仅通入氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散10分钟，其中，氮气的流量为24slm。

[0084] (6)向扩散炉中通入氧气和氮气，在步骤(2)相同的温度下保温氧化10分钟，经降温，将石英舟推出炉管，得到选择性发射极太阳能电池，其中，氧气的流量为1500sccm，氮气的流量为1slm。

[0085] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的短路电流见表1。

[0086] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的重扩散区方阻和轻扩散区方阻见表1。

[0087] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的光电转换效率，见表1。

[0088] 实施例4

[0089] 本实施例的选择性发射极太阳能电池的扩散步骤如下：

[0090] (1)在硅片上的正电极栅线上丝网印刷一层磷浆，将硅片置于石英舟中，并通过碳化硅桨进入扩散炉的炉管中，等硅片稳定后，将扩散炉升温至900℃，通入氮气，保温扩散20分钟，其中，氮气的流量为30slm，磷浆中的磷的质量百分含量为50％。

[0091] (2)以降温速率为6℃/分钟将扩散炉降温50℃，通入氮气，保温扩散8分钟，其中，氮气的流量为30slm。

[0092] (3)向扩散炉中通入氮气和氧气，于步骤(2)相同的温度保温氧化5分钟，其中，氮气的流量为30slm，氧气的流量为2000sccm。

[0093] (4)向扩散炉中通入扩散氮、氧气和氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散10分钟，其中，扩散氮的流量为2500sccm，氮气的流量为30slm，氧气的流量为2000sccm。

[0094] (5)停止氧气和扩散氮的通入，向扩散炉中仅通入氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散10分钟，其中，氮气的流量为30slm。

[0095] (6)向扩散炉中通入氧气和氮气，在步骤(2)相同的温度下保温氧化15分钟，经降温，将石英舟推出炉管，得到选择性发射极太阳能电池，其中，氧气的流量为2000sccm，氮气的流量为10slm。

[0096] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的短路电流见表1。

[0097] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的重扩散区方阻和轻扩散区方阻见表1。

[0098] 采用实施例1相同的测试方法，得到本实施例的选择性发射极太阳能电池的光电转换效率，见表1。

[0099] 对比例1

[0100] 对比例1的选择性发射极太阳能电池的扩散步骤如下：

[0101] (1)在硅片上的正电极栅线上丝网印刷一层磷浆，将硅片置于石英舟中，并通过碳化硅桨进入扩散炉的炉管中，等硅片稳定后，将扩散炉升温至830℃，通入氮气，保温扩散30分钟，其中，氮气的流量为30slm，磷浆中的磷的质量百分含量为50％。

[0102] (2)以降温速率为5℃/分钟将扩散炉降温30℃，通入氮气，保温扩散5分钟，其中，氮气的流量为30slm。

[0103] (3)向扩散炉中通入扩散氮、氧气和氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散10分钟，其中，扩散氮的流量为3500sccm，氮气的流量为18slm，氧气的流量为1000sccm。

[0104] (4)停止氧气和扩散氮的通入，向扩散炉中仅通入氮气，在步骤(2)相同的温度下保温扩散18分钟，其中，氮气的流量为30slm。

[0105] (5)向扩散炉中通入氧气，在步骤(2)相同的温度下保温氧化5分钟，经降温，将石英舟推出炉管，得到选择性发射极太阳能电池，其中，氧气的流量为1000sccm。

[0106] 采用实施例1相同的测试方法，得到对比例1的选择性发射极太阳能电池的短路电流见表1。

[0107] 采用实施例1相同的测试方法，得到对比例1的选择性发射极太阳能电池的重扩散区方阻和轻扩散区方阻见表1。

[0108] 采用实施例1相同的测试方法，得到对比例1的选择性发射极太阳能电池的光电转换效率，见表1。

[0109] 表1表示的实施例1～4及对比例1的选择性发射极太阳能电池的短路电流、重扩散区方阻、轻扩散区方阻及光电转换效率。

[0110] 表1

[0111]

[0112] 从表1中可以看出，实施例1～4的选择性发射极太阳能电池的短路电流至少为9.008A，而对比例1的短路电流只有8.962A，显然，实施例1～4的选择性发射极太阳能电池具有更高的短路电流。

[0113] 从表1中还可以看出，实施例1～4的选择性发射极太阳能电池的重掺区和轻掺区的高低浓度差异大，而对比例1的太阳能电池的重掺区和轻掺区的高低浓度差异较小。

[0114] 从表1中还可以看出，实施例1～4的选择性发射极太阳能电池的光电转换效率至少为19.1％，而对比例1的光电转换效率为19.0％，显然，实施例1～4的选择性发射极太阳能电池具有更高的光电转换效率。

[0115] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。