一种N型背结太阳能电池的制作方法

摘要

本发明公开了一种N型背结太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：1)碱抛光：利用碱溶液对N型硅片的背面进行碱抛光处理；2)硼掺杂：对N型硅片的背面进行硼掺杂处理，以形成p+发射层，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到1E20cm‑3以上；3)清洗：对N型硅片的背面进行清洗，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃层或氧化层；4)碱制绒：利用碱溶液对N型硅片的正面进行制绒处理，得到N型背结太阳能电池的主体结构；将步骤4)中处理后的主体结构经磷掺杂、沉积钝化膜、金属化处理，即可得到N型背结太阳能电池；其减少工艺步骤，降低成本，且加工质量高。

权利要求

1.一种N型背结太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)碱抛光：利用碱溶液对N型硅片的背面进行碱抛光处理；

2)硼掺杂：对N型硅片的背面进行硼掺杂处理，以形成p+发射层，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到2E20cm-3以上；

3)清洗：对N型硅片的背面进行清洗，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃层或氧化层；

4)碱制绒：利用碱溶液对N型硅片的正面进行制绒处理，得到N型背结太阳能电池的主体结构；

将步骤4)中处理后的主体结构经磷掺杂、沉积钝化膜、金属化处理，即可得到N型背结太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤1)之前还包括预清洗：将原始的N型硅片进行RCA清洗，去除N型硅片表面的杂质；

所述预清洗采用的溶液为RCA清洗液，且RCA清洗液中的NH4OH、H2O2、H2O的体积比为1：1：

5；

所述步骤1)中的碱抛光采用的溶液为碱溶液，碱溶液为质量浓度20～30％的TMAH溶液、或质量浓度15～25％的NaOH溶液。

3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤2)中的硼掺杂为背面全面积硼掺杂或背面局部硼掺杂。

4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述步骤2)中的硼掺杂具体为：硼扩散或硼注入。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，当所述步骤2)中的硼掺杂具体为硼扩散时，所述步骤3)中的清洗采用的溶液为质量浓度8～12％的HF溶液，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃层。

6.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，当所述步骤2)中的硼掺杂具体为硼注入时，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到2E20cm-3以上，所述步骤3)中的清洗采用的溶液为质量浓度8～12％的HF溶液，以去除N型硅片的背面的氧化硅层。

7.根据权利要求5或6所述的制作方法，其特征在于，所述磷掺杂具体为：当所述步骤2)中的硼掺杂为背面全面积硼掺杂时，对N型硅片的正面进行磷掺杂处理；当所述步骤2)中的硼掺杂为背面局部硼掺杂时，对N型硅片的正面和背面分别进行磷掺杂处理；

所述沉积钝化膜具体为：对N型硅片的表面沉积钝化膜；

所述金属化具体为：对N型硅片的表面印刷浆料，形成电极。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述磷掺杂为磷扩散；

在磷扩散之前还包括制作掩蔽膜，制作掩蔽膜具体为：在硼掺杂处理后的N型硅片的硼扩散面形成掩蔽膜；

在磷扩散之后、沉积钝化膜之前还包括HF去除掩蔽膜以及PSG，所述HF去除掩蔽膜以及PSG具体为：对N型硅片的正面去除PSG、背面去除掩蔽膜。

9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述磷掺杂为磷注入。

10.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤4)中的碱制绒采用的溶液为质量浓度为1～2％的NaOH溶液。

说明书

一种N型背结太阳能电池的制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种N型背结太阳能电池的制作方法。

背景技术

[0002] 太阳能是一种最清洁、最普遍和最有潜力的能源。太阳能电池，也称光伏电池，是一种通过光电效应或者光化学效应将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。当太阳光照在太阳能电池上时，太阳能电池的p-n结形成空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就形成电流。目前，N型单晶硅片制作的太阳能电池由于对金属杂质不敏感，光衰减小，日益展现出其在太阳能领域的优势。

[0003] 现有技术中，N型晶体硅，一般采用掺杂硼形成p+发射极，对于p+发射极在入射光背面的背结电池，背面多采用抛光结构，利于钝化减少载流子复合，如图1、图2所示，其为通常的背面发射极N型太阳能电池的结构示意图。对于这种结构的N型背结太阳能电池的加工工艺，如果需要抛光硅片，通常采用碱抛光，以形成两面表面平坦的抛光结构，但是受光面需要形成限光结构，而碱制绒也会形成两面金字塔的表面结构。常规的N型背结太阳能电池形成背结表面抛光以及受光面表面制绒的主体结构的制备方法有如下几种，第一种制备方法包括如下步骤：1)碱抛光；2)全面积或局部硼扩散；3)去BSG；4)高温氧化形成氧化硅制绒掩蔽膜；5)碱制绒；6)去氧化硅。这种制备方法需要高温氧化，能耗高，可能降低n-Si少子寿命，且对硼扩散层分布有影响。第二种制备方法包括如下步骤：1)碱抛光；2)全面积或局部硼注入；3)CVD沉积SiNx，氧化硅等掩蔽膜；4)碱制绒、去掩蔽膜。这种制备方法使用的CVD设备成本高，工艺复杂。第三种制备方法包括如下步骤：1)碱制绒；2)复杂工艺设备单面酸抛光；3)全面积或局部硼扩散。这种制备方法采用复杂工艺设备酸抛光，平坦度不够，不利于钝化减少载流子复合。

[0004] 由此可知，现有技术中的N型背结太阳能电池的制备方法，其工艺步骤复杂，或者采用复杂的工艺设备，成本高且制备后的表面质量不高。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提出一种N型背结太阳能电池的制作方法，减少工艺步骤，降低成本，且加工质量高。

[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 一种N型背结太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：

[0008] 1)碱抛光：利用碱溶液对N型硅片的背面进行碱抛光处理；

[0009] 2)硼掺杂：对N型硅片的背面进行硼掺杂处理，以形成p+发射层，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到1E20cm-3以上；

[0010] 3)清洗：对N型硅片的背面进行清洗，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃层或氧化层；

[0011] 4)碱制绒：利用碱溶液对N型硅片的正面进行制绒处理，得到N型背结太阳能电池的主体结构；

[0012] 将步骤4)中处理后的主体结构经磷掺杂、沉积钝化膜、金属化处理，即可得到N型背结太阳能电池。

[0013] 其中，在所述步骤1)之前还包括预清洗：将原始的N型硅片进行RCA清洗，去除N型硅片表面的杂质；

[0014] 所述预清洗采用的溶液为RCA清洗液，且RCA清洗液中的NH4OH、H2O2、H2O的体积比为1：1：5；RCA标准清洗法是1965年由Kern和Puotinen等人在N.J.Princeton的RCA实验室首创的，并由此而得名。RCA是一种典型的、至今仍为最普遍使用的湿式化学清洗法，该清洗法主要包括以下几种清洗液：(1)SPM：H2SO4/H2O2，温度120～150℃，SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除；(2)HF(DHF)：HF(DHF)，温度20～25℃，DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中，同时DHF抑制了氧化膜的形成，因此可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni等金属，DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物，用DHF清洗时，在自然氧化膜被腐蚀掉时，硅片表面的硅几乎不被腐蚀。(3)APM(SC-1)：NH4OH/H2O2/H2O，温度30～80℃，由于H2O2的作用，硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2)，呈亲水性，硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透；由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH4OH腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的，在NH4OH腐蚀硅片表面的同时，H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。(4)HPM(SC-2)：HCL/H2O2/H2O，温度65～85℃，用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污，在室温下HPM就能除去Fe和Zn。

[0015] 清洗的一般思路是首先去除硅片表面的有机沾污，因为有机物会遮盖部分硅片表面，从而使氧化膜和与之相关的沾污难以去除；然后溶解氧化膜，因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷；最后再去除颗粒、金属等沾污，同时使硅片表面钝化。

[0016] 所述步骤1)中的碱抛光采用的溶液为碱溶液，碱溶液为质量浓度20～30％的TMAH溶液、或质量浓度15～25％的NaOH溶液。TMAH是Tetramethylammonium Hydroxide的缩写，中文名是四甲基氢氧化铵，分子式为(CH3)4NOH。优选的，TMAH溶液的质量浓度可以为20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％；NaOH溶液的质量浓度可以为
15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％。

[0017] 其中，所述步骤2)中的硼掺杂为背面全面积硼掺杂或背面局部硼掺杂。

[0018] 其中，所述步骤2)中的硼掺杂具体为：硼扩散或硼注入。

[0019] 其中，当所述步骤2)中的硼掺杂具体为硼扩散时，所述步骤3)中的清洗采用的溶液为质量浓度8～12％的HF溶液，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃层。优选的，HF溶液的质量浓度可以为8％、9％、10％、11％、12％。

[0020] 其中，当所述步骤2)中的硼掺杂具体为硼注入时，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到1E20cm-3以上，所述步骤3)中的清洗采用的溶液为质量浓度8～12％的HF溶液，以去除N型硅片的背面的氧化硅层。优选的，HF溶液的质量浓度可以为8％、9％、10％、11％、12％。

[0021] 其中，所述磷掺杂具体为：当所述步骤2)中的硼掺杂为背面全面积硼掺杂时，对N型硅片的正面进行磷掺杂处理；当所述步骤2)中的硼掺杂为背面局部硼掺杂时，对N型硅片的正面和背面分别进行磷掺杂处理；

[0022] 所述沉积钝化膜具体为：对N型硅片的表面沉积钝化膜；

[0023] 所述金属化具体为：对N型硅片的表面印刷浆料，形成电极。

[0024] 其中，所述磷掺杂为磷扩散；

[0025] 在磷扩散之前还包括制作掩蔽膜，制作掩蔽膜具体为：在硼掺杂处理后的N型硅片的硼扩散面形成掩蔽膜；

[0026] 在磷扩散之后、沉积钝化膜之前还包括HF去除掩蔽膜以及PSG，所述HF去除掩蔽膜以及PSG具体为：对N型硅片的正面去除PSG、背面去除掩蔽膜。

[0027] 其中，所述磷掺杂为磷注入。

[0028] 其中，所述步骤4)中的碱制绒采用的溶液为质量浓度为1～2％的NaOH溶液。优选的，NaOH溶液的质量浓度可以为1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％。

[0029] 本发明的有益效果为：

[0030] 本发明的N型背结太阳能电池，通过碱抛光-硼掺杂-清洗-碱制绒，形成N型背结太阳能电池的背结表面抛光以及受光面表面制绒的主体结构，并对主体结构经磷掺杂、沉积钝化膜、金属化处理，即可得到N型背结太阳能电池；其在制作过程中，由于N型硅片抛光后的硅片一面需要形成发射极，因而通过掺杂硼形成p+发射极，并控制N型硅片的表面处的浓度大于1E20cm-3，也就使得N型硅片的背面抛光的p+层富空穴，少电子，在制绒过程中，p+层少电子层，也就减少了N型硅片中的电子向碱溶液中传递，抑制了碱溶液对硅的刻蚀，所以控制掺杂浓度的掺杂p+可以做为后道制绒工序的掩蔽层，减少现有技术中采用的制绒掩蔽膜工艺，因而减少工艺步骤，不需要复杂的工艺设备，降低成本，同时抛光平坦度足够好。

附图说明

[0031] 图1是现有技术中的N型全背背结太阳能电池的结构示意图。

[0032] 图2是现有技术中的N型局部背结太阳能电池的结构示意图。

[0033] 图3是本发明的实施例一中N型背结太阳能电池的制作方法的工艺流程图。

[0034] 图4是本发明的实施例二中N型背结太阳能电池的制作方法的工艺流程图。

[0035] 图5是本发明的实施例三中N型背结太阳能电池的制作方法的工艺流程图。

[0036] 图6是本发明的实施例四中N型背结太阳能电池的制作方法的工艺流程图。

[0037] 图7是本发明的制作方法制作的N型背结太阳能电池与现有技术中的背结太阳能电池的性能对比曲线示意图。

[0038] 图中：

[0039] 1-受光面电极；2-受光面钝化减反射膜；3-受光面磷掺杂n+层；4-碱抛光以及硼掺杂的p+发射结；5-p+层表面钝化膜；6-背面电极二；7-磷掺杂n+层；8-背面电极一。

具体实施方式

[0040] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

[0041] 实施例一

[0042] 如图3所示，在本实施例中，一种N型背结太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：

[0043] 1)碱抛光：利用碱溶液对N型硅片的背面进行碱抛光处理；所述步骤2)中的碱抛光采用的溶液为碱溶液，碱溶液为质量浓度25％的TMAH溶液；

[0044] 2)硼掺杂：对N型硅片的背面进行硼掺杂处理，以形成p+发射层，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到1E20cm-3以上；所述步骤2)中的硼掺杂为背面局部面积硼掺杂；

[0045] 3)清洗：对N型硅片的背面进行清洗，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃层；所述步骤3)中的清洗采用的溶液为质量浓度10％的HF溶液；

[0046] 4)碱制绒：利用碱溶液对N型硅片的正面进行制绒处理，得到N型背结太阳能电池的主体结构；其中，所述步骤4)中的碱制绒采用的溶液为质量浓度为1％的NaOH溶液；

[0047] 5)磷掺杂：对N型硅片的正面和背面分别进行磷掺杂处理；

[0048] 6)沉积钝化膜：对N型硅片的表面沉积钝化膜；具体为：制绒面为PECVD氮化硅，背面为ALD三氧化二铝叠层PECVD氮化硅；

[0049] 7)金属化：对N型硅片的表面印刷浆料，形成电极；具体为：N型硅片的背面丝网印刷背银电极以及背铝电极。

[0050] 在本实施例中，最终形成的N型背结太阳能电池为图2所示的结构，其为局部背结结构。

[0051] 实施例二

[0052] 如图4所示，一种N型背结太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：

[0053] 1)预清洗：将原始的N型硅片进行RCA清洗，去除N型硅片表面的杂质；其中，所述步骤1)中的清洗采用的溶液为RCA清洗液，且RCA清洗液中的NH4OH、H2O2、H2O的体积比为1：1：5；

[0054] 2)碱抛光：利用碱溶液对N型硅片的背面进行碱抛光处理；所述步骤2)中的碱抛光采用的溶液为碱溶液，碱溶液为质量浓度25％的TMAH溶液；

[0055] 3)硼掺杂：对N型硅片的背面进行硼掺杂处理，以形成p+发射层，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到1E20cm-3以上；所述步骤3)中的硼掺杂为背面全面积硼掺杂，在本实施例中，硼掺杂为硼扩散；

[0056] 4)清洗：对N型硅片的背面进行清洗，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃层；所述步骤4)中的清洗采用的溶液为质量浓度10％的HF溶液；

[0057] 5)碱制绒：利用碱溶液对N型硅片的正面进行制绒处理，得到N型背结太阳能电池的主体结构；其中，所述步骤5)中的碱制绒采用的溶液为质量浓度为1.5％的NaOH溶液；

[0058] 6)制作掩蔽膜：在硼掺杂处理后的N型硅片的硼扩散面形成掩蔽膜；具体为：热氧化形成40nm的二氧化硅；

[0059] 7)磷扩散：对N型硅片的正面进行磷扩散处理；

[0060] 8)HF去除掩蔽膜以及PSG：对N型硅片的正面去除PSG、背面去除掩蔽膜，HF的质量浓度为10％；

[0061] 9)沉积钝化膜：对N型硅片的表面沉积钝化膜；具体为：制绒面为PECVD氮化硅，背面为ALD三氧化二铝叠层PECVD氮化硅；

[0062] 10)金属化：对N型硅片的表面印刷浆料，形成电极；具体为：制绒面丝网印刷银栅线电极，背面丝网印刷背面电极。

[0063] 在本实施例中，最终形成的N型背结太阳能电池为图1所示的结构，其为全背背结结构。

[0064] 实施例三

[0065] 如图5所示，一种N型背结太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：

[0066] 1)预清洗：将原始的N型硅片进行RCA清洗，去除N型硅片表面的杂质；其中，所述步骤1)中的清洗采用的溶液为RCA清洗液，且RCA清洗液中的NH4OH、H2O2、H2O的体积比为1：1：5；

[0067] 2)碱抛光：利用碱溶液对N型硅片的背面进行碱抛光处理；所述步骤2)中的碱抛光采用的溶液为碱溶液，碱溶液为质量浓度20％的NaOH溶液；

[0068] 3)硼掺杂：对N型硅片的背面进行硼掺杂处理，以形成p+发射层，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到2E20cm-3以上；所述步骤3)中的硼掺杂为背面局部面积硼掺杂，在本实施例中，硼掺杂为硼注入；

[0069] 4)清洗：对N型硅片的背面进行清洗，以去除N型硅片的背面的氧化硅层；所述步骤4)中的清洗采用的溶液为质量浓度10％的HF溶液；

[0070] 5)碱制绒：利用碱溶液对N型硅片的正面进行制绒处理，得到N型背结太阳能电池的主体结构；其中，所述步骤5)中的碱制绒采用的溶液为质量浓度为1.8％的NaOH溶液；

[0071] 6)磷注入：对N型硅片的正面和背面分别进行磷注入处理；

[0072] 7)沉积钝化膜：对N型硅片的表面沉积钝化膜；具体为：制绒面为PECVD氮化硅，背面为ALD三氧化二铝叠层PECVD氮化硅；

[0073] 8)金属化：对N型硅片的表面印刷浆料，形成电极；具体为：制绒面丝网印刷银栅线电极，背面丝网印刷背银电极以及背铝电极。

[0074] 在本实施例中，最终形成的N型背结太阳能电池为图2所示的结构，其为局部背结结构。

[0075] 实施例四

[0076] 如图6所示，一种N型背结太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：

[0077] 1)预清洗：将原始的N型硅片进行RCA清洗，去除N型硅片表面的杂质；其中，所述步骤1)中的清洗采用的溶液为RCA清洗液，且RCA清洗液中的NH4OH、H2O2、H2O的体积比为1：1：5；

[0078] 2)碱抛光：利用碱溶液对N型硅片的背面进行碱抛光处理；所述步骤2)中的碱抛光采用的溶液为碱溶液，碱溶液为质量浓度25％的TMAH溶液；

[0079] 3)硼掺杂：对N型硅片的背面进行硼掺杂处理，以形成p+发射层，控制N型硅片的背面表面的掺杂浓度峰值达到5E20cm-3以上；所述步骤3)中的硼掺杂为背面全面积硼掺杂，在本实施例中，硼掺杂为硼注入；

[0080] 4)清洗：对N型硅片的背面进行清洗，以去除N型硅片的背面的氧化硅层；所述步骤4)中的清洗采用的溶液为质量浓度10％的HF溶液；

[0081] 5)碱制绒：利用碱溶液对N型硅片的正面进行制绒处理，得到N型背结太阳能电池的主体结构；其中，所述步骤5)中的碱制绒采用的溶液为质量浓度为1.4％的NaOH溶液；

[0082] 6)制作掩蔽膜，在硼掺杂处理后的N型硅片的硼扩散面形成掩蔽膜；具体为：PECVD沉积的80nm氮化硅；

[0083] 7)磷扩散：对N型硅片的正面进行磷扩散处理；

[0084] 8)HF去除掩蔽膜以及PSG：对N型硅片的正面去除PSG、背面去除掩蔽膜，HF的质量浓度为10％；

[0085] 9)沉积钝化膜：对N型硅片的表面沉积钝化膜；具体为：制绒面为PECVD氮化硅，背面为ALD三氧化二铝叠层PECVD氮化硅；

[0086] 10)金属化：对N型硅片的表面印刷浆料，形成电极；具体为：制绒面丝网印刷银栅线电极，背面丝网印刷背银电极以及背铝电极。

[0087] 在本实施例中，最终形成的N型背结太阳能电池为图1所示的结构，其为全背背结结构。

[0088] 如图1所示，本发明的制作方法制作完成的N型全部背结太阳能电池，其包括N型硅片，在N型硅片的正面经磷掺杂形成受光面磷掺杂n+层3，在受光面磷掺杂n+层3的上面经沉积钝化膜形成受光面钝化减反射膜2，在受光面钝化减反射膜2的表面经金属化形成有受光面电极1；在N型硅片的背面经碱抛光以及硼掺杂全部形成碱抛光以及硼掺杂的p+发射结4，在碱抛光以及硼掺杂的p+发射结4的表面经沉积钝化膜形成p+层表面钝化膜5，在p+层表面钝化膜5的表面经金属化形成背面电极二6。

[0089] 如图2所示，本发明的制作方法制作完成的N型局部背结太阳能电池，其包括N型硅片，在N型硅片的正面经磷掺杂形成受光面磷掺杂n+层3，在受光面磷掺杂n+层3的上面经沉积钝化膜形成受光面钝化减反射膜2；在N型硅片的背面经碱抛光以及硼掺杂局部形成碱抛光以及硼掺杂的p+发射结4，并在局部掺杂后的其余未掺杂部位经磷掺杂形成磷掺杂n+层7，在碱抛光以及硼掺杂的p+发射结4的表面经沉积钝化膜形成p+层表面钝化膜5，在p+层表面钝化膜5的表面经金属化形成背面电极二6，在磷掺杂n+层7的表面经金属化形成背面电极一8。

[0090] 由图7可知，通过本发明的硼掺杂制绒后制作的N型背结太阳能电池，其方阻明显升高，其性能明显优于现有技术中的背结太阳能电池。

[0091] 以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。