專利名稱：背接觸太陽能電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池制造技術(shù)，尤其涉及一種背接觸太陽能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池是一種通過光伏效應將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的半導體器件，主要以半導 體材料為基礎(chǔ)制作，其工作原理是光電材料吸收光能后發(fā)生光電子反應而產(chǎn)生電流，目前 廣泛采用的是硅太陽能電池。硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)為PN結(jié)，當光線入射到電池中時， 由于光電效應產(chǎn)生電子-空穴對，這些少數(shù)載流子(以下簡稱少子)由PN結(jié)的內(nèi)建電場加 速，被正負電極收集作為電能存儲起來。 如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)一中，傳統(tǒng)的太陽能電池在P型材料2表面擴散一層N型摻 雜層3形成PN結(jié)，當太陽光透過減反射膜5入射到電池中時，在電池的PN結(jié)兩邊產(chǎn)生電 子_空穴對(electron-hole)，由PN結(jié)兩邊的金屬電極1 、4分別將電子和空穴收集起來，提 供給外電路。 背接觸太陽能電池是一種的單晶硅高轉(zhuǎn)換效率的硅太陽能電池，電池的正負極都 設(shè)在電池的背面，其特點是正表面無柵線，無遮光損失；將重摻雜的電極接觸區(qū)移至背表 面，避免了俄歇復合對電池效率的影響；正面的織構(gòu)化和背表面的金屬電極反射能形成良 好的陷光作用。 如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)二中，背接觸電池的典型結(jié)構(gòu)從上到下依次為減反射膜6， 二氧化硅鈍化膜7， N型摻雜的前表面場8， N型晶體硅基體9， N型/P型交替摻雜區(qū)域10， 二氧化硅鈍化層11，N型/P型交替金屬電極12。 與現(xiàn)有技術(shù)一中的傳統(tǒng)電池結(jié)構(gòu)相比較，背接觸電池背面需要形成N型/P型交替 摻雜，需要有兩道擴散工序，N型擴散和P型擴散。 現(xiàn)有技術(shù)中，背接觸N型太陽能電池的制備方法中，首先，在N型硅襯底的正反兩 表面同時進行P0C13摻雜，形成N型摻雜區(qū)，并在正、背兩面均形成Si02層；然后，對基片背 面進行光刻形成圖形，并進行刻蝕和P型摻雜及印刷正負電極等，同時，對基片的正面進行 相應的處理。 上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點P型擴散技術(shù)實現(xiàn)困難、技術(shù)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、成本低、易實現(xiàn)的背接觸太陽能電池的制造 方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明的背接觸太陽能電池的制造方法，包括P型摻雜、N型摻雜，所述P型摻雜 包括步驟A、在N型硅基片的背面生長二氧化硅層，并同時引入P型摻雜源，形成P型摻雜
二氧化硅層。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的背接觸太陽能電池的制造 方法，由于P型摻雜采用在N型硅基片的背面生長P型摻雜二氧化硅層的方法，使P型摻雜 的工藝簡化、易實現(xiàn)、成本降低。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)一中傳統(tǒng)的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)二中背接觸太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的背接觸太陽能電池的制造方法的具體實施例的流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的背接觸太陽能電池的制造方法，其較佳的具體實施方式
是，包括P型摻 雜、N型摻雜，其中，P型摻雜包括 步驟A、在N型硅基片的背面生長P型摻雜二氧化硅層，具體可以在N型硅基片的 背面生長二氧化硅層，并同時引入P型摻雜源，形成P型摻雜二氧化硅層；之后，可以進行
步驟B、在所述P型摻雜層上生長不摻雜的二氧化硅層； 步驟C、在所述不摻雜的二氧化硅層上印刷腐蝕劑或抗腐蝕劑，將所述P型摻雜二
氧化硅層和所述不摻雜的二氧化硅層腐蝕形成需要的圖形； 步驟D、在所述基片的正、背兩面進行N型摻雜，形成N型摻雜層。 上述的步驟A中，生長P型摻雜二氧化硅層可以采用常壓化學氣相沉積法或等離
子體增強化學氣相沉積法實現(xiàn)，也可以采用其它的方法沉積。其中，P型摻雜二氧化硅層的
厚度可以為30 150nm。摻雜源可以包括硼或其它的P型摻雜源。 上述的步驟B可以與步驟A采用同一設(shè)備實現(xiàn)，其中，不摻雜的二氧化硅層的厚度 可以為50 lOOnm。 上述的步驟C中，腐蝕劑可以包括濃度為10% 27%的氟化氫銨；抗蝕劑可以包 括耐腐蝕的有機溶劑等。具體是將腐蝕劑涂在需腐蝕的地方或?qū)⒖垢g劑涂在不需腐蝕的 地方，腐蝕出需要的圖形。 上述的步驟D包括將基片放置在高溫擴散爐之中，通入P0Cl3，對基片正、背兩面 進行N型摻雜，使基片正面形成N型摻雜前表面場；使基片的背面形成N型/P型交替摻雜 區(qū)。其中，N型摻雜前表面場的表面方塊電阻可以為10 60Q / □。 在步驟D之后還可以包括在基片的正、背兩面生長二氧化硅層，用于對基片的表 面進行鈍化； 對所述基片的表面進行鈍化之后還可以包括在基片的正面或正、背兩面沉積減反 射膜。減反射膜可以包括厚度為50 200nm的SiN或Ti02薄膜。之后，在基片的背面制作 金屬電極。具體可以首先腐蝕電池背面的二氧化硅層，露出需要形成背面電極接觸的區(qū)域； 然后在該區(qū)域印刷正負電極、并進行燒結(jié)。 上述的步驟A之前還可以包括對N型硅基片進行表面制絨，具體包括用KOH和IPA 混合溶液將N型硅基片的正面制成倒金字塔型絨面。在表面制絨之前還可以包括對N型硅 基片進行清洗，具體可以采用質(zhì)量分數(shù)為2% 15% 、溫度為60°C 90°C的NaOH溶液進行 清洗。
N型硅基片可以選用厚度為220 280um的區(qū)熔N型單晶硅片，也可以選用其它的硅片。
具體實施例，如圖3所示，工藝流程包括步驟
步驟1、硅片清洗，表面制絨 選用厚度為220 280um之間的區(qū)熔N型單晶硅片為基體材料，采用質(zhì)量分數(shù)為2% 15% ，溫度在60°C 90°C之間的NaOH溶液清洗硅片，去除硅片表面損傷，并用KOH和IPA(異丙醇)混合溶液將硅片正面制成倒金字塔絨面。
步驟2 、生長P型摻雜二氧化硅層 在基片背面生長P型摻雜層，摻雜源可以是硼或者其他P型摻雜物，該P型摻雜層可以通過常壓化學氣相沉積法、等離子體增強化學氣相沉積法等常規(guī)技術(shù)的各種沉積方法沉積，厚度在30 150nm之間。 用該方法來代替現(xiàn)有技術(shù)中的雙面P型擴散，既能對摻雜濃度和生長速度進行良好的控制，也能保護其另一面不受摻雜。
步驟3、生長不摻雜的二氧化硅層 可以與步驟2采用同一設(shè)備，在沉積過程中不引入摻雜源，在基片背面生長P型摻雜層shang生長一層不摻雜的二氧化硅層，該層厚度在50 100nm之間。該層將在后續(xù)步驟中作為上述P型摻雜二氧化硅層的擴散保護層。
步驟4、腐蝕P型摻雜二氧化硅層和不摻雜的二氧化硅層 在基片背面的Si(^層上采用印刷工藝印刷腐蝕劑，腐蝕形成圖形，清洗硅片，去除腐蝕劑；也可以在晶體硅背面的Si(^層上采用印刷工藝印刷抗蝕劑，未涂抗蝕劑的部分被腐蝕掉，抗蝕劑可以通過加熱或者紫外光照射去除。 所述腐蝕劑主要成分為濃度為10% 27%的氟化氫銨，抗蝕劑為耐腐蝕的有機溶劑。 步驟5、雙面N型擴散 將基片放置在高溫擴散爐之中，通入P0Cl3，對基片正、背兩面進行N型摻雜，使正、背兩面形成N型摻雜層。 基片正面N型摻雜層作為前表面場有助于提高電池的效率，該層的表面方塊電阻控制在10 60Q/ 口之間。同時背面有未摻雜二氧化硅掩蓋的P型摻雜二氧化硅層中的摻雜源在高溫環(huán)境中也擴散進入硅片，從而與背面的N型摻雜區(qū)域在電池背面形成PN交替的圖形。 步驟6 、雙面生長二氧化硅層 為了對電池表面進行鈍化，需要在正、背兩面生長二氧化硅層。 本步驟可以在步驟5中同一擴散爐中實現(xiàn)，也可以采用步驟2中的同一二氧化硅
生長設(shè)備實現(xiàn)。 采用步驟5中的擴散爐設(shè)備時，在雙面N型擴散完畢之后，在高溫環(huán)境下雙面生長熱氧化層(二氧化硅層)，但生長速度相對較慢； 采用步驟2中的二氧化硅生長設(shè)備時，由于只能單面沉積，需要分別沉積正面和
背面的二氧化硅層，但是生長速度較快。
步驟7、沉積減反射膜
在基片正面采用常規(guī)技術(shù)沉積減反射膜，該減反射膜可以是SiN或者Ti02薄膜，厚度在50 200nm之間。也可以正背兩面都沉積減反射膜。
步驟8、腐蝕二氧化硅 腐蝕電池背面的二氧化硅，露出將要形成背面電極接觸的區(qū)域，過程同步驟4。
步驟9、印刷正負電極、燒結(jié) 采用工業(yè)上已經(jīng)成熟的絲網(wǎng)印刷技術(shù)在硅片背面印刷正負電極，電極材料可以為Al、Ag或者其他合金。 本發(fā)明采用沉積P型摻雜層來代替高溫擴散爐進行P型摻雜，降低了工藝技術(shù)難度，簡單可行；采用未摻雜的二氧化硅層對P型摻雜層進行保護，最終在僅有的一次N型擴散步驟中同時實現(xiàn)了電池正面的N型表面場和電池背面的PN交替摻雜，減少了擴散步驟，降低了能耗以及高溫環(huán)境對硅片的損害，使成本降低，工藝簡化。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種背接觸太陽能電池的制造方法，包括P型摻雜、N型摻雜，其特征在于，所述P型摻雜包括步驟A、在N型硅基片的背面生長二氧化硅層，并同時引入P型摻雜源，形成P型摻雜二氧化硅層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述步驟A中， 生長P型摻雜二氧化硅層采用常壓化學氣相沉積法或等離子體增強化學氣相沉積法實現(xiàn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述P型摻雜二 氧化硅層的厚度為30 150nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述步驟 A中，所述P型摻雜源包括硼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述步驟A之后 進行步驟B、 在所述P型摻雜層上生長不摻雜的二氧化硅層；C、 在所述不摻雜的二氧化硅層上印刷腐蝕劑或抗腐蝕劑，將所述P型摻雜二氧化硅層 和所述不摻雜的二氧化硅層腐蝕形成需要的圖形；D、 在所述基片的正、背兩面進行N型摻雜，形成N型摻雜層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述步驟B與所 述步驟A采用同一設(shè)備實現(xiàn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述不摻雜 的二氧化硅層的厚度為50 100nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述步驟C中， 所述腐蝕劑包括濃度為10% 27%的氟化氫銨；所述抗蝕劑包括耐腐蝕的有機溶劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述步驟D包括將基片放置在高溫擴散爐之中，通入P0Cl3，對基片正、背兩面進行N型摻雜，使基片正 面形成N型摻雜前表面場；使基片的背面形成N型/P型交替摻雜區(qū)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述N型摻雜 前表面場的表面方塊電阻為10 60Q / □。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述步驟A之 前包括對所述N型硅基片進行表面制絨，具體包括用KOH和IPA混合溶液將所述N型硅基 片的正面制成倒金字塔型絨面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述表面制 絨之前包括對所述N型硅基片進行清洗，具體采用質(zhì)量分數(shù)為2X 15X、溫度為6(TC 9(TC的NaOH溶液進行清洗。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述N型硅基 片為厚度為220 280um的區(qū)熔N型單晶硅片。
14. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述步驟D之 后包括在所述基片的正、背兩面生長二氧化硅層，用于對所述基片的表面進行鈍化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，對所述基片的表面進行鈍化之后包括在所述基片的正面或正、背兩面沉積減反射膜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述減反射膜包括厚度為50 200nm的SiN或Ti02薄膜。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的背接觸太陽能電池的制造方法，其特征在于，在所述基片 的正面或正、背兩面沉積減反射膜之后包括在所述基片的背面制作金屬電極，具體包括首先腐蝕電池背面的二氧化硅層，露出需要形成背面電極接觸的區(qū)域；然后在該區(qū)域 印刷正負電極、并進行燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種背接觸太陽能電池的制造方法，首先在N型硅基片的背面生長P型摻雜二氧化硅層；然后在P型摻雜層上生長不摻雜的二氧化硅層；之后在不摻雜的二氧化硅層上印刷腐蝕劑或抗腐蝕劑，將P型摻雜二氧化硅層和不摻雜的二氧化硅層腐蝕形成需要的圖形；最后在基片的正、背兩面進行N型摻雜，形成N型摻雜層。通過不摻雜的二氧化硅層對P型摻雜層進行保護，在N型摻雜步驟中同時實現(xiàn)了電池正面的N型前表面場和電池背面的PN交替摻雜層，減少了擴散步驟，使成本降低、工藝簡化。
文檔編號H01L31/18GK101777603SQ20091007626
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者肖青平 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司