專利名稱：一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，屬于太陽能技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，常規(guī)能源的持續(xù)使用帶來了能源緊缺以及環(huán)境惡化等一系列經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問 題，發(fā)展太陽能電池是解決上述問題的途經(jīng)之一。因此，世界各國都在積極開發(fā)太陽能電 池，而高轉(zhuǎn)換效率、低成本是太陽能電池發(fā)展的主要趨勢(shì)，也是技術(shù)研究者追求的目標(biāo)?，F(xiàn)有的晶體硅太陽能電池的制造流程為表面清洗及織構(gòu)化、擴(kuò)散、清洗刻蝕去 邊、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)形成歐姆接觸、測試。這種商業(yè)化晶體硅電池制造技術(shù)相對(duì) 簡單、成本較低，適合工業(yè)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。其中，擴(kuò)散是核心工藝；傳 統(tǒng)的擴(kuò)散工藝在發(fā)射極區(qū)域會(huì)出現(xiàn)較高的接觸電阻和比較嚴(yán)重的死層問題，而僅僅通過調(diào) 整一步擴(kuò)散工藝的制程是無法同時(shí)解決接觸電阻和死層的問題，所以傳統(tǒng)的擴(kuò)散工藝限制 了短路電流、開路電壓、填充因子和效率的提高。針對(duì)上述問題，出現(xiàn)了晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu) (SelectiveEmitter)，其具體結(jié)構(gòu)是(1)在電極柵線以下及其附近區(qū)域形成重?fù)诫s區(qū)，以 提高開路電壓，降低接觸電阻，提高填充因子；(2)在非柵線區(qū)域形成淺摻雜區(qū)，以獲得較 好的表面鈍化效果，提高短波響應(yīng)和載流子收集率，從而提高短路電流。目前，實(shí)際應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法都 需要進(jìn)行兩次擴(kuò)散工藝(重?cái)U(kuò)散和淺擴(kuò)散)，以分別形成重?fù)诫s和淺摻雜區(qū)。而為了只在電 極處形成高濃度摻雜區(qū)，則需要在進(jìn)行擴(kuò)散工藝前先在電極區(qū)域的表面通過氧化生成一層 氧化硅阻擋層?，F(xiàn)有的氧化硅阻擋層的制備方法主要有干氧氧化、濕氧氧化、TCA氧化等。然而， 這三者均需要較高的反應(yīng)溫度，一般在800°C以上，因而容易激發(fā)硅片的體內(nèi)缺陷，從而提 高硅片的體復(fù)合速率，降低硅片的有效少子壽命；此外，干氧氧化和TCA氧化均需要較長的 反應(yīng)時(shí)間，同樣也會(huì)導(dǎo)致有效少子壽命的降低。因此，開發(fā)一種新的制備氧化硅阻擋層的方 法，在保證阻擋層效果的同時(shí)，又能保證硅片的少子壽命不受影響，具有現(xiàn)實(shí)的積極意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，以制備 得到具有較高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射 極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟(a)制備氧化硅阻擋層；(b)采用重?cái)U(kuò)散和淺擴(kuò)散的二次擴(kuò)散工藝制備得到所述選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；
所述步驟(a)包括如下步驟
(1)將硅片推入PECVD設(shè)備的反應(yīng)腔中，腔內(nèi)溫度控制在300 600°C，并保持溫 度恒定；(2)將上述反應(yīng)腔抽真空，直至其內(nèi)的絕對(duì)真空度為0 1帕斯卡；(3)在上述反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體并電離反應(yīng)氣體，形成等離子體，所述反應(yīng)氣體 為N2O和SiH4,其流量分別為3 7. 5L/min和50 300mL/min，恒定功率為2 3千瓦；(4)保持步驟(3)的氣體流量和功率穩(wěn)定，在硅片表面沉積成膜，沉積時(shí)間為 30s IOmin ；(5)將沉積完成的硅片退出反應(yīng)腔。上文中，所述步驟(b)的二次擴(kuò)散工藝是現(xiàn)有技術(shù)。所述步驟(1)中的PECVD設(shè) 備是現(xiàn)有設(shè)備。所述步驟(2)中將反應(yīng)腔抽真空，優(yōu)選分為粗抽和細(xì)抽兩個(gè)過程，依次采用機(jī)械 泵、分子泵或其他現(xiàn)有設(shè)備，將反應(yīng)腔內(nèi)的真空度降低到所需標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(1)中的反應(yīng)腔內(nèi)溫度控制在350°C。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(2)中的反應(yīng)腔內(nèi)的絕對(duì)真空度為0. 1帕斯卡。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(3)中N2O和SiH4的流量分別為7. 5L/min和200mL/ min，恒定功率為2. 5千瓦。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟⑷中的沉積時(shí)間為5min。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(5)中的恒溫溫度為350°C。由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明采用PECVD設(shè)備制備氧化硅阻擋層，反應(yīng)溫度控制在300 600°C，沉積 時(shí)間為30s lOmin，相比現(xiàn)有的干氧氧化、濕氧氧化、TCA氧化等方法，反應(yīng)溫度和時(shí)間都 大大降低了，因而能避免激發(fā)硅片的體內(nèi)缺陷，從而降低硅片的體復(fù)合速率，從而保障了硅 片的有效少子壽命的提高；實(shí)驗(yàn)證明，按照本發(fā)明的制備方法得到的晶體硅片的有效少子 壽命相比現(xiàn)有工藝可提高20 %左右，具有顯著的效果。2.本發(fā)明在硅片的非重?fù)絽^(qū)域生成一層起阻擋作用的氧化硅，從而在重?cái)U(kuò)散的時(shí) 候能有效阻擋磷擴(kuò)散，然后結(jié)合淺擴(kuò)散，使用對(duì)應(yīng)的刻蝕等手段，形成選擇性發(fā)射電極；本 發(fā)明的制備工藝簡單，操作方便，適合推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟(a)制備氧化硅阻擋層；(b)采用重?cái)U(kuò)散和淺擴(kuò)散的二次擴(kuò)散工藝制備得到所述選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；所述步驟(a)包括如下步驟(1)進(jìn)硅片恒溫將硅片推進(jìn)到反應(yīng)腔中，保持反應(yīng)腔內(nèi)溫度穩(wěn)定為350°C ；(2)抽真空通過3次抽真空，將反應(yīng)腔內(nèi)的壓強(qiáng)降低到0. 1帕斯卡；(3)等離子體產(chǎn)生通入SiH4和N2O到反應(yīng)腔，功率設(shè)定為2. 5kw, SiH4流量為 250mL/min, N2O流量為3L/min，形成等離子體；
(4)沉積保持功率、氣流和壓強(qiáng)均穩(wěn)定，沉積5min，在硅片表面沉積生產(chǎn)氧化硅；(5)退出硅片將沉積完成的硅片退出反應(yīng)腔，結(jié)束反應(yīng)。然后使用WT-2000少子壽命測定儀來測定上述硅片的有效少子壽命，其有效少子 壽命為5 μ S0對(duì)比例一(1)氧化硅阻擋層采用干氧氧化制備，反應(yīng)溫度為800°C，反應(yīng)時(shí)間為20分鐘；(2)采用重?cái)U(kuò)散和淺擴(kuò)散的二次擴(kuò)散工藝制備得到選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)。然后測定其有效少子壽命大約為4μ s左右。實(shí)施例二一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟(a)制備氧化硅阻擋層；(b)采用重?cái)U(kuò)散和淺擴(kuò)散的二次擴(kuò)散工藝制備得到所述選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；所述步驟(a)包括如下步驟(1)進(jìn)硅片恒溫將硅片推進(jìn)到反應(yīng)腔中，保持反應(yīng)腔內(nèi)溫度穩(wěn)定為400°C ；(2)抽真空通過3次抽真空，將反應(yīng)腔內(nèi)的壓強(qiáng)降低到0. 5帕斯卡；(3)等離子體產(chǎn)生通入SiHjP N2O到反應(yīng)腔，功率設(shè)定為3kw，SiH4流量為350mL/ min, N2O流量為5L/min，形成等離子體；(4)沉積保持功率、氣流和壓強(qiáng)均穩(wěn)定，沉積3min，在硅片表面沉積生產(chǎn)氧化硅；(5)退出硅片將沉積完成的硅片退出反應(yīng)腔，結(jié)束反應(yīng)。測定上述硅片的有效少子壽命為5 μ s左右。實(shí)施例三一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟(a)制備氧化硅阻擋層；(b)采用重?cái)U(kuò)散和淺擴(kuò)散的二次擴(kuò)散工藝制備得到所述選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；所述步驟(a)包括如下步驟(1)進(jìn)硅片恒溫將硅片推進(jìn)到反應(yīng)腔中，保持反應(yīng)腔內(nèi)溫度穩(wěn)定為300°C ；(2)抽真空通過3次抽真空，將反應(yīng)腔內(nèi)的壓強(qiáng)降低到0. 2帕斯卡；(3)等離子體產(chǎn)生通入SiH4和N2O到反應(yīng)腔，功率設(shè)定為2kw，SiH4流量為300mL/ min, N2O流量為 4L/min ；(4)沉積保持功率、氣流和壓強(qiáng)均穩(wěn)定，沉積7min，在硅片表面沉積生產(chǎn)氧化硅；(5)退出硅片將沉積完成的硅片退出反應(yīng)腔，結(jié)束反應(yīng)。測定上述硅片的有效少子壽命為4. 5 μ s左右。由實(shí)施例一至三可見，與對(duì)比例一相比，按照本發(fā)明的制備方法得到的晶體硅片 的有效少子壽命相比現(xiàn)有工藝可提高12. 5 25%左右，具有顯著的效果，降低了硅片的體 復(fù)合速率，從而保障了硅片的有效少子壽命的提高。
權(quán)利要求
一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟(a)制備氧化硅阻擋層；(b)采用重?cái)U(kuò)散和淺擴(kuò)散的二次擴(kuò)散工藝制備得到所述選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；其特征在于所述步驟(a)包括如下步驟(1)將硅片推入PECVD設(shè)備的反應(yīng)腔中，腔內(nèi)溫度控制在300～600℃，并保持溫度恒定；(2)將上述反應(yīng)腔抽真空，直至其內(nèi)的絕對(duì)真空度為0～1帕斯卡；(3)在上述反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體并電離反應(yīng)氣體，形成等離子體，所述反應(yīng)氣體為N2O和SiH4，其流量分別為3～7.5L/min和50～300mL/min，恒定功率為2～3千瓦；(4)保持步驟(3)的氣體流量和功率穩(wěn)定，在硅片表面沉積成膜，沉積時(shí)間為30s～10min；(5)將沉積完成的硅片退出反應(yīng)腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在 于所述步驟(1)中的反應(yīng)腔內(nèi)溫度控制在350°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在 于所述步驟(2)中的反應(yīng)腔內(nèi)的絕對(duì)真空度為0. 1帕斯卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在 于所述步驟(3)中N2O和SiH4的流量分別為7. 5L/min和200mL/min，恒定功率為2. 5千 瓦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在 于所述步驟(4)中的沉積時(shí)間為5min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在 于所述步驟(5)中的恒溫溫度為350°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽能電池選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟(a)制備氧化硅阻擋層；(b)采用二次擴(kuò)散工藝制備得到選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；步驟(a)包括如下步驟(1)將硅片推入PECVD設(shè)備的反應(yīng)腔中，腔內(nèi)溫度為300～600℃，保持溫度恒定；(2)將上述反應(yīng)腔抽真空；(3)在上述反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體并電離反應(yīng)氣體，形成等離子體；(4)保持步驟(3)的氣體流量和功率穩(wěn)定，在硅片表面沉積成膜；(5)將沉積完成的硅片退出反應(yīng)腔。本發(fā)明在硅片的非重?fù)絽^(qū)域生成一層起阻擋作用的氧化硅，從而在重?cái)U(kuò)散的時(shí)候能有效阻擋磷擴(kuò)散，然后結(jié)合淺擴(kuò)散，使用對(duì)應(yīng)的刻蝕等手段，形成選擇性發(fā)射電極。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101997058SQ201010270928
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者吳堅(jiān), 張鳳, 朱冉慶, 王栩生, 章靈軍 申請(qǐng)人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司;阿特斯(中國)投資有限公司