專利名稱：一膜多用的掩膜法制備的n型太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及N型太陽能電池領(lǐng)域，特別是一種一膜多用的掩膜法制備的N型太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)各大太陽能公司生產(chǎn)的晶體硅太陽能電池都是P型硅基體，但是由于 η型硅基體對雜質(zhì)的抵抗性較大，且沒有光致衰減的問題，理論上可以取得更高的效率，事實上德國，美國，日本等發(fā)達國家對可再生能源尤其是太陽能資源非常重視，已經(jīng)在η型太陽能電池的研究和生產(chǎn)方面取得了很大的突破。如德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所 (Fraunhofer ISE)宣布，該機構(gòu)研制的以η型單晶硅為基體的太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率達到了 23.4%。美國Simpower公司的η型背接觸太陽能電池，其最高效率達到對.3%，其已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)多年，另外，日本三洋公司的HIT電池，其轉(zhuǎn)換效率達到23%，且已經(jīng)量產(chǎn)，不過，上述η型太陽能電池工藝過程復(fù)雜，成本高。在這種形勢下，研究并生產(chǎn)適合大規(guī)模生產(chǎn)的N型晶體硅太陽電池意義非常重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的N型太陽能電池及其制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種一膜多用的掩膜法制備的N型太陽能電池，以η型直拉單晶硅為基體，硅片的背面是覆蓋有鈍化膜的硼擴散制備的P型發(fā)射結(jié)，硅片的正面是磷擴散制備的前表面場，前表面場上覆蓋有鈍化和減反射作用的薄膜。硅片背面的鈍化膜為Si02和SiNx雙層鈍化膜，SiNx鈍化膜在Si02薄膜的外層。一種一膜多用的掩膜法制備N型太陽能電池的方法，以η型直拉單晶硅為基體，首先通過硼擴散制備P型發(fā)射結(jié)，然后刻蝕掉正面的P型發(fā)射結(jié)，在硅片背面的P型發(fā)射結(jié)上制作Si02薄膜，該Si02薄膜即是后續(xù)磷擴散制備前表面場的掩膜，又是P型發(fā)射結(jié)的鈍化膜，最后通過磷擴散制備前表面場。本發(fā)明的有益效果是工藝過程簡單，容易控制，成本低，光電轉(zhuǎn)換效率高。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明；圖1是本發(fā)明的電池結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1.基體，2. P型發(fā)射結(jié)，3.前表面場，4. Si02薄膜，5. SiNx鈍化膜，6. SiNx 膜。
具體實施例方式如圖1所示的一種一膜多用的掩膜法制備的N型太陽能電池，以η型直拉單晶硅
3為基體1，硅片的背面是覆蓋有Si02和SiNx雙層鈍化膜的硼擴散制備的P型發(fā)射結(jié)2，雙層鈍化膜中SiNx鈍化膜5在Si02薄膜4的外層。硅片的正面是磷擴散制備的前表面場3， 前表面場3上覆蓋有鈍化和減反射作用的薄膜。具體是這樣實現(xiàn)的a)η型直拉單晶硅片表面形成正金字塔絨面結(jié)構(gòu)以減少反射；b)硼擴散源制備P型發(fā)射結(jié)2，方塊電阻為20-150ohm/Sq ；c)酸混合液或激光或腐蝕性漿料刻蝕掉正面的P型發(fā)射結(jié)；d) HF 酸去 BSG;e)熱氧化法生長Si02薄膜4，或CVD方式單面沉積Si02薄膜4，Si02薄膜4的厚度為100-400nm。熱氧化法生長Si02薄膜4時，必須用混合酸腐蝕液或激光或腐蝕性漿料或等離子體或其他可以刻蝕Si02的方法刻蝕非發(fā)射極面的Si02薄膜，并清洗刻蝕反應(yīng)物， CVD方式單面沉積方式制備的Si02薄膜不需要混合酸溶液或激光或腐蝕性漿料或等離子體或其他可以刻蝕Si02的方法刻蝕非發(fā)射極面Si02薄膜這一步驟；f)以Si02薄膜4為磷擴散的掩膜層，磷擴散源制備前表面場3，方塊電阻為 10-150ohm/Sq ；g)等離子體刻蝕去除在硅片邊緣形成的PN結(jié)；h)HF酸清洗去除PSG及部分Si02薄膜4，保留10-150nm Si02薄膜4作為P型發(fā)射結(jié)2的鈍化膜；i)發(fā)射極面用PECVD方法沉積lO-lOOnm，折射率為1. 9-2. 5之間的SiNx鈍化膜 5 ； j)前表面場用PECVD方法沉積70-100nm，折射率為1. 9-2. 5的起鈍化和減反射作用SiNx膜6 ；k)背面印刷銀鋁漿；1)烘干；m)正面印刷銀漿；η)燒結(jié)。實施例1 選擇η型直拉單晶硅片，晶面(100)，摻雜濃度6 Ω cm。1、硅片經(jīng)過常規(guī)的表面清洗及正金字塔表面織構(gòu)化處理；2,BBr3液態(tài)硼擴散源制備P型發(fā)射結(jié)2，擴散溫度930°C，時間為50min，方塊電阻為 60ohm/Sq ；3、用RENA公司的后清洗機刻蝕掉背面P型發(fā)射結(jié)及同時去BSG ；4、用熱氧化法生長Si02薄膜4作為掩膜層，厚度為300nm ；5、用腐蝕性漿料刻蝕非發(fā)射極面的Si02薄膜；6、POCl3液態(tài)磷擴散源制備前表面場3，擴散溫度850°C，時間為40min，方塊電阻為 40ohm/^q ；7、等離子體刻蝕去除邊緣PN結(jié)；8、5% HF酸去PSG及部分Si02薄膜4，時間為30s，最終Si02薄膜4厚度為20nm ；9、背面PECVD沉積60nm，折射率為2. 05的SiNx鈍化膜5 ；10、正面沉積70_100nm的折射率大于2. 25的SiNx膜6 ；
11、背面印刷銀鋁漿；12、烘干；13、正面印刷銀漿；14、燒結(jié)。該步驟制作的電池片經(jīng)測試，效率為18. 1%。
權(quán)利要求
1.一種一膜多用的掩膜法制備的N型太陽能電池，其特征是以η型直拉單晶硅為基體(1)，硅片的背面是覆蓋有鈍化膜的硼擴散制備的P型發(fā)射結(jié)O)，硅片的正面是磷擴散制備的前表面場(3)，前表面場C3)上覆蓋有起鈍化和減反射作用的薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一膜多用的掩膜法制備的N型太陽能電池，其特征是 所述的硅片背面的鈍化膜為Si02和SiNx雙層鈍化膜，SiNx鈍化膜⑶在Si02薄膜(4)的外層。
3.一種一膜多用的掩膜法制備N型太陽能電池的方法，其特征是以η型直拉單晶硅為基體(1)，首先通過硼擴散制備P型發(fā)射結(jié)O)，然后刻蝕掉正面的P型發(fā)射結(jié)，在硅片背面的P型發(fā)射結(jié)( 上制作Si02薄膜，該Si02薄膜(4)即是后續(xù)磷擴散制備前表面場 (3)的掩膜，又是P型發(fā)射結(jié)O)的鈍化膜，最后通過磷擴散制備前表面場(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種一膜多用的掩膜法制備N型太陽能電池的方法，其特征是其具體步驟為a)η型直拉單晶硅片表面形成絨面結(jié)構(gòu)以減少反射；b)硼擴散制備P型發(fā)射結(jié)O)，方塊電阻為20-150ohm/Sq；c)刻蝕掉正面的P型發(fā)射結(jié)；d)去硼硅玻璃；e)在硅片背面的P型發(fā)射結(jié)( 上制作Si02薄膜(4)，該Si02薄膜即是后續(xù)磷擴散制備前表面場的掩膜，又是P型發(fā)射結(jié)的鈍化膜；f)磷擴散制備前表面場(3)，方塊電阻為10-150ohm/Sq；g)去PSG及在邊緣形成的PN結(jié)；h)發(fā)射極面制作SiNx鈍化膜(5)，前表面場制作具有鈍化和減反射作用的SiNx膜(6)；i)制作柵線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種一膜多用的掩膜法制備N型太陽能電池的方法，其特征是 在硼擴散完成后，用混合酸溶液或激光或腐蝕性漿料刻蝕掉正面的P型發(fā)射結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種一膜多用的掩膜法制備N型太陽能電池的方法，其特征是 Si02薄膜(4)是用熱氧化法生長形成的，須用混合酸溶液或激光或腐蝕性漿料或等離子體刻蝕非發(fā)射極面Si02薄膜，發(fā)射極面的Si02薄膜的厚度為100-400nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種一膜多用的掩膜法制備N型太陽能電池的方法，其特征是 Si02薄膜(4)是CVD方式單面沉積形成的，發(fā)射極面的Si02薄膜(4)的厚度為100-400nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、6或7所述一種一膜多用的掩膜法制備N型太陽能電池的方法，其特征是在磷擴散后，需用低濃度HF酸去除PSG，同時保留P型發(fā)射極面部分Si02薄膜(4) 作為鈍化膜，保留的Si02薄膜的厚度為10-150nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及N型太陽能電池領(lǐng)域，特別是一種一膜多用的掩膜法制備的N型太陽能電池及其制備方法。該N型太陽能電池是以n型直拉單晶硅為基體，硅片的背面是覆蓋有SiO2和SiNx雙層鈍化膜的硼擴散制備的P型發(fā)射結(jié)，硅片的正面是磷擴散制備的前表面場，前表面場上覆蓋有起鈍化和減反射作用的薄膜。制備該N型太陽能電池的方法是以n型直拉單晶硅為基體，首先通過硼擴散制備P型發(fā)射結(jié)，然后刻蝕掉正面的P型發(fā)射結(jié)，在硅片背面的P型發(fā)射結(jié)上制作SiO2薄膜，該SiO2薄膜既是后續(xù)磷擴散制備前表面場的掩膜，又是P型發(fā)射結(jié)的鈍化膜，最后通過磷擴散制備前表面場。本發(fā)明的有益效果是工藝過程簡單，容易控制，成本低，光電轉(zhuǎn)換效率高。
文檔編號H01L31/18GK102176474SQ20111006256
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者張學(xué)玲 申請人:常州天合光能有限公司