專利名稱：一種選擇性發射極太陽能電池的制備方法
技術領域：
本發明專利涉及一種太陽能電池的制備方法，尤其涉及一種在正電極柵線下及其附近重摻雜，在電極之間位置進行輕摻雜的選擇性發射極太陽能電池的制備方法。
背景技術：
目前傳統的制約太陽電池光電轉換率提高的環節，主要是擴散和金屬電極制作這兩道工序之間相互制約的關系。過高的擴散濃度會有利于絲網印刷電極與電池正面的發射區之間形成良好的電極接觸特性，但卻帶來更低的光子吸收效率，更高的缺陷密度，從而導致電池開路電壓和短路電流的降低。然而過低的擴散濃度，雖然會提高電池的光量子響應， 提高短路電池密度，但會造成一半接觸電阻的提高，造成填充因子的下降。
發明內容
本發明主要是解決現有技術中存在的不足，提供一種優化太陽能電池片的性能，得到單片轉化效率為18. 5%左右，Rs<lmQ，反向漏電流低于IOOmA的太陽能電池的選擇性發射極太陽能電池的制備方法。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的 一種選擇性發射極太陽能電池的制備方法，按以下步驟進行
(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿
首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為40 50 μ m, 磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網印刷電極時往電極漿料中以質量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結電極后在電極接觸區獲得高摻雜區方塊，高摻雜區方塊的電阻為15 25 Ω，形成歐姆接觸；
(2)、電極柵線狀絲網印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散
①、擴散開始時通入攜POCl3氣體
將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為20 25 μ m，然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區揮發沉積到非印刷區，在擴散開始時通入氮氣攜POCl3的氣體，氮氣和POCl3 二者的含量比為20:1，通入的時間為2 3分鐘，在這段時間內 POCl3 會分解出 P2O5，其反應方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12， P2O5沉積到硅片表面與硅反應，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應方程式是2 P205+5Si=5Si&+4P，當關掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散， 而降低其在硅片表面的濃度，擴散結束后會在非印刷區域得到相對低的表面雜質濃度和相對淺的擴散結，而在印刷區得到高摻雜深擴散區，形成選擇性發射極結構；
②、擴散結束前通入攜POCl3氣體
在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為80 120s，在非印刷區得到0.2μπι的氧化層，然后持續通入攜POCl3氣體，時間為 750 850s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為10 20 μ m的磷硅玻璃，氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續擴散300s 400s后，得到比印刷區域低的表面雜質區方塊，表面雜質區方塊的電阻為80 90 Ω，擴散結束后用質量濃度為9% 11%的氫氟酸漂洗150s 180s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區，在擴散結束后便得到選擇性發射極結構； (3)、快速擴散與常規擴散的結合
步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1000 1300s，快速擴散結束后，硅片表面出現濃度不一致，再進行步驟(2)。本發明的有益效果
1、提高了晶體硅太陽能電池的轉化效率，這主要得益于選擇性發射極技術對開路電壓、短路電流和填充因子的改善。2、降低了電池的內阻，減少了發電過程中的內損耗和發熱，也一定程度提高了電池片的使用壽命。3、降低了反向電流。4、弱光下性能極佳。這也得益于低的擴散濃度提高了電池的光量子響應，
5、電池一致性好，工藝穩定。這是因為對重的摻雜很好控制，而輕摻雜區的方阻高于一定值后對太陽能電池轉化效率影響很小。
具體實施例方式下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1 一種選擇性發射極太陽能電池的制備方法，按以下步驟進行
(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿
首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為40 μ m,磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網印刷電極時往電極漿料中以質量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結電極后在電極接觸區獲得高摻雜區方塊，高摻雜區方塊的電阻為 15 Ω，形成歐姆接觸；
(2)、電極柵線狀絲網印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散
①、擴散開始時通入攜POCl3氣體
將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為20 μ m,然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區揮發沉積到非印刷區，在擴散開始時通入氮氣攜 POCl3的氣體，氮氣和POCl3=者的含量比為20:1，通入的時間為2分鐘，在這段時間內 POCl3 會分解出 P2O5，其反應方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12，P2O5 沉積到硅片表面與硅反應，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應方程式是2 P205+5Si=5Si02+4P,當關掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散，而降低其在硅片表面的濃度，擴散結束后會在非印刷區域得到相對低的表面雜質濃度和相對淺的擴散結，而在印刷區得到高摻雜深擴散區，形成選擇性發射極結構；
②、擴散結束前通入攜POCl3氣體
在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為80s，在非印刷區得到0.2μπι的氧化層，然后持續通入攜POCl3氣體，時間為750s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為10 μ m的磷硅玻璃， 氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續擴散300s后，得到比印刷區域低的表面雜質區方塊，表面雜質區方塊的電阻為80 Ω，擴散結束后用質量濃度為 9%的氫氟酸漂洗150s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區，在擴散結束后便得到選擇性發射極結構；
(3)、快速擴散與常規擴散的結合
步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1000s，快速擴散結束后，硅片表面出現濃度不一致，再進行步驟(2)。實施例2:
一種選擇性發射極太陽能電池的制備方法，按以下步驟進行
(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿
首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為45 μ m,磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網印刷電極時往電極漿料中以質量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結電極后在電極接觸區獲得高摻雜區方塊，高摻雜區方塊的電阻為 20 Ω，形成歐姆接觸；
(2)、電極柵線狀絲網印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散
①、擴散開始時通入攜POCl3氣體
將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為22 μ m,然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區揮發沉積到非印刷區，在擴散開始時通入氮氣攜 POCl3的氣體，氮氣和POCl3=者的含量比為20:1，通入的時間為2. 5分鐘，在這段時間內 POCl3 會分解出 P2O5，其反應方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12，P2O5 沉積到硅片表面與硅反應，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應方程式是2 P205+5Si=5Si02+4P,當關掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散，而降低其在硅片表面的濃度，擴散結束后會在非印刷區域得到相對低的表面雜質濃度和相對淺的擴散結，而在印刷區得到高摻雜深擴散區，形成選擇性發射極結構；
②、擴散結束前通入攜POCl3氣體
在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為100s，在非印刷區得到0. 2 μ m的氧化層，然后持續通入攜POCl3氣體，時間為800s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為15 μ m的磷硅玻璃， 氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續擴散350s后，得到比印刷區域低的表面雜質區方塊，表面雜質區方塊的電阻為85Ω，擴散結束后用質量濃度為 10%的氫氟酸漂洗160s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區，在擴散結束后便得到選擇性發射極結構；
(3)、快速擴散與常規擴散的結合
步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1200s，快速擴散結束后，硅片表面出現濃度不一致，再進行步驟(2)。實施例3:
一種選擇性發射極太陽能電池的制備方法，按以下步驟進行
(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿
首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為50 μ m,磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網印刷電極時往電極漿料中以質量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結電極后在電極接觸區獲得高摻雜區方塊，高摻雜區方塊的電阻為 25 Ω，形成歐姆接觸；
(2)、電極柵線狀絲網印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散
①、擴散開始時通入攜POCl3氣體
將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為25 μ m,然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區揮發沉積到非印刷區，在擴散開始時通入氮氣攜 POCl3的氣體，氮氣和POCl3=者的含量比為20:1，通入的時間為3分鐘，在這段時間內 POCl3 會分解出 P2O5，其反應方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12，P2O5 沉積到硅片表面與硅反應，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應方程式是2 P205+5Si=5Si02+4P,當關掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散，而降低其在硅片表面的濃度，擴散結束后會在非印刷區域得到相對低的表面雜質濃度和相對淺的擴散結，而在印刷區得到高摻雜深擴散區，形成選擇性發射極結構；
②、擴散結束前通入攜POCl3氣體
在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為120s，在非印刷區得到0. 2 μ m的氧化層，然后持續通入攜POCl3氣體，時間為850s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為20 μ m的磷硅玻璃， 氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續擴散400s后，得到比印刷區域低的表面雜質區方塊，表面雜質區方塊的電阻為90Ω，擴散結束后用質量濃度為 11%的氫氟酸漂洗180s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區，在擴散結束后便得到選擇性發射極結構；
(3)、快速擴散與常規擴散的結合
步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1300s，快速擴散結束后，硅片表面出現濃度不一致，再進行步驟(2)。
與現行常規工藝技術參數對比衷:
.規技術釆用選擇性震射極S術技術參數批次 A(2000p)批次 B(2000p)批次 C (20C p)批次D Uoc0.62620. 62660.63160. 6322I sc5. 5275,5325. 5635.51FF79.2279. 3781. 11Rs3.653.771. 231. :;·；Eff17.7117. 7618.4118. 40上表中技術參數從上到下依次是Uoc開路電壓，單位V ；Isc短路電流，單位A; FF填充因子，單位％ ；Rs串聯電阻，單位mohm; Eff光電轉化效率，單位％。由表可知，采用選擇性發射極技術，電池片效率比常規技術要高0. 6-0. 7%，且降低串聯電阻，同時提高填充因子。
權利要求
1. 一種選擇性發射極太陽能電池的制備方法，其特征在于按以下步驟進行(1)、印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿首先在硅片表面用5%的磷酸水溶液進行均勻涂源，磷酸水溶液的厚度為40 50 μ m, 磷酸水溶液在硅片表面進行擴散，然后在絲網印刷電極時往電極漿料中以質量比10:1摻入含磷30%的磷漿，在燒結電極后在電極接觸區獲得高摻雜區方塊，高摻雜區方塊的電阻為15 25 Ω，形成歐姆接觸；(2)、電極柵線狀絲網印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散①、擴散開始時通入攜POCl3氣體將磷漿印刷到電極柵線狀硅片的表面，磷漿的厚度為20 25 μ m，然后將硅片放入擴散爐中進行擴散，磷漿在擴散過程中從印刷區揮發沉積到非印刷區，在擴散開始時通入氮氣攜POCl3的氣體，氮氣和POCl3 二者的含量比為20:1，通入的時間為2 3分鐘，在這段時間內 POCl3 會分解出 P2O5，其反應方程式是5P0C13=3PC15+P205 和 4PC15+502=2P205+10C12， P2O5沉積到硅片表面與硅反應，而在硅片表面得到一層大約0. 5 μ m厚的磷原子，P2O5與硅的反應方程式是2 P205+5Si=5Si&+4P，當關掉氣源后，磷原子會進一步往硅片深處擴散， 而降低其在硅片表面的濃度，擴散結束后會在非印刷區域得到相對低的表面雜質濃度和相對淺的擴散結，而在印刷區得到高摻雜深擴散區，形成選擇性發射極結構；②、擴散結束前通入攜POCl3氣體在擴散爐中的擴散過程中，往擴散爐中加入充足的氧氣，對硅片表面進行氧化，氧化時間為80 120s，在非印刷區得到0.2μπι的氧化層，然后持續通入攜POCl3氣體，時間為 750 850s，通入的POCl3會分解出P2O5，P2O5沉積到這一氧化層表面得到一層厚度為10 20 μ m的磷硅玻璃，氧化層對磷硅玻璃中的磷原子往硅片深處的擴散有消弱的作用，繼續擴散300s 400s后，得到比印刷區域低的表面雜質區方塊，表面雜質區方塊的電阻為80 90 Ω，擴散結束后用質量濃度為9% 11%的氫氟酸漂洗150s 180s，去除磷硅玻璃和氧化層形成輕摻雜淺擴散區，在擴散結束后便得到選擇性發射極結構；(3)、快速擴散與常規擴散的結合步驟(1)后，在硅片表面電極柵線狀印刷磷漿，將硅片放入快速擴散爐中進行擴散 1000 1300s，快速擴散結束后，硅片表面出現濃度不一致，再進行步驟(2)。
全文摘要
本發明專利涉及一種太陽能電池的制備方法，尤其涉及一種在正電極柵線下及其附近重摻雜，在電極之間位置進行輕摻雜的選擇性發射極太陽能電池的制備方法。經過印刷電極時在電極漿料中摻入高濃度磷漿→電極柵線狀絲網印刷高濃度磷漿后在三氯氧磷氣氛中進行擴散→快速擴散與常規擴散的結合。提高了晶體硅太陽能電池的轉化效率，這主要得益于選擇性發射極技術對開路電壓、短路電流和填充因子的改善；降低了電池的內阻，減少了發電過程中的內損耗和發熱，也一定程度提高了電池片的使用壽命；降低了反向電流；弱光下性能極佳；這也得益于低的擴散濃度提高了電池的光量子響應，電池一致性好，工藝穩定。
文檔編號B41M1/12GK102332492SQ20111025190
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者劉亮, 徐永洋, 陳磊 申請人:綠華能源科技(杭州)有限公司