CN101794845A - 一种一次扩散制备选择性发射极的方法 - Google Patents

一种一次扩散制备选择性发射极的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳能电池的生产方法技术领域，尤其涉及一种一次扩散制备选择性发射极的方法。它依次具有如下工艺步骤：先将硅片制绒，接着进行均匀重扩散，扩散后在硅片表面沉积氮化硅薄膜，然后将腐蚀性浆料印在硅片的非金属电极区以刻蚀掉该处的氮化硅薄膜，最后用酸溶液或碱溶液腐蚀掉非金属电极区的硅得到浅扩散区，电极区即为重扩散区。重扩散过程可双面吸杂，氮化硅薄膜沉积温度低，整个工艺过程简单，容易控制，表面无损伤，无死层，成本低。

Description

一种一次扩散制备选择性发射极的方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池的生产方法技术领域，尤其涉及一种一次扩散制备选择性发射极的方法。
背景技术
为了实现太阳电池高效率，各国科研工作者都在开发选择性发射极太阳电池来制备完美p-n结和理想接触，减少过程中的光学损失和电学损失。
目前已有的制备选择性发射极的方法有：
(1)在硅片表面均匀重扩散和选择性腐蚀。此工艺包括两个过程：1)在硅片表面均匀重扩散，结相对较深；2)丝网印刷前电极，金属化后，非电极区用等离子体腐蚀很薄的一层，则选择性发射极也就形成了。但此方法中等离子体腐蚀需要相对复杂和昂贵的设备，腐蚀过程中也会对电极的接触有影响。
(2)腐蚀氧化膜后扩散形成选择性发射极。先在硅片表面生长一层二氧化硅薄膜，再印刷腐蚀性浆料，腐蚀出栅线的形状，再进行磷扩散，这样得到重扩散区，后将氧化膜洗掉，再进行浅扩散，这样得到高掺杂和低掺杂区，本方法目前已用于工业生产，但是工艺较为复杂。
(3)仅在电极区印刷高浓度磷浆，然后放入扩散炉中进行扩散。将高浓度磷浆如电极栅线状印刷到硅片表面，然后将硅片放入扩散炉中进行扩散。高浓度磷浆在扩散过程中从印刷区挥发沉积到非印刷区。由于这样挥发沉积得到磷浓度不如印刷区的高，这样就形成高低浓度的掺杂，得到选择性发射极结构，但是这种方法得到的扩散结是非常不均匀的，离高浓度磷浆近的地方扩散浓度高，远的地方浓度低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有制备选择性发射极的方法工艺复杂，不易控制，生产成本高，本发明提供一种一次扩散制备选择性发射极的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一次扩散制备选择性发射极的方法，依次具有如下工艺步骤：先将硅片制绒，接着进行均匀重扩散，扩散后在硅片表面沉积氮化硅薄膜，然后将腐蚀性浆料印在硅片的非金属电极区以刻蚀掉该处的氮化硅薄膜，最后用酸溶液或碱溶液腐蚀掉非金属电极区的硅得到浅扩散区，电极区即为重扩散区。
硅片是P型或N型的单晶硅或多晶硅，其电阻率是0.2～10Ωcm。
氮化硅薄膜的厚度为30-200nm。
酸溶液为HF酸和HNO3的混合溶液，其中HF酸的浓度为20-150g/l，HNO3浓度为20-350g/l；碱溶液为KOH溶液或NaOH溶液，KOH溶液或NaOH溶液浓度为0.1wt％-5wt％；用酸溶液或碱溶液腐蚀的时间为1-30min，温度为5-90℃。
本发明的有益效果是：重扩散过程可双面吸杂，氮化硅薄膜沉积温度低，整个工艺过程简单，容易控制，表面无损伤，无死层，成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中1.重扩散区，2.浅扩散区，3.氮化硅薄膜。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种一次扩散制备选择性发射极的方法，依次具有如下工艺步骤：先将硅片制绒，接着进行均匀重扩散，扩散后在硅片表面沉积30-200nm厚的氮化硅薄膜3，然后将腐蚀性浆料印在硅片的非金属电极区以刻蚀掉该处的氮化硅薄膜3，将腐蚀物洗掉后再用酸溶液或碱溶液腐蚀掉非金属电极区的硅得到浅扩散区2，电极区即为重扩散区1，最后可进行后续太阳能电池工艺。这里硅片是P型或N型的单晶硅或多晶硅，其电阻率是0.2～10Ωcm。
这里的浅扩散结的制备是用酸溶液或碱溶液对重扩散区进行缓慢刻蚀，通过控制酸溶液或碱溶液的浓度配比，时间，温度来得到浅扩散区2。这里的酸溶液为HF酸和HNO3的混合溶液，其中HF酸的浓度为20-150g/l，HNO3浓度为20-350g/l；碱溶液为KOH溶液或NaOH溶液，KOH溶液或NaOH溶液浓度为0.1wt％-5wt％；用酸溶液或碱溶液腐蚀的时间为1-30min，温度为5-90℃。这样通过控制溶液配比，反应温度及时间，可以将腐蚀速度控制在0.1um/min左右。
用这种方法制备的选择性发射极的结构，表面无损伤，浅扩散区2表面浓度较两部扩散法低，无死层，有效的避免了损伤层和死层对太阳能电池性能的影响，同时重扩过程还可以起到双面吸杂的效果，另外工艺过程简单，比较容易控制，省去一次高温过程，减少热预算。
实施例1：
选择P型单晶硅片，晶面(100)，掺杂浓度2.5Ωcm。硅片经正常太阳能电池工艺进行表面制绒，然后进行重扩散得到25ohm/Sq的方块电阻。在表面镀80nm的SiN薄膜，后在非电极区印刷腐蚀性浆料，将刻蚀物洗掉后，在浓度配比为HNO3 100g/l，HF酸35g/l的溶液中，工艺温度为5℃，时间为5min随着工艺的进行，未被氮化硅薄膜3遮挡的重扩散区1会慢慢的被刻蚀掉，总的刻蚀厚度为0.6um，之后用10％HF酸洗去电极区SiN遮挡膜，再按工艺要求进行镀减反射薄膜、正背面电极印刷及烧结等后续正常选择性扩散太阳能电池的其它工艺。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种一次扩散制备选择性发射极的方法，其特征是依次具有如下工艺步骤：先将硅片制绒，接着进行均匀重扩散，扩散后在硅片表面沉积氮化硅薄膜，然后将腐蚀性浆料印在硅片的非金属电极区以刻蚀掉该处的氮化硅薄膜，最后用酸溶液或碱溶液腐蚀掉非金属电极区的硅得到浅扩散区，电极区即为重扩散区。
2.根据权利要求1所述的一种一次扩散制备选择性发射极的方法，其特征是：所述的硅片是P型或N型的单晶硅或多晶硅，其电阻率是0.2～10Ωcm。
3.根据权利要求1所述的一种一次扩散制备选择性发射极的方法，其特征是：所述的氮化硅薄膜的厚度为30-200nm。
4.根据权利要求1所述的一种一次扩散制备选择性发射极的方法，其特征是：所述的酸溶液为HF酸和HNO3的混合溶液，其中HF酸的浓度为20-150g/l，HNO3浓度为20-350g/l；碱溶液为KOH溶液或NaOH溶液，KOH溶液或NaOH溶液浓度为0.1wt％-5wt％；用酸溶液或碱溶液腐蚀的时间为1-30min，温度为5-90℃。
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