[发明专利]利用激光掺杂加刻蚀制备选择性发射结太阳电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池制备方法，特别涉及一种利用激光掺杂加刻蚀制备太阳电池的方法。

背景技术

目前太阳能行业中比较普遍采用的选择性发射结技术(Selective Emitter，简称SE)，是P-N结晶体硅太阳电池生产工艺中可以实现较高效率的方法之一。选择性发射结结构有两个特征：(1)在电极栅线下及其附近形成高掺杂深扩散区N⁺⁺；(2)在其他区域(受光区)形成低掺杂浅扩散区N⁺。

因为，一方面低掺杂浅发射结N⁺减小了该结区和表面的少子复合速度，增大了少子的寿命，从而减少了太阳电池的饱和电流，提高了电池的开路电压V_oc和短路电流I_sc。另一方面，高掺杂深发射结N⁺⁺容易形成欧姆接触，接触电阻R_c变小，从而降低太阳电池的串联电阻R_s，提高电池的填充因子F.F.。同时，杂质深扩散可以加深加大横向N⁺/P结，而横向N⁺/P结和在低掺杂区和高掺杂区交界处形成的横向N⁺/N⁺⁺高低结可以提高光生载流子的收集率，从而提高电池的短路电流I_sc。另外，深结可以防止电极金属向结区渗透，减少电极金属在禁带中引入杂质能级的几率。以上所述的好处正是在太阳电池不同的区域中形成掺杂浓度高低不同、扩散深浅不同而带来的。

但是，目前选择性发射结太阳电池传统的实现工艺是采用掩膜技术加二次扩散的方法来实现的(CN200710025032选择性发射结晶体硅太阳电池的制备方法)。这种过分复杂的工艺影响了其工艺效率，增加了生产成本，不能被强调简单和低成本的太阳电池企业所接受。而其他的掩膜刻蚀的方法也会增加工艺的复杂性(US20100218826METHOD FOR PRODUCING A SILICON SOLAR CELL WITH A BACK-ETCHED EMITTER AS WELL AS A CORRESPONDING SOLAR CELL)，这种方法先重扩散形成高掺杂深扩散区N⁺⁺，然后采用喷墨等技术制作阻挡层，接着采用背刻蚀的方法将没有阻挡层的地方刻蚀成低掺杂浅扩散区N⁺。这种方法电池效率增加的收益不足以弥补成本的增加和工艺效率的下降所带来的损伤，因而其工业化应用也受到了限制。

专利CN201010516839“一种晶体硅太阳能电池的选择性扩散工艺”虽然直接利用激光掺杂磷硅玻璃形成重掺杂区的方法的工艺最简单。但是经过高温扩散之后，会在发射结表面形成一层厚度在50nm的含磷浓度高的死层，这层死层中的磷的含量一般都会大于具有电活性的磷的饱和浓度5×10²⁰个/cm³，这个死层会导致表面复合速度较高，还会使发射结的少子寿命降低，从而降低了效率。而且过高的激光功率往往会损伤硅片表面，产生损伤层，进一步降低效率并产生了效率的随时间的衰减。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种利用激光掺杂加刻蚀制备选择性发射结太阳电池的方法。本发明可以去除扩散产生的死层，并能够去除激光产生的损伤层。提高了电池效率，降低了电池效率的衰减。同时工艺过程简单，不增加材料成本，最少化增加设备成本。

本发明的制备方法如下：

步骤1，对硅片进行制绒，并去除硅片表面损伤层：用硝酸，氢氟酸和水制成混合化学腐蚀溶液，其中硝酸的质量浓度为30％，氢氟酸的质量浓度为8％。使用所述的混合化学腐蚀溶液对P型多晶硅片进行制绒，并去除所述的P型多晶硅片表面损伤层；用质量浓度为5％的氢氧化钾溶液对P型单晶硅片制绒，同时去除P型单晶硅片表面损伤层；

步骤2，将步骤1制得的多晶硅片或单晶硅片置于温度为820-828℃的的管式扩散炉中，用三氯氧磷(POCl₃)液态源对所述硅片进行扩散，形成N型深发射结N⁺⁺，同时在硅片表面形成磷硅玻璃薄层；

步骤3，用波长为532nm的激光辐照对步骤2制得的硅片进行烧蚀，在所述硅片的辐射区实现磷的重掺杂而形成N型超级深发射结N⁺⁺⁺，也即形成了初步的选择性发射结；