[发明专利]一种突变结晶硅太阳电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池器件制备技术领域，尤其涉及一种突变结晶硅太阳电池的制备方法。

背景技术

在化石能源等不可再生能源日益枯竭的今天，能源危机日益逼近，新的能源以及可再生能源技术亟待开发应用， 太阳能是人类可利用的最重要的再生清洁能源之一。在太阳能的使用中太阳能发电又是一种很重要的应用方式。目前晶硅太阳电池是太阳能发电的主流产品，并且在以后很长一段时间内仍会占据市场主要地位。发展晶硅太阳电池技术，对降低太阳发电成本，扩大太阳能的应用范围具有非常重要的意义。现有技术中发射极掺杂元素不同分布情况下对应的太阳电池的性能的理论分析结果,可见突变结技术有利于太阳电池性能的提高。对于晶硅太阳电池技术的改进，目前发展浅结高掺的突变结技术是目前行业内公认的一个重要发展方向。在现今晶硅太阳电池生产中，核心工艺PN结的制备均采用三氯氧磷扩散的方法，该方法是一个高温过程（>800℃）,在目前设备结构和工艺条件下，如果再进一步进行浅结高掺工艺的改进，则所生产的电池片的均匀性难以保证，不利于产业化的进行。所以三氯氧磷扩散的方法已很难再在浅结高掺技术方面进行改进。欲进一步提高体硅电池PN结的性能，必须开发新工艺。外延法是制备PN结的一种优异的方法。但常规外延法需要温度高（一般>600℃），在高温下会造成界面互扩散，很难保证突变结的结构，且成本相对于现行三氯氧磷扩散工艺高，不利于大批量的生产。如果温度过低则难以保证外延膜的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种突变结晶硅太阳电池的制备方法，它具有提高晶硅电池PN结的性能和电池的转换效率的优点。

本发明是这样来实现的，一种突变结晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

1）突变结外延层的制备：晶硅电池有P-型片和N-型片两种。对于P-型硅片，需外延沉积N-型晶硅薄膜；对N-型片，需外延沉积P-型晶硅薄膜，以形成合适的PN结结构；

其中，在P-型硅衬底上低温外延N-型晶硅薄膜，采用如下工艺实现：

采用热丝CVD的方法，源气体流量比：SiH₄:PH₃＝1:0.001～1:0.10，稀释比控制在90％～98％，气压控制在1Pa～5Pa，衬底温度为150℃～300℃，热丝温度控制在1600℃～2000℃，衬底与热丝的距离控制为3～8cm，膜厚控制在10～300nm；或者采用等离子辅助CVD的方法，源气体流量比：SiH₄:PH₃＝1:0.001～1:0.10，稀释比控制在90％～98％，气压控制在1Pa～20Pa，衬底温度为150℃～300℃，射频源功率密度控制在0.1～2.0W/cm²，基板间距离控制在2～4cm，膜厚控制在10～300nm；

其中，在N-型硅衬底上低温外延P-型晶硅薄膜，采用如下工艺实现：

采用热丝CVD的方法，源气体流量比：SiH₄:B₂H₆＝1:0.001～1:0.10，稀释比控制在90％～98％，气压控制在1Pa～5Pa，衬底温度为150℃～300℃，热丝温度控制在1600℃～2000℃，衬底与热丝的距离控制在3～8cm，膜厚控制在10～300nm；或者采用等离子辅助CVD的方法，源气体流量比：SiH₄:B₂H₆＝1:0.001～1:0.10，稀释比控制在90％～98％，气压控制在1Pa～20Pa，衬底温度为150℃～300℃，射频源功率密度控制在0.1～2.0W/cm²，基板间距离控制在2～4cm，膜厚控制在10～300nm；

2） 对低温外延制备的突变结结构快速热退火改性的工艺如下：

采用N₂或者Ar气进行保护进行退火，或者采用真空退火的方式，升温速率大于20℃/分钟，在800℃～1200℃保温10秒～200秒，随后快速降温，从而制得性能优良的突变结结构晶硅太阳电池；

所述稀释比的定义为：H₂流量/（SiH₄流量＋H₂流量＋掺杂气体流量）。