[发明专利]一种制备晶体硅双发射极背结背接触太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，特别是涉及一种基于硼离子注入制备晶体硅双发射极背结背接触高效太阳能电池的方法。

背景技术

低成本、高效率一直是太阳能电池追求的方向。然而，常规的太阳能电池结构中，前表面银电极导致严重的遮光损失。在形成组件时电池片之间的焊接条上出现严重的串联电阻损失，从而导致组件的效率远低于单片电池片的效率。为此，双发射极背结背接触电池将正负极电极都转移到电池的背面，前表面的电极遮光损失为0。另外，双发射极背结背接触电池组件中电池片的相互连接都在电池片的背面完成，连接更方便且能使用更宽的焊接带，使得组件上的效率损失大大降低。Sunpower公司报道的双发射极背结背接触电池单片效率达到23%，而双发射极背结背接触电池组件的效率达到21.5%。

在双发射极背结背接触电池中，背面叉指状的N+背场，P+发射区以及前表面的前表面场的形成是一项非常关键的技术。现行工艺普遍采用硼扩散制备背面发射区，利用磷扩散制备前表面场和背表面场。然而，扩散存在均匀性较差、不能精确控制掺杂分布的特点，而且使用扩散工艺很难完成双发射极背结背接触电池所需的选择性掺杂需求，因此离子注入受到了人们的重视。离子注入能够精确控制掺杂分布，且离子注入方面使用硬掩膜等方式实现图案化的区域掺杂，对于双发射极背结背接触这种对区域掺杂要求很高的电池结构尤其适用。但是多步离子注入会导致成本的大幅增加，且硼磷注入的激活条件不一致。为此，本发明提出采用硼离子注入实现双发射极背结背接触电池的背面发射区的制备，而前表面发射区和背表面场通过一步磷扩散同时完成，大大降低了工艺复杂度，且保证了背面发射区的优良性能，有望以低廉的成本实现高效率的双发射极背结背接触电池结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种基于硼离子注入制备晶体硅双发射极背结背接触高效太阳能电池的方法，在与现有太阳能电池制备工艺部分兼容的基础上，提出了新的制备工序流程，以期以较简单的工艺实现高转换效率太阳能电池的制备，为双发射极背结背接触电池的产业化打下基础。

(二)技术方案

本发明是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种制备晶体硅双发射极背结背接触太阳能电池的方法，其特征在于，该方法包括:

步骤101;在硅片背面整面硼离子注入形成背面发射区;

步骤102:背面沉积碱腐蚀阻挡层;

步骤103：在背面阻挡层上开出背表面场(Back Surface Field，BSF)窗口，腐蚀去除BSF窗口处的碱腐蚀阻挡层;

步骤104:碱腐蚀去除背面BSF窗口处的硼注入层;

步骤105:在硅片前表面沉积一层薄的扩散过滤层;

步骤106:双面磷扩散同时形成BSF和前表面场(Front Surface Field，FSF);

步骤107:去除背面的碱腐蚀阻挡层和前表面的扩散过滤层;

步骤108:硼离子注入激活;

步骤109:制备前表面减反层和背面钝化层;

步骤110:制备背面发射区电极和BSF电极;

步骤111:烧结实现电极的欧姆接触，完成晶体硅双发射极背结背接触太阳能电池的制备。

上述方案中，步骤101中所述硅片采用经过磷掺杂后的N型太阳能级硅片，电阻率为1～3Ω·cm，厚度200μm，体少子寿命大于1ms。

上述方案中，步骤101中所述在硅片背面整面硼离子注入形成背面发射区，是在N型硅衬底背面全表面离子注入形成背面发射区，离子注入在常温条件下完成，注入离子种类为硼，注入能量为50～100keV，注入剂量为0.5×E15cm^-2～1×E15cm^-2，束流为5μA。

上述方案中，步骤102中所述背面沉积碱腐蚀阻挡层，是在硅衬底背面离子注入层上沉积碱腐蚀阻挡层，碱腐蚀阻挡层使用等离子体增强型PECVD沉积的SiN_x薄膜或SiO_x薄膜，沉积温度为300℃，沉积速率为25nm/min，沉积真空度＜2mTorr，薄膜厚为200nm～500nm。