[发明专利]一种选择性多晶硅厚度与掺杂浓度电池结构的制备方法

说明书

本申请公开一种选择性多晶硅厚度与掺杂浓度电池结构的制备方法，采用硝酸氧化法、臭氧水氧化法或者热氧化法形成厚度2nm的隧穿氧化层；采用PECVD先在隧穿氧化层上沉积一层轻掺杂的非晶硅薄膜，采用掩膜版盖在轻掺杂的非晶硅薄膜上，采用PECVD的方式继续在电池镂空区域沉积一层重掺杂的非晶硅薄膜，用退火炉对硅片进行退火，使其晶化成非金属接触区域轻掺杂多晶硅薄膜和金属接触区域重掺杂多晶硅薄膜；采用PECVD或ALD的方式在非金属接触区域轻掺杂多晶硅薄膜和金属接触区域重掺杂多晶硅薄膜表面沉积一层钝化层；采用丝网印刷的方式在金属接触区域位置印刷金属电极并烧结。

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种选择性多晶硅厚度与掺杂浓度电池结构的制备方法。

背景技术

近期，钝化接触技术在晶体硅太阳能电池逐渐应用，其基本方法采用超薄氧化隧穿层与多晶硅薄膜的作为太阳能电池背面的钝化层与金属接触层，金属电极与重掺杂的多晶硅薄膜形成欧姆接触，从而降低金属复合电流，提升电池性能。但是，大规模工业生产都用丝网印刷银浆料或铝浆料，再通过高温烧结的方法来实现金属-硅接触。在高温烧结过程中，金属浆料会穿透多晶硅薄膜达到晶硅基体，对其隧穿钝化效果造成一定的影响。增加多晶硅薄膜的厚度拓宽金属浆料烧结窗口的主要方式，然而掺杂多晶硅存在对近红外光谱寄生吸收的问题，多晶硅厚度越厚，导致的寄生吸收电流损失越大。增加多晶硅薄膜的厚度虽然保护了多晶硅的钝化效果，但牺牲了部分短路电流。

为了同时解决多晶硅烧穿与寄生吸收的问题，现有专利提出了选择性多晶硅薄膜的结构与制备方法，如专利号CN 106449800A，常州天合光能有限公司公开了选择性多晶硅薄膜的钝化接触结构及其制备方法，提出了使用化学蚀刻的方式制备两种厚度的多晶硅薄膜，在金属接触底部保留较厚的多晶硅，而在非金属接触底部刻蚀成较薄的多晶硅。现有的这种制备方法存在以下两点问题有待改善：采用同一步骤制备了掺杂多晶硅，金属接触区域多晶硅与非金属接触区域的掺杂浓度无法进行选择性制备。实际上，金属接触区域与非金属接触区域对多晶硅硅的掺杂浓度要求是不一样的。通过我们的研究，发现多晶硅的掺杂浓度与对近红外波段的光的寄生吸收成正比，即掺杂浓度约低，对光的寄生吸收越少，所以对于非金属接触区域需要低掺杂浓度的多晶硅。而金属接触区域的的多晶硅掺杂浓度与欧姆接触电阻成反比，即掺杂浓度约高，欧姆接触电阻越低，所以对于金属接触区域需要高掺杂浓度的多晶硅。我们需要进行不同掺杂浓度的多晶硅选择性制备方法；化学刻蚀的方法对多晶硅薄膜存在较大的损伤，薄膜表面富集由于化学刻蚀残留的悬挂键，后续需要高质量的钝化层对表面缺陷进行钝化。

申请内容

解决的技术问题：

本申请需要解决的技术问题是隧穿钝化效果造成一定的影响、对近红外光谱寄生吸收等技术问题，提供一种选择性多晶硅厚度与掺杂浓度电池结构的制备方法。

技术方案：

一种选择性多晶硅厚度与掺杂浓度电池结构的制备方法，步骤为：

第一步，硅片清洗：对晶体硅基底进行清洗；

第二步，隧穿氧化层制备：采用硝酸氧化法、臭氧水氧化法或者热氧化法形成厚度2nm的隧穿氧化层；

第三步，PECVD分步制备选择性掺杂浓度多晶硅薄膜：采用PECVD先在隧穿氧化层上沉积一层轻掺杂的非晶硅薄膜，非晶硅厚度控制在30-100nm，掺杂浓度控制在1E19～1E20/cm³；

第四步：采用掩膜版盖在轻掺杂的非晶硅薄膜上，掩膜版采用碳纤维材质或者铝合金材质，其中黑色区域为遮挡区域，白色区域为镂空区域，镂空区域的线宽40-120μm，掩膜版镂空区域的图形与背面金属电极的图形相重合，采用PECVD的方式继续在电池镂空区域沉积一层重掺杂的非晶硅薄膜，非晶硅的厚度控制在100-500nm，掺杂浓度控制在1E20～5E20/cm³；