[发明专利]N型晶硅太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种N型晶硅太阳能电池及其制备方法。 

背景技术

单晶硅太阳能电池已经被大规模应用到各个领域，其良好的稳定性和成熟的工艺流程是其大规模应用的基础。单晶硅太阳能电池的生产工艺流程如图1所示。首先需要对硅片进行清洗，通过化学清洗达到对硅片表面的结构化处理；然后将清洗后的硅片进行扩散工艺，硅片经硼扩散工艺形成P-N结；之后对形成P-N结的硅片进行周边刻蚀工艺，以去掉在扩散工艺中硅片边缘所形成的导电层；然后经过化学清洗工艺，以除去在扩散过程中在硅片表面形成的玻璃层；然后经PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)工艺沉积减反射膜氮化硅膜；最后再依次经丝网印刷工艺、烧结工艺等制作得到符合要求的单晶硅太阳能电池。 

对于传统的P型太阳能电池，其发射极是经磷扩散形成的N型表面，亦是电池的受光面，通常采用选择性发射极技术来提高硅片表面钝化性能，其基本原理是在活性区域进行较小浓度的浅掺杂(方阻在20～90欧姆之间)，而在金属电极下方区域进行较大浓度的重掺杂。减小光学活性区域的掺杂浓度一方面可以减小表面复合，从而获得更高的开路电压，另一方面因为缩减了表面死层的厚度从而提高了量子效率，所以有利于获得更高的短路电流；而提高金属电极下方区域的掺杂浓度一方面可以降低该区域的薄层电阻，从而减小金属接触电阻，另外由于该区域发射极厚度也会随掺杂浓度的增加而增加，从而可以增大电池烧结工艺窗口。对于N型太阳能电池，它具有磷扩散形成的背表面场，为了提高背场的钝化性能，同样可以采用选择性背场工艺，其基本原理和结构与选择性发射极一样。 

以N型晶硅太阳能电池为例，目前广泛使用腐蚀浆料技术来制备选择性背场，如图2所示，其基本原理是在硅片的背场表面使用丝网印刷技术印刷一层腐蚀性浆料，其中丝网的图案要与将来印刷金属浆料时所用丝网相对应，以保证腐蚀浆料只存在于光活性区域。硅片经加热后，腐蚀浆料在硅片表面发生反应，使这些区域的磷的浓度下降，相应的提高了背场的薄层电阻，而未印刷腐蚀浆料的金属栅线区内磷的浓度则不发生变化。这样就在金属栅线区形成了相对高掺杂的深扩散区，而在其它区域形成了相对低掺杂浅扩散区。 

使用如上所述的腐蚀浆料技术制备的选择性背场，从金属栅线区到活性区薄层电阻逐渐升高，在制作金属电极时，往往由于电极落在这些高方阻区域而导致接触电阻升高，以致电池的填充因子下降明显。而且，由于腐蚀浆料只能降低活性区域的掺杂浓度，而不会改变金属栅线区的掺杂浓度，所以从一开始就需要制备有较高浓度的磷背场，这样就提高了磷扩散工艺的生产时间和原料成本，同时为了制备有较高均匀性的背场也对扩散技术提出了更高的要求。另外制备和清洗腐蚀浆料的过程，会消耗大量的水，也会产生大量有害有毒的污染物。 

发明内容

本发明旨在提供一种N型晶硅太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中的选择性背场导致填充因子下降的问题。 

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种N型晶硅太阳能电池的制备方法，包括扩散制结、刻蚀、沉积减反射层、印刷及烧结步骤，在扩散制结步骤之前包括选择性背场的制备过程，该选择性背场的制备过程包括：1)、在硅片基体上扩散形成一层浅掺杂的磷背场；以及2)、利用激光垂直照射磷背场上欲形成金属栅线区的区域使区域内所掺杂的磷元素富集，形成选择性背场。 

进一步地，上述步骤2)中采用的激光的功率为0.5～10W，脉冲宽度为100ps～500ns，波长为300～1600nm，频率为100Hz～200KHz，光斑的直径为5～100μm。 

进一步地，上述步骤2)中激光照射的时间为4～10s。 

进一步地，上述制备方法在制备选择性背场之前还包括采用碱液对硅片进行腐蚀在硅片的表面形成金字塔形绒面，并对经过腐蚀的硅片进行清洗得到硅片基体。 

进一步地，上述制备方法在选择性背场的制备过程之后的步骤包括：A、在具有选择性背场的硅片基体的正面进行硼扩散制结形成p-n结；B、将具有p-n结的硅片基体依次进行刻蚀、清洗和减反射层沉积；以及C、在经过步骤B处理的硅片基体的选择性背场的欲形成金属栅线区的区域印刷金属浆料并烧结，形成N型晶硅太阳能电池。 

根据本发明的另一方面，还提供了一种N型晶硅太阳能电池，该N型晶硅太阳能电池通过上述的制备方法制备而成。