可控性好的單晶硅太陽能電池制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)提供了一種可控性好的單晶硅太陽能電池，包括P型單晶硅層、N型硅層、Si02薄膜層、減反射膜層、正電極、背電場，所述的N型硅層設(shè)置在P型單晶硅層上，與P型單晶硅層構(gòu)成PN結(jié)，所述的Si02，薄膜層設(shè)置在N型硅層上，SiO2薄膜層上表面設(shè)置減反射膜層，所述的PN結(jié)中間設(shè)有橫向結(jié)，所述的正電極設(shè)置在橫向結(jié)上，所迷的背電場設(shè)置在P型單晶硅層背面，背電場與P型單晶硅層之間設(shè)有P+型硅層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型專利技術(shù)具有結(jié)面比較平坦、均勻性和重復(fù)性好、成本低等優(yōu)點。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及太陽電池，尤其涉及一種單晶硅太陽能電池。
技術(shù)介紹
目前，常規(guī)的商業(yè)晶體硅太陽能電池工藝技術(shù)路線如下首先進行來料分選，然后將晶體硅表面的損傷層清洗干凈，并進行制絨以形成一定絨面來減少晶體硅表面反射率；再進行高溫擴散制得PN結(jié)；采用PECVD方法在電池的擴散面沉積70 80nm厚的氮化硅薄膜，起到減反和鈍化的作用；最后采用絲網(wǎng)印刷的方式制備金屬電極和背場，經(jīng)燒結(jié)后制得晶體硅太陽電池片。采用這種方法生產(chǎn)的單晶硅電池片效率一般在16%-17%左右。在日趨激烈的市場競爭中，越來越多的硅太陽電池片生產(chǎn)廠商將目光投向了選擇性發(fā)射極硅太陽電池。目前可以制備選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的工藝方法有兩次擴散法、涂源擴散+選擇性腐蝕、含磷電極衆(zhòng)料、激光摻雜等方式。其中，兩次擴散法由于其工藝較為復(fù)雜，且多次高溫對材 料本身會帶來危害。涂源擴散+選擇性腐蝕法在硅片表面均勻涂源進行擴散，結(jié)相對較深；而在金屬化后選擇性腐蝕會對電極接觸造成影響。印刷含磷漿料的方法無法形成理想的重摻雜濃度及分布。干法激光摻雜事先須在減反射層表面旋涂一層摻雜源，然后用激光按一定的圖形進行掃描，在光斑掃過的部分發(fā)生局部熔融而進行摻雜。現(xiàn)有技術(shù)存在的問題主要是可控性差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的就是為了提供一種可控性好，結(jié)面比較平坦、均勻性和重復(fù)性好的可控性好的單晶硅太陽能電池。為了達到上述目的，本技術(shù)采用了以下技術(shù)方案一種選擇性發(fā)射極單晶硅太陽能電池，包括P型單晶硅層、N型硅層、SiO2薄膜層、減反射膜層、正電極、背電場，所述的N型硅層設(shè)置在P型單晶硅層上，與P型單晶硅層構(gòu)成PN結(jié)，所述的SiO2薄膜層設(shè)置在N型硅層上，SiO2薄膜層上表面設(shè)置減反射膜層，所述的PN結(jié)中間設(shè)有橫向結(jié)，所述的正電極設(shè)置在橫向結(jié)上，所述的背電場設(shè)置在P型單晶硅層背面，背電場與P型單晶硅層之間設(shè)有P+型硅層，所述的P型單晶硅層為襯底層，所述的N型硅層為離子注入的發(fā)射極。所述的減反射膜層為SiNx薄膜層。所述的正電極為銀正電極。所述的背電場為Al電場。本技術(shù)的有益效果是I、可控性好采用離子注入法能精確控制摻雜的濃度分布和摻雜深度，因而可以適用于選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)兩種不同摻雜濃度分布的要求。2、制備電池過程中反應(yīng)溫度低中注入溫度一般不超過400°C，退火溫度在650°C左右，避免了高溫過程帶來的不利影響，如結(jié)的推移、熱缺陷、硅片的變形等；同時避免了大量的高溫能耗，降低了選擇性發(fā)射極硅電池的制作成本。4、結(jié)面比較平坦采用的離子注入法所制備的PN結(jié)面較為平坦，有利于提高選擇性發(fā)射極電池的電性能。5、工藝靈活可以穿透表面薄膜注入到下面的襯底中，也可以采用多種材料作掩蔽膜，如SiO2、SiNx或光刻膠等；6、均勻性和重復(fù)性好這在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用中保證了選擇性發(fā)射極硅太陽電池產(chǎn)品質(zhì)量。附圖說明圖I是本技術(shù)的選擇性發(fā)射極硅太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖I的A部放大圖。具體實施方式實施例I如圖1-2所示，一種可控性好的單晶硅太陽能電池，包括P型單晶硅層5 (即為襯底層)、N型硅層4 (為離子注入的發(fā)射極)、SiO2薄膜層3、減反射膜層2 (為SiNj^膜層，X為I 3)、正電極I (為Ag電極)、背電場7 (為Al電場),所述的N型娃層4設(shè)置在P型單晶硅層5上，與P型單晶硅層5構(gòu)成PN結(jié)12，所述的SiO2薄膜層3設(shè)置在N型硅層4上，SiO2薄膜層3上表面設(shè)置減反射膜層2，所述的PN結(jié)12中間設(shè)有橫向結(jié)11，所述的正電極I設(shè)置在橫向結(jié)11上，所述的背電場7設(shè)置在P型單晶硅層5背面，背電場7與P型單晶硅層5之間設(shè)有P+型硅層6。上述太陽能電池的制備方法包括以下步驟(I)對P型單晶硅片層5表面進行清洗制絨，清洗制絨采用NaOH、異丙醇、制絨添加劑和去離子水的混合物對單晶硅片清洗；所述的NaOH的質(zhì)量濃度為1°/Γ3%，所述的制絨添加劑為市售制絨添加劑DY-810，所述的混合物中NaOH、異丙醇、制絨添加劑和去離子水的體積比為5 9 1 150 ；(2)燃后對其一面進行離子注入磷元素形成N型硅層4，然后N型硅層4和P型單晶硅片層5構(gòu)成形成PN結(jié)12，離子注入是將磷元素雜質(zhì)電離成離子并聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能后，注入到硅中而實現(xiàn)摻雜，注入溫度為200°C，摻雜的濃度分布為IO18Cm3,摻雜的深度為O. I μ m ;(3)在600°C 700°C進行退火并生長氧化層SiO2薄膜3;(4)由反應(yīng)氣體氨氣和硅烷通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積法在N型表面繼續(xù)沉積一層鈍化和減反膜即SiNx薄膜2，SiNx薄膜2為70nm的單層氮化硅薄膜；(5)對主柵和副柵所處位置采用噴墨或絲網(wǎng)印刷酸性腐蝕劑氫氟酸或硝酸進行清洗，采用離子注入的方法進行重摻雜并快速退火，形成橫向結(jié)11，重摻雜的濃度分布為1019cm3，深度為O. 5um;所述的快速退火溫度為600°C，時間為I分鐘；(6)采用質(zhì)量濃度為1%的氫氟酸進行I分鐘的漂洗，清洗表面，去除保護膜；(7)然后絲網(wǎng)印刷背面電極背電場7并烘干、采用絲網(wǎng)印刷設(shè)備或電鍍方法制備正電極I ;(8)最后在500°C進行燒結(jié)，P型單晶硅片5和背電場7經(jīng)過燒結(jié)中間形成一層摻Al的P+型硅即得產(chǎn)品。離子注入是一種對半導(dǎo)體進行摻雜的方法。將雜質(zhì)電離成離子并聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能后，注入到硅中而實現(xiàn)摻雜。注入到半導(dǎo)體中的受主或施主雜質(zhì)大部分都俘留在間隙位置處，經(jīng)過適當(dāng)溫度的退火處理，可以使注入雜質(zhì)原子的全部或大部分從間隙位置進入替位位置而釋放出載流子，從而改變半導(dǎo)體的電特性；同時退火處理也可以減少注入損傷。本技術(shù)利用了離子注入法的高可控性，使P型單晶硅片中形成預(yù)定的摻雜濃度分布及摻雜深度，并通過二次離子注入形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)。實施例2本技術(shù)可控性好的單晶硅太陽能電池還可采用以下方法制備(I)對P型單晶硅片表面進行清洗制絨，清洗制絨采用NaOH、異丙醇、制絨添加劑和去離子水的混合物對單晶硅片清洗；所述的NaOH的質(zhì)量濃度為1% 3%，所述的制絨添加劑為市售制絨添加劑DY-810，所述的混合物中NaOH、異丙醇、制絨添加劑和去離子水的體積比為5 9 1 150 ；(2)然后對其一面進行離子注入磷元素形成N型硅，然后N型硅和P型單晶硅片構(gòu)成形成PN結(jié)，離子注入是將磷元素雜質(zhì)電離成離子并聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能后，注入到硅中而實現(xiàn)摻雜，注入溫度為400°C，摻雜的濃度分布為102° / cm3,摻雜的深度為O. 4um;(3)在700°C進行退火并生長氧化層SiO2薄膜；(4)由反應(yīng)氣體氨氣和硅烷通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積法在N型表面繼續(xù)沉積一層鈍化和減反膜即SiNx薄膜，SiNx薄膜為90nm的雙層氮化硅薄膜；(5)對主柵和副柵所處位置采用532nm或1064nm波長的激光進行激光刻蝕清洗，采用離子注入的方法進行重摻雜并快速退火，形成橫向結(jié)，重摻雜的濃度分布為IO21 /cm3，深度為2 μ m;所述的快速退火溫度為700°C，時間為10分鐘；(6)采用5%的氫氟酸進行5分鐘的漂洗，清洗表面，去除保護膜；(7)然后絲網(wǎng)印刷背面電極背電場并烘干、采用常規(guī)的絲網(wǎng)印刷設(shè)備或普通的電鍍方法制備正電極；(8)最后本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種可控性好的單晶硅太陽能電池，其特征在于，包括P型單晶硅層、N型硅層、SiO2薄膜層、減反射膜層、正電極、背電場，所述的N型硅層設(shè)置在P型單晶硅層上，與P型單晶硅層構(gòu)成PN結(jié)，所述的SiO2薄膜層設(shè)置在N型硅層上，SiO2薄膜層上表面設(shè)置減反射膜層，所述的PN結(jié)中間設(shè)有橫向結(jié)，所述的正電極設(shè)置在橫向結(jié)上，所述的背電場設(shè)置在P型單晶硅層背面，背電場與P型單晶硅層之間設(shè)有P+型硅層，所述的P型單晶硅層為襯底層，所述的N型硅層為離子注入的發(fā)射極。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種可控性好的單晶硅太陽能電池，其特征在于，包括P型單晶硅層、N型硅層、SiO2薄膜層、減反射膜層、正電極、背電場，所述的N型硅層設(shè)置在P型單晶硅層上，與P型單晶硅層構(gòu)成PN結(jié)，所述的SiO2薄膜層設(shè)置在N型硅層上，SiO2薄膜層上表面設(shè)置減反射膜層，所述的PN結(jié)中間設(shè)有橫向結(jié)，所述的正電極設(shè)置在橫向結(jié)上，所述的背電場設(shè)置在P型單晶硅層背面，背電場與P型單...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹永杰，何干坤，曹永祥，王紹林，張良春，許龍光，
申請(專利權(quán))人：溫州宏陽銅業(yè)有限公司，
類型：實用新型
國別省市：