專利名稱：一種高效太陽能電池制備方法
技術領域：
本發明屬于太陽能電池制作領域，具體涉及一種高效太陽能電池的制備方法。
背景技術：
晶硅太陽能電池片的制造工藝一般有如下幾個步驟:化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、沉積減反射膜、印刷電極、燒結。晶硅太陽能電池擴散制結一般采用有源沉積和無源推進兩步擴散實現，有源沉積控制摻雜總量，無源推進控制表面濃度和結深；沉積減反射氮化硅膜實現表面的減反射和鈍化。擴散制結制程因硅片表面存在一層磷硅玻璃，導致擴散后發射極表面濃度較高，表面復合較嚴重；氮化硅膜吸雜鈍化效果較差。綜上兩種因素，導致晶硅電池的Uoc和Isc較低，導致晶硅電池轉換效 率較低。
發明內容
本發明的目的就是針對上述缺陷而提供一種高效太陽能電池制備方法，該方法是在常規太陽能電池的制造過程中的去PSG制程后增加一步氧化制程并搭配調整擴散制程工藝，以在硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層并使電池N型層雜質進行二次分布，以減少電池表面和N型層復合，使電池產生較高的Uoc和I sc，提升了電池的轉換效率。本發明的一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，在去磷硅玻璃制程后對硅片進行氧化，在硅片表面形成一層二氧化硅鈍化層。擴散后N型層方阻為70ohm/ □ 95ohm/ 口。擴散后N型層方阻優選為75ohm/ □ ^90ohm/ 口。氧化后N型層方阻為65 ohm/ □ 85 ohm/ 口。擴散制結工藝步驟可以為一步沉積，沉積溫度為750 °C 850°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量依次為4slnTl5slm、500sccnT2000sccm、IOOsccm 2000sccm,沉積時間為 5min 25min。擴散制結工藝步驟也可以分為沉積、推進，沉積溫度為750°C 840°C，推進溫度為7 9 (TC 15 (TC，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量依次為4slm 15slm、500sccm 2000sccm、IOOsccm 2000sccm,推進氣氛為氣氣和氧氣混合氣體，氣體流量依次為4slnT20slm、100sccnT3000sccm,沉積時間為5mirT20min,推進時間為Imin 15min。擴散制結工藝步驟也可以分為沉積、第一步推進和第二步推進，沉積溫度為7500C 830°C，第一步推進溫度為790°C 840°C，第二步推進溫度為800°C 850°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量依次為4slnTl5slm、500sccnT2000sccm、100sccnT2000sccm,推進氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氣體流量依次為4slnT20slm、IOOsccm 3000sccm,沉積時間為5min 15min,第一步推進時間為Imin IOmin,第二步推進時間為Imin IOmin。氧化制程工藝溫度800°C ^870°C，氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氮氣流量為3slm 20slm,氧氣流量為IOOsccm 2000sccm,氧化時間為Imin 20min。氧化制程工藝溫度800°C ^850°C，氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氮氣流量為5slm 10slm,氧氣流量為200sccm 1000sccm,氧化時間為3min lOmin。本發明的有益效果是:一種高效太陽能電池制備方法，在常規晶硅太陽能電池制備工藝的基礎上，調整擴散工藝，在去PSG制程后增加一步氧化制程，以在硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層并使電池N型層雜質進行二次分布，以減少電池表面和N型層復合，使電池產生較高的Uoc和Isc，提升了電池的轉換效率，實現太陽電池0.30%±0.10%的效率提升。該方法對當前晶硅太陽能電池產線進行簡單改造即可實現，氧化工藝可直接在擴散爐中進行，迅速實現量產。通過調整擴散工藝，可以降低擴散工藝時間，提升擴散爐產能，將節省擴散爐管直接作為氧化爐管使用。高效電池具有巨大的市場價值。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面用具體實例來詳細說明本發明的技術方案，但是本發明并不局限于此。實施例1
本發明的一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、氧化、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，在常規晶硅太陽電池制備工藝的基礎上，調整擴散工藝，獲得一個較高表面濃度、較低結深的N型層，之后經過刻蝕洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層，并使N型層的雜質進行二次分布且不增加N型層的雜質總量，降低了表面的摻雜濃度，之后工序采用常規晶體硅太陽電池生產工藝。
本實施例采用6英寸太陽能電池級單晶硅片。I)化學清洗及表面織構化制程采用雙氧水和氫氧化鈉混合溶液進行化學清洗，硅片減薄量控制在1(Γ15微米之間。2)擴散制結制程工藝步驟分為沉積、第一步推進和第二步推進，沉積溫度為780°C，第一步推進溫度為815°C，第二步推進溫度為830°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為8slm、1200sccm、300sccm,推進氣氛為氮氣和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為8slm、300sccm,沉積工藝時間為15min,推進一工藝時間為3min,推進二工藝時間為3min。擴散后N型層方阻為81ohm/ 口。3)邊緣刻蝕和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蝕洗磷設備，工藝采用常規產線工藝，腐蝕量控制0.08g/pcs 0.15g/pcs。4)氧化制程使用擴散爐管進行氧化,氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體,氮氣流量為8slm，氧氣流量為500SCCm，氧化時間為8min，氧化溫度為830°C。氧化后N型層方阻為76 ohm/ □。5)后續制程采用常規太陽能電池制作工藝。6)本實施例產出的電池在常規電池的測試標準下，轉換效率為19.30%,常規電池轉換效率為18.90%，轉換效率提升0.40%。
實施例2
本發明的一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、氧化、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，在常規晶硅太陽電池制備工藝的基礎上，調整擴散工藝，獲得一個較高表面濃度、較低結深的N型層，之后經過刻蝕洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層，并使N型層的雜質進行二次分布且不增加N型層的雜質總量，降低了表面的摻雜濃度，之后工序采用常規晶體硅太陽電池生產工藝。本實施例采用6英寸太陽能電池級單晶硅片。I)化學清洗及表面織構化制程采用雙氧水和氫氧化鈉混合溶液進行化學清洗，硅片減薄量控制在1(Γ15微米之間。2)擴散制結制程工藝步驟分為沉積、第一步推進和第二步推進，沉積溫度為800°C，第一步推進溫度為820°C，第二步推進溫度為840°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為13slm、1500sccm、700sccm,推進氣氛為氮氣和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為13slm、300sccm,沉積工藝時間為8min,推進一工藝時間為5min,推進二工藝時間為5min。擴散后N型層方阻為80ohm/ 口。3)邊緣刻蝕和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蝕洗磷設備，工藝采用常規產線工藝，腐蝕量控制0.08g/pcs 0.15g/pcs。4)氧化制程使用擴散爐管進行氧化，氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氮氣流量為18slm，氧氣流量為1500SCCm，氧化時間為4min，氧化溫度為860°C。氧化后N型層方阻為 83 ohm/ □。5)后續制程采用常規太陽能電池制作工藝。
6)本實施例產出的電池在常規電池的測試標準下，轉換效率為19.32%，常規電池轉換效率為18.90%，轉換效率提升0.42%。實施例3
本發明的一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、氧化、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，在常規晶硅太陽電池制備工藝的基礎上，調整擴散工藝，獲得一個較高表面濃度、較低結深的N型層，之后經過刻蝕洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層，并使N型層的雜質進行二次分布且不增加N型層的雜質總量，降低了表面的摻雜濃度，之后工序采用常規晶體硅太陽電池生產工藝。本實施例采用6英寸太陽能電池級單晶硅片。I)化學清洗及表面織構化。2)擴散制結制程工藝步驟分為沉積、第一步推進和第二步推進，沉積溫度為750°C，第一步推進溫度為790°C，第二步推進溫度為820°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為6slm、1000sccm、1200sccm,推進氣氛為氮氣和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為17slm、2000sccm,沉積工藝時間為IOmin,推進一工藝時間為8min,推進二工藝時間為8min。擴散后N型層方阻為90ohm/ 口。3)邊緣刻蝕和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蝕洗磷設備，工藝采用常規產線工藝。
4)氧化制程使用擴散爐管進行氧化，氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氮氣流量為IOslm，氧氣流量為lOOOsccm，氧化時間為12min，氧化溫度為850°C。氧化后N型層方阻為 70 ohm/ □。5)后續制程采用常規太陽能電池制作工藝。6)本實施例產出的電池在常規電池的測試標準下，轉換效率為19.24%，常規電池轉換效率為18.90%，轉換效率提升0.34%。實施例4
本發明的一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、氧化、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，在常規晶硅太陽電池制備工藝的基礎上，調整擴散工藝，獲得一個較高表面濃度、較低結深的N型層，之后經過刻蝕洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層，并使N型層的雜質進行二次分布且不增加N型層的雜質總量，降低了表面的摻雜濃度，之后工序采用常規晶體硅太陽電池生產工藝。本實施例采用6英寸太陽能電池級單晶硅片。I)化學清洗及表面織構化。2)擴散制結制程工藝步驟分為沉積、推進，沉積溫度為800°C，推進溫度為830°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為10slm、1300sccm、500sccm,推進氣氛為氮氣和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為10slm、300sccm,沉積工藝時間為12min,推進工藝時間為5min。擴散后N型層方阻為83ohm/ 口。3)邊緣刻蝕和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蝕洗磷設備，工藝采用常規產線工藝，腐蝕量控制0.08g/pcs 0.15g/pcs。4)氧化制程使用擴散爐管進行氧化,氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體,氮氣流量為IOslm，氧氣流量為800SCCm，氧化時間為lOmin，氧化溫度為850°C。氧化后N型層方阻為 81 ohm/ □。5)后續制程采用常規太陽能電池制作工藝。6)本實施例產出的電池在常規電池的測試標準下，轉換效率為19.28%，常規電池轉換效率為18.90%，轉換效率提升0.38%。實施例5
本發明的一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、氧化、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，在常規晶硅太陽電池制備工藝的基礎上，調整擴散工藝，獲得一個較高表面濃度、較低結深的N型層，之后經過刻蝕洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層，并使N型層的雜質進行二次分布且不增加N型層的雜質總量，降低了表面的摻雜濃度，之后工序采用常規晶體硅太陽電池生產工藝。本實施例采用6英寸太陽能電池級單晶硅片。I)化學清洗及表面織構化。2)擴散制結制程工藝步驟分為沉積、推進，沉積溫度為760°C，推進溫度為850°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為15slm、600sccm、200sccm,推進氣氛為氮氣和氧氣的混合氣體，氣體流量分別為6slm、200sccm,沉積工藝時間為20min,推進工藝時間為lOmin。擴散后N型層方阻為71ohm/ 口。3)邊緣刻蝕和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蝕洗磷設備，工藝采用常規產線工藝。4)氧化制程使用擴散爐管進行氧化，氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氮氣流量為16slm，氧氣流量為1800SCCm，氧化時間為18min，氧化溫度為800°C。氧化后N型層方阻為 69ohm/ □。5)后續制程采用常規太陽能電池制作工藝。6)本實施例產出的電池在常規電池的測試標準下，轉換效率為19.15%，常規電池轉換效率為18.90%，轉換效率提升0.25%。實施例6
本發明的一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、氧化、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，在常規晶硅太陽電池制備工藝的基礎上，調整擴散工藝，獲得一個較高表面濃度、較低結深的N型層，之后經過刻蝕洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層，并使N型層的雜質進行二次分布且不增加N型層的雜質總量，降低了表面的摻雜濃度，之后工序采用常規晶體硅太陽電池生產工藝。本實施例采用6英寸太陽能電池級單晶硅片。I)化學清洗及表面織構化制程采用雙氧水和氫氧化鈉混合溶液進行化學清洗。2)擴散制結制程工藝步驟為一步沉積，沉積溫度為820°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體,氣體流量分別為12slm、lOOOsccm、600sccm,沉積工藝時間為IOmin0擴散后N型層方阻為78ohm/ 口。3)邊緣刻蝕和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蝕洗磷設備，工藝采用常規產線工藝。4)氧化制程使用擴散爐管進行氧化,氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體,氮氣流量為15slm，氧氣流量為1200SCCm，氧化時間為15min，氧化溫度為810°C。氧化后N型層方阻為 75ohm/ □。5)后續制程采用常規太陽能電池制作工藝。6)本實施例產出的電池在常規電池的測試標準下，轉換效率為19.20%,常規電池轉換效率為18.90%，轉換效率提升0.30%。實施例7
本發明的一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、氧化、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，在常規晶硅太陽電池制備工藝的基礎上，調整擴散工藝，獲得一個較高表面濃度、較低結深的N型層，之后經過刻蝕洗磷工序，清洗掉硅片表面的磷硅玻璃，然后增加一步氧化制程，使硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層，并使N型層的雜質進行二次分布且不增加N型層的雜質總量，降低了表面的摻雜濃度，之后工序采用常規晶體硅太陽電池生產工藝。本實施例采用6英寸太陽能電池級單晶硅片。I)化學清洗及表面織構化制程采用雙氧水和氫氧化鈉混合溶液進行化學清洗。2)擴散制結制程工藝步驟為一步沉積，沉積溫度為850°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體,氣體流量分別為lOslm、1500sccm、1800sccm,沉積工藝時間為6min。擴散后N型層方阻為85ohm/ □。3)邊緣刻蝕和去磷硅玻璃制程采用Schmid刻蝕洗磷設備，工藝采用常規產線工藝。4)氧化制程使用擴散爐管進行氧化，氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氮氣流量為5slm，氧氣流量為300SCCm，氧化時間為20min，氧化溫度為820°C。氧化后N型層方阻為80ohm/ □。5)后續制程采用常規太陽能電池制作工藝。6)本實施例產出的電池在常規電池的測試標準下，轉換效率為19.14%，常規電池轉換效率為18.90%，轉換效率提升0.24%。
權利要求
1.一種高效太陽能電池制備方法，包括化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、沉積減反射膜、印刷電極、燒結步驟，其特征在于，在去磷硅玻璃制程后對硅片進行氧化，在硅片表面形成一層二氧化硅鈍化層。
2.根據權利要求1所述的一種高效太陽能電池制備方法，其特征在于:擴散后N型層方阻為 70ohm/ □ 95ohm/ 口。
3.根據權利要求2所述的一種高效太陽能電池制備方法，其特征在于:擴散后N型層方阻為 75ohm/ □ 90ohm/ 口。
4.根據權利要求1所述的一種高效太陽能電池制備方法，其特征在于:氧化后N型層方阻為 65 ohm/ □ 85 ohm/ 口。
5.根據權利要求1所述的一種高效太陽能電池制備方法，其特征在于:擴散制結工藝步驟為一步沉積，沉積溫度為750°C 850°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量依次為4slm 15slm、500sccm 2000sccm、IOOsccm 2000sccm,沉積時間為5min 25min。
6.根據權利要求1所述的一種高效太陽能電池制備方法，其特征在于:擴散制結工藝步驟分為沉積、推進，沉積溫度為750°C 840°C，推進溫度為790°C 850°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量依次為4slnTl5slm、500sccnT2000sccm、100sccnT2000sccm,推進氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氣體流量依次為4slnT20slm、IOOsccm 3000sccm ,沉積時間為5min 20min,推進時間為Imin 15min。
7.根據權利要求1所述的一種高效太陽能電池的制備方法，其特征在于:擴散制結工藝步驟分為沉積、第一步推進和第二步推進，沉積溫度為750°C 830°C，第一步推進溫度為790°C 840°C，第二步推進溫度為800°C 850°C，沉積氣氛為氮氣、三氯氧磷和氧氣的混合氣體，氣體流量依次為4slm 15slm、500sccm 2000sccm、IOOsccm 2000sccm,推進氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氣體流量依次為4slnT20slm、100sccnT3000sccm,沉積時間為5min 15min,第一步推進時間為Imin IOmin,第二步推進時間為Imin lOmin。
8.根據權利要求1所述的一種高效太陽能電池的制備方法，其特征在于:氧化制程工藝溫度800°C ^870°C，氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氮氣流量為3slnT20Slm，氧氣流量為 IOOsccm 2000sccm,氧化時間為 Imin 20min。
9.根據權利要求1所述的一種高效太陽能電池的制備方法，其特征在于:氧化制程工藝溫度800°C ^850°C，氧化氣氛為氮氣和氧氣混合氣體，氮氣流量為5slnTlOSlm，氧氣流量為 200sccm 1000sccm,氧化時間為 3min lOmin。
全文摘要
本發明涉及一種高效太陽能電池的制備方法。該方法是在常規太陽能電池的制造過程中的去PSG制程后增加一步氧化制程并搭配調整擴散制程工藝，以在硅片表面形成一層二氧化硅吸雜鈍化層并使電池N型層雜質進行二次分布，以減少電池表面和N型層復合，使電池產生較高的Uoc和Isc，提升了電池的轉換效率。本發明可以在常規太陽能電池產線上改造完成，迅速實現量產，制備出的電池比常規產線電池具有更高的轉換效率，具有巨大的市場價值。
文檔編號H01L31/18GK103094419SQ20131002683
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月24日 優先權日2013年1月24日
發明者李源偉, 仲偉佳, 高成明, 李秉霖 申請人:山東力諾太陽能電力股份有限公司