一種制備單晶硅表面鈍化電池的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及太陽能單晶硅電池相關技術領域，尤其是指一種制備單晶硅表面鈍化 電池的方法。
【背景技術】
[0002] 為了降低太陽電池成本，電池硅片的厚度逐漸減薄。而當少數載流子的擴散長度 大于硅片厚度時，電池片上下表面的復合速率對效率的影響就顯得更加重要。硅表面復合 速率較高，嚴重制約單晶硅太陽電池的光電轉換效率，通過晶體硅表面的鈍化技術可降低 晶體硅表面復合速率，從而提高晶體硅太陽電池的光電轉換效率。
[0003] 現有的鈍化技術中，許多介質膜可以有很好的鈍化效果，諸如氮化硅、非晶硅、熱 生長的二氧化硅、二氧化硅疊層等等。通過在硅表面熱氧化生長一層二氧化硅薄膜，可以有 效消除硅的表面態，減少非平衡少數載流子在表面的復合損失，起到很好的表面鈍化作用。
[0004] 其中熱氧化方法包含有干氧氧化、水汽氧化、濕氧氧化以及摻氯氧化。干氧氧化的 SiOg#構致密，質量好，但反應速率慢；水汽氧化生長速率快，但結構疏松，有較多缺陷；濕 氧氧化的生長速率介于干氧氧化和水汽氧化之間；摻氯氧化可以改善SiOji和Si02/Si界 面的性質，可以減少鈉離子沾污，鈍化Si02*鈉離子的活性，抑制或消除熱氧化時的缺陷。
[0005] 熱氧化制備的二氧化硅薄膜導電性差，增加了柵線與硅基的接觸電阻，從而使串 聯電阻增加，填充因子降低，影響了光電轉換效率的進一步提高。
【發明內容】
[0006] 本發明是為了克服現有技術中存在上述的不足，提供了一種致密性好且光電轉換 效率高的制備單晶硅表面鈍化電池的方法。
[0007] 為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
[0008] -種制備單晶硅表面鈍化電池的方法，具體實施步驟如下：
[0009] (1)經過清洗制絨后的單晶硅片，在管式擴散爐中采用改進擴散工藝進行擴散；
[0010] ⑵對單晶硅片進行制絨擴散后，在二次清洗槽中用HF去除擴散后的PSG ;
[0011] (3)在擴散爐中首先采用干氧氧化的方法在硅片表面生長一層薄的二氧化硅薄 膜；然后在濕氧氣氛下，進行濕氧氧化，同時適當通源沉積；最后再次干氧氧化；
[0012] (4)鈍化后的單晶硅片，在濕法刻蝕槽中刻蝕去除背面PN結；
[0013] (5)運用PECVD在單晶硅片正面沉積氮化硅，并進行電極印刷與燒結。
[0014] 本發明中氧化分三步氧化：首先通過第一步的干氧氧化，在硅片表面生成3102起 始層；然后在濕氧氣氛下，進行濕氧氧化，通過適當通源沉積，使硅表面摻雜更多磷原子，增 加柵線與硅基的歐姆接觸，使電池串聯電阻和填充因子得到改善，提高光電轉換效率；最 后，繼續干氧氧化一段時間，使氧化層結構更加致密，質量更好。
[0015] 作為優選，在步驟（1)中，采用液態磷源擴散方法，所述的改進擴散工藝分為兩步 擴散，其中第一步擴散為低溫擴散并高溫推進，沉積磷并獲得需要的結深；第二步擴散為高 溫擴散，在硅片表面獲得一定的表面磷濃度。這樣設計使得硅片表面鈍化后更容易形成歐 姆接觸。
[0016] 作為優選，所述的第一步擴散包括如下步驟：
[0017] (a)將硅片裝入石英舟內，通氧，將溫度控制在750-800 °C，通入的02體積含量為 6-30%，用時 7-12min ;
[0018] (b)低溫通源沉積擴散，保持溫度在750-800°C，并通入P0C13、0 2,其中含有P0C13的擴散氮體積含量為7-15 %，02體積含量為6-10 %，用時6-12min ;
[0019] (c)升溫推進，將溫度升到860-880°C，用時13-16min ;
[0020] (d)降溫，將溫度降到 830-840°C，用時 6-10min。
[0021] 作為優選，所述的第二步擴散包括如下步驟：
[0022] (a)高溫通源沉積擴散，保持溫度在830-840°C，并通入P0C13、02,其中含有P0C1 3的擴散氮體積含量為7-15 %，02體積含量為6-10 %，用時4-10min ;
[0023] (b)降溫，將溫度降到 780-800°C，用時 8-15min。
[0024] 作為優選，在步驟（3)中，第一次干氧氧化工藝為：將氧化溫度控制為700-900°C， 通入的〇2體積含量為6-30%，氧化時間為10-60min。在硅片表面生成SiO 2起始層。
[0025] 作為優選，在步驟（3)中，濕氧氧化的工藝為：氧氣通過裝有高純去離子水的氧 化瓶，通過起泡的形式進入石英管，并適當通源，其中溫度控制為600-800°C，含有P0C13的擴散氮體積含量為3 -10 %，通源時間控制為2 -10 m i η，含有去離子水的氧氣體積含量為 6-15 %。在濕氧氧化的同時適當通源，通源時P0C13在石英管內與水汽反應生成Ρ205和HC1， 生成的P2〇5與硅反應生成SiO 2和磷原子，反應式如下：
[0026] 2P0C13+3H20 = P205+6HC1
[0027] 2P205+5Si = 5Si02+4P I
[0028] 4HCl+02= 2C12+2H20
[0029] 2H20+Si = Si02+2H2
[0030] 通過適當通源沉積，使硅表面摻雜更多磷原子，增加柵線與硅基的歐姆接觸，使電 池串聯電阻和填充因子得到改善。反應生成的HC1在氧化氣體中可以進行摻氯氧化。高溫 下，氯可以和包括鈉在內的多種金屬雜質作用，生成揮發性的化合物，從擴散爐的排氣系統 中排出，達到去除硅中有害雜質的效果，并使氧化速率及氧化層質量都有提高。
[0031] 作為優選，在步驟（3)中，第二次干氧氧化工藝為：控制溫度為700-900°C，通入的 氧氣體積含量為6-30%，氧化時間為5-15min。使氧化層結構更加致密，質量更好。
[0032] 作為優選，在步驟（4)中，在濕法刻蝕槽中刻蝕去除背面PN結的同時，保留正面的 氧化層。
[0033] 本發明的有益效果是：解決了利用熱氧化制備鈍化層時，電池柵線接觸電阻高，串 聯電阻大，填充因子低的問題；具有良好的致密性，并表現出很好的鈍化作用，使單晶硅電 池光電轉換效率明顯提升。
【具體實施方式】
[0034] 下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步的描述。
[0035] 實施例：
[0036] (1)156型單晶硅片清洗制絨后，將硅片裝入擴散爐內：a)通氧，將溫度控制為 780°C，通入02的