一種n型背結太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種N型背結太陽能電池的制作方法。
【背景技術】
[0002]太陽能是一種最清潔、最普遍和最有潛力的能源。太陽能電池，也稱光伏電池，是一種通過光電效應或者光化學效應將太陽的光能直接轉化為電能的半導體器件。當太陽光照在太陽能電池上時，太陽能電池的p-n結形成空穴-電子對，在p-n結電場的作用下，光生空穴流向P區，光生電子流向η區，接通電路后就形成電流。目前，N型單晶硅片制作的太陽能電池由于對金屬雜質不敏感，光衰減小，日益展現出其在太陽能領域的優勢。
[0003]現有技術中，Ν型晶體硅，一般采用摻雜硼形成ρ+發射極，對于ρ+發射極在入射光背面的背結電池，背面多采用拋光結構，利于鈍化減少載流子復合，如圖1、圖2所示，其為通常的背面發射極Ν型太陽能電池的結構示意圖。對于這種結構的Ν型背結太陽能電池的加工工藝，如果需要拋光硅片，通常采用堿拋光，以形成兩面表面平坦的拋光結構，但是受光面需要形成限光結構，而堿制絨也會形成兩面金字塔的表面結構。常規的Ν型背結太陽能電池形成背結表面拋光以及受光面表面制絨的主體結構的制備方法有如下幾種，第一種制備方法包括如下步驟:1)堿拋光;2)全面積或局部硼擴散;3)去BSG;4)高溫氧化形成氧化硅制絨掩蔽膜;5)堿制絨;6)去氧化娃。這種制備方法需要高溫氧化，能耗高，可能降低n-Si少子壽命，且對硼擴散層分布有影響。第二種制備方法包括如下步驟:1)堿拋光;2)全面積或局部硼注入;3 )CVD沉積SiNx，氧化硅等掩蔽膜;4)堿制絨、去掩蔽膜。這種制備方法使用的CVD設備成本高，工藝復雜。第三種制備方法包括如下步驟:1)堿制絨;2)復雜工藝設備單面酸拋光;3)全面積或局部硼擴散。這種制備方法采用復雜工藝設備酸拋光，平坦度不夠，不利于鈍化減少載流子復合。
[0004]由此可知，現有技術中的N型背結太陽能電池的制備方法，其工藝步驟復雜，或者采用復雜的工藝設備，成本高且制備后的表面質量不高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提出一種N型背結太陽能電池的制作方法，減少工藝步驟，降低成本，且加工質量高。
[0006]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0007 ] 一種N型背結太陽能電池的制作方法，包括如下步驟:
[0008]1)堿拋光:利用堿溶液對N型硅片的背面進行堿拋光處理；
[0009]2)硼摻雜:對N型硅片的背面進行硼摻雜處理，以形成p+發射層，控制N型硅片的背面表面的摻雜濃度峰值達到lE'm—3以上；
[0010]3)清洗:對N型硅片的背面進行清洗，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃層或氧化層；
[0011]4)堿制絨:利用堿溶液對N型硅片的正面進行制絨處理，得到N型背結太陽能電池的主體結構；
[0012]將步驟4)中處理后的主體結構經磷摻雜、沉積鈍化膜、金屬化處理，即可得到N型背結太陽能電池。
[0013]其中，在所述步驟1)之前還包括預清洗:將原始的Ν型硅片進行RCA清洗，去除Ν型硅片表面的雜質；
[0014]所述預清洗采用的溶液為RCA清洗液，且RCA清洗液中的NH40H、H202、H20的體積比為1:1:5;RCA標準清洗法是1965年由Kern和Puotinen等人在N.J.Princeton的RCA實驗室首創的，并由此而得名。RCA是一種典型的、至今仍為最普遍使用的濕式化學清洗法，該清洗法主要包括以下幾種清洗液:(1)SPM:H2S04/H202，溫度120?150°C，SPM具有很高的氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液中，并能把有機物氧化生成0)2和出0。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有機沾污和部分金屬，但是當有機物沾污特別嚴重時會使有機物碳化而難以去除；(2)HF(DHF): HF(DHF)，溫度20?25°C，DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附著在自然氧化膜上的金屬將被溶解到清洗液中，同時DHF抑制了氧化膜的形成，因此可以很容易地去除硅片表面的41，？6，211，祖等金屬，0冊也可以去除附著在自然氧化膜上的金屬氫氧化物，用DHF清洗時，在自然氧化膜被腐蝕掉時，硅片表面的硅幾乎不被腐蝕。(3)APM( SC-1):ΝΗ40Η/Η202/Η20，溫度30?80°C，由于出02的作用，娃片表面有一層自然氧化膜(Si02)，呈親水性，硅片表面和粒子之間可被清洗液浸透；由于硅片表面的自然氧化層與硅片表面的Si被NH40H腐蝕，因此附著在硅片表面的顆粒便落入清洗液中，從而達到去除粒子的目的，在NH40H腐蝕硅片表面的同時，H202又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。(4)HPM( SC-2): HCL/Η202/Η20，溫度65?85°C，用于去除硅片表面的鈉、鐵、鎂等金屬沾污，在室溫下HPM就能除去Fe 和 Zn。
[0015]清洗的一般思路是首先去除硅片表面的有機沾污，因為有機物會遮蓋部分硅片表面，從而使氧化膜和與之相關的沾污難以去除；然后溶解氧化膜，因為氧化層是“沾污陷阱”，也會引入外延缺陷;最后再去除顆粒、金屬等沾污，同時使硅片表面鈍化。
[0016]所述步驟1)中的堿拋光采用的溶液為堿溶液，堿溶液為質量濃度20?30%的TMAH溶液、或質量濃度15?25%的NaOH溶液。TMAH是Tetramethylammonium Hydroxide的縮寫，中文名是四甲基氫氧化銨，分子式為(CH3)4N0H。優選的，TMAH溶液的質量濃度可以為20%、21 %、22 %、23 %、24%、25 %、26 %、27 %、28%、29 %、30% ;Na0H 溶液的質量濃度可以為15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%。
[0017]其中，所述步驟2)中的硼摻雜為背面全面積硼摻雜或背面局部硼摻雜。
[0018]其中，所述步驟2)中的硼摻雜具體為:硼擴散或硼注入。
[0019]其中，當所述步驟2)中的硼摻雜具體為硼擴散時，所述步驟3)中的清洗采用的溶液為質量濃度8?12%的HF溶液，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃層。優選的，HF溶液的質量濃度可以為8%、9%、10%、11%、12%。
[0020]其中，當所述步驟2)中的硼摻雜具體為硼注入時，控制N型硅片的背面表面的摻雜濃度峰值達到lE2<3cm—3以上，所述步驟3)中的清洗采用的溶液為質量濃度8?12 %的HF溶液，以去除N型硅片的背面的氧化硅層。優選的，HF溶液的質量濃度可以為8%、9%、10%、
[0021 ]其中，所述磷摻雜具體為:當所述步驟2)中的硼摻雜為背面全面積硼摻雜時，對N型硅片的正面進行磷摻雜處理；當所述步驟2)中的硼摻雜為背面局部硼摻雜時，對N型硅片的正面和背面分別進行磷摻雜處理；
[0022]所述沉積鈍化膜具體為:對Ν型硅片的表面沉積鈍化膜；
[0023]所述金屬化具體為:對Ν型硅片的表面印刷漿料，形成電極。
[0024]其中，所述磷摻雜為磷擴散；
[0025]在磷擴散之前還包括制作掩蔽膜，制作掩蔽膜具體為:在硼摻雜處理后的Ν型硅片的硼擴散面形成掩蔽膜；
[0026]在磷擴散之后、沉積鈍化膜之前還包括HF去除掩蔽膜以及PSG，所述HF去除掩蔽膜以及PSG具體為:對Ν型硅片的正面去除PSG、背面去除掩蔽膜。
[0027]其中，所述磷摻雜為磷注入。
[0028]其中，所述步驟4)中的堿制絨采用的溶液為質量濃度為1?2%的NaOH溶液。優選的，NaOH溶液的質量濃度可以為 1 %、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%ο
[0029]本發明的有益效果為:
[0030]本發明的Ν型背結太陽能電池，通過堿拋光-硼摻雜-清洗-堿制絨，形成Ν型背結太陽能電池的背結表面拋光以及受光面表面制絨的主體結構，并對主體結構經磷摻雜、沉積鈍化膜、金屬化處理，即可得到Ν型背結太陽能電池；其在制作過程中，由于Ν型硅片拋光后的硅片一面需要形成發射極，因而通過摻雜硼形成Ρ+發射極，并控制Ν型硅片的表面處的濃度大于lE'm—3，也就使得Ν型硅片的背面拋光的ρ+層富空穴，少電子，在制絨過程中，ρ+層少電子層，也就減少了 N型硅片中的電子向堿溶液中傳遞，抑制了堿溶液對硅的刻蝕，所以控制摻雜濃度的摻雜P+可以做為后道制絨工序的掩蔽層，減少現有技術中采用的制絨掩蔽膜工藝，因而減少工藝步驟，不需要復雜的工藝設備，降低成本，同時拋光平坦度足夠好。
【附圖說明】
[0031]圖1是現有技術中的N型全背背結太陽能電池的結構示意圖。
[0032]圖2是現有技術中的N型局部背結太陽能電池的結構示意圖。
[0033]圖3是本發明的實施例一中N型背結太陽能電池的制作方法的工藝流程圖。
[0034]圖4是本發明的實施例二中N型背結太陽能電池的制作方法的工藝流程圖。
[0035]圖5是本發明的實施例三中N型背結太陽能電池的制作方法的工藝流程圖。
[0036]圖6是本發明的實施例四中N型背結太陽能電池的制作方法的工藝流程圖。
[0037]圖7是本發明的制作方法制作的N型背結太陽能電池與現有技術中的背結太陽能電池的性能對比曲線示意圖。
[0038]圖中:
[0039]1-受光面電極;2-受光面鈍化減反射膜;3-受光面磷摻雜n+層;4_堿拋光以及硼摻雜的P+發射結;5-P+層表面鈍化膜;6-背面電極二; 7-磷摻雜n+層;8-背面電極一。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0041 ] 實施例一
[0042]如圖3所示，在本實施例中，一種N型背結太陽能電池的制作方法，包括如下步驟:
[0043]1)堿拋光:利用堿溶液對N型硅片的背面進行堿拋光處理;所述步驟2)中的堿拋光采用的溶液為堿溶液，堿溶液為質量濃度25 %的TMAH溶液；
[0044]2)硼摻雜:對N型硅片的背面進行硼摻雜處理，以形成p+發射層，控制N型硅片的背面表面的摻雜濃度峰值達到lE2<3cm—3以上;所述步驟2)中的硼摻雜為背面局部面積硼摻雜；
[0045]3)清洗:對N型硅片的背面進行清洗，以去除N型硅片的背面的硼硅玻璃層;所述步驟3)中的清洗采用的溶液為質量濃度10%的HF溶液；
[0046]4)堿制絨:利用堿溶液對N型硅片的正面進行制絨處理，得到N型背結太陽能電池的主體結構;其中，所述步驟4)中的堿制絨采用的溶液為質量濃度為1 %的NaOH溶液；
[0047]5)磷摻雜:對N型硅片的正面和背面分別進行磷摻雜處理；
[0048]6)沉積鈍化膜:對N型硅片的表面沉積鈍化膜;具體為:制絨面為PECVD氮化硅，背面為ALD三氧化二鋁疊層PECVD氮化硅；
[0049]7)金屬化:對N型硅片的表面印刷漿料，形成電極;具體為:N型硅片的背面絲網印刷背銀電極以及背鋁電極。
[0050]在本實施例中，最終形成的N型背結太陽能電池為圖2所示的結構，其為局部背結結構。
[0051 ] 實施例二
[0052]如圖