CN112133793A - 一种背结背接触太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背结背接触太阳能电池的制作方法，包括：在N型硅基底的背面上形成第一本征硅层后，对第一本征硅层进行硼掺杂，以形成掺硼层；在掺硼层上形成第一保护层后，对第一保护层和掺硼层进行图案化而形成图案化开槽，以暴露背面的部分区域；在图案化开槽内形成第二本征硅层，使第二本征硅层与背面的部分区域进行接触；对第二本征硅层进行磷掺杂，以形成掺磷层；在掺磷层上形成第二保护层后，清洗N型硅基底的正面和侧面上的非必要掺杂区；去除第一保护层和第二保护层后，在掺硼层和掺磷层上分别形成电极。本发明还公开了一种背结背接触太阳能电池。本发明解决了刻蚀非必要掺杂区时，因清洗液绕流而损伤目标掺杂区的问题。

Description

一种背结背接触太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种能够减少pn结的受损可能性的电池制作方法。

背景技术

在硅太阳能电池的制作过程中比较重要的环节就是，在硅基底上进行掺杂，以形成异质结的步骤。但是，由于现有的掺杂工艺本身的限制，无法保证掺杂的杂质仅扩散在目标区域内。因此在实际掺杂过程中可以发现，掺杂的杂质不仅扩散在目标区域内(例如：正面)，而且还扩散在硅基底的其他表面上(例如：背面或侧面)，从而形成了非必要掺杂区。

如果保留该非必要掺杂区的话，在太阳能电池的正面上收集的光生电子会沿着该非必要掺杂区直接传输至太阳能电池的背面，从而造成太阳能电池的内部短路，因此有必要去除非必要掺杂区。

目前，去除非必要掺杂区时，通常会采用碱性溶液来刻蚀硅基底的背面和侧面。但是该过程中，碱性溶液可能会绕流到硅基底的其他表面上，从而可能会损伤目标掺杂区。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

在本发明的一方面提供了一种背结背接触太阳能电池的制作方法，所述制作方法包括：

在N型硅基底的背面上形成第一本征硅层后，对所述第一本征硅层进行硼掺杂，以形成掺硼层；

在所述掺硼层上形成第一保护层后，对所述第一保护层和所述掺硼层进行图案化而形成图案化开槽，以暴露所述背面的部分区域；

在所述图案化开槽内形成第二本征硅层，使所述第二本征硅层与所述背面的部分区域进行接触；

对所述第二本征硅层进行磷掺杂，以形成掺磷层；

在所述掺磷层上形成第二保护层后，清洗所述N型硅基底的正面和侧面上的非必要掺杂区；

去除所述第一保护层和所述第二保护层后，在所述掺硼层和所述掺磷层上分别形成电极。

优选地，去除所述第一保护层和所述第二保护层之前，所述制作方法包括：

对所述正面进行磷掺杂，以形成表面场区；

在所述表面场区上形成第三保护层；

清洗所述N型硅基底的侧面上的非必要掺杂区；

去除所述第三保护层。

优选地，去除所述第三保护层后，所述制作方法还包括：在所述表面场区上依序形成第一钝化层和增透层。

优选地，形成所述电极之前，所述制作方法还包括：在所述掺硼层和所述掺磷层上形成第二钝化层。

优选地，在所述掺硼层和所述掺磷层上分别形成所述电极的方法包括：

在所述第二钝化层上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆，使所述银浆刻穿所述第二钝化层后与所述掺硼层和所述掺磷层进行接触；

固化所述银浆，以形成所述电极。

优选地，在所述N型硅基底的背面上形成所述第一本征硅层之前，所述制作方法还包括：

在所述N型硅基底的背面上形成隧道氧化层；

其中，所述第一本征硅层在所述隧道氧化层形成之后，并且在所述隧道氧化层上形成。

优选地，所述第一保护层、所述第二保护层和所述第三保护层由二氧化硅或者氮化硅来制成。

优选地，清洗所述非必要掺杂区的方法包括：

在室温条件下，将设置有所述第二保护层和/或所述第三保护层的所述N型硅基底浸泡在体积比为6％～18％的氢氧化钠溶液中，持续80秒～120秒。

优选地，在所述N型硅基底的背面上形成所述第一本征硅层之前，所述制作方法还包括：

将所述N型硅基底浸泡在体积比为2％～5％的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液与去离子水的混合溶液中进行抛光；其中，所述混合溶液的温度为70℃～80℃，抛光时间为3分钟～5分钟。

在本发明的另一方面提供了一种背结背接触太阳能电池，所述背结背接触太阳能电池由上述的制作方法来制作。

采用本发明提供的制作方法来制作太阳能电池时，由于进行掺杂后在目标掺杂区上设置了保护层，因此在清洗非必要掺杂区时，可以预防清洗液绕流而损伤目标掺杂区的情况，进而提高了背结背接触太阳能电池的生产质量。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的背结背接触太阳能电池的制作方法的流程图；

图2a至图2f是根据本发明的实施例的背结背接触太阳能电池的制程图；

图3a至图3d是根据本发明的另一实施例的背结背接触太阳能电池的制程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

此外，将理解的是，所谓硅基底的正面是指，所述硅基底的将成为受光面的表面；所谓硅基底的背面是指，所述硅基底的与所述正面相对且将成为背光面的表面；所谓硅基底的侧面是指，所述硅基底的用于连接所述正面和所述背面的表面。

如背景技术中所述，目前常用的太阳能电池的制作方法，在实际制作过程中具有损伤目标掺杂区的风险。

针对上述的技术问题，根据本发明的实施例提供了能够减少目标掺杂区受损可能性的太阳能电池的制作方法，具体如下。

实施例1

本实施例提供了一种背结背接触太阳能电池的制作方法，如图1和图2a至图2f所示，所述制作方法包括：

步骤S1、在N型硅基底1的背面1b上形成第一本征硅层后，对所述第一本征硅层进行硼掺杂，以形成掺硼层2。具体地，采用化学气相沉积工艺，在所述背面1b上生长80nm～200nm厚度的本征非晶硅或本征多晶硅材料，以形成第一本征硅层。

步骤S2、在所述掺硼层2上形成第一保护层3后，对所述第一保护层3和所述掺硼层2进行图案化而形成图案化开槽A，以暴露所述背面1b的部分区域。具体地，采用化学气相沉积工艺，在所述掺硼层2上形成40nm～80nm厚度的氮化硅材料，以形成所述第一保护层3，之后采用激光刻蚀工艺，在所述第一保护层3和所述掺硼层2上进行图案化而形成所述图案化开槽A，以暴露所述背面1b的部分区域。

步骤S3、在所述图案化开槽A内形成第二本征硅层，使所述第二本征硅层与所述背面1b的部分区域进行接触。具体地，采用化学气相沉积工艺，在所述图案化开槽A内沉积80nm～200nm厚度的本征非晶硅或本征多晶硅材料，以形成所述第二本征硅层。

步骤S4、采用离子注入工艺，对所述第二本征硅层进行磷掺杂，以形成掺磷层4。具体地，磷离子的注入量为1×10¹⁵cm^-2～8×10¹⁵cm^-2，磷离子的加速电压为5Kv～16Kv。

步骤S5、在所述掺磷层4上形成第二保护层5后，清洗所述N型硅基底1的正面1a和侧面上的非必要掺杂区。具体地，采用化学气相沉积工艺，在所述掺磷层4上形成40nm～80nm厚度的氮化硅材料，以形成所述第二保护层5；之后，采用碱性溶液对所述N型硅基底1的正面1a和侧面上的非必要掺杂区进行刻蚀，从而去除该非必要掺杂区。

步骤S6、去除所述第一保护层3和所述第二保护层5后，在所述掺硼层2和所述掺磷层4上分别形成电极6。具体地，采用氢氟酸溶液去除所述第一保护层3和所述第二保护层5；之后采用印刷工艺在所述掺硼层2和所述掺磷层4上分别形成所述电极6。

根据本实施例的具体制作步骤可以确认，采用本实施例提供的制作方法来制作太阳能电池时，由于进行掺杂后在目标掺杂区上设置了保护层，因此在清洗非必要掺杂区时，可以预防清洗液绕流而损伤目标掺杂区的情况。可见，本实施例提供的制作方法有利于提高背结背接触太阳能电池的生产质量。

优选地，为了减少电池正面1a上的光生载流子的复合率，本实施例中，去除所述第一保护层3和所述第二保护层5之前，所述制作方法包括：

步骤S51、对所述正面1a进行磷掺杂，以形成表面场区B。具体地，如图3a所示，采用离子注入工艺，对所述正面1a进行磷掺杂，以形成所述表面场区B。其中，磷离子的注入量为5×10¹⁵cm^-2～12×10¹⁵cm^-2，磷离子的加速电压为6Kv～12Kv。

步骤S52、在所述表面场区B上形成第三保护层。具体地，采用化学气相沉积工艺，在所述掺磷层4上形成40nm～80nm厚度的氮化硅材料，以形成所述第三保护层。

步骤S53、清洗所述N型硅基底1的侧面上的非必要掺杂区。

步骤S54、去除所述第三保护层。具体地，采用氢氟酸溶液来刻蚀所述第三保护层。

进一步地，如图3b所示，形成所述表面场区B后，所述制作方法还包括：在所述表面场区B上依序层叠形成第一钝化层7和增透层8。具体是采用化学气相沉积工艺，在所述表面场区B上沉积80nm～100nm的二氧化硅材料，以形成所述第一钝化层7，在所述第一钝化层7上沉积90nm～150nm的氮化硅材料层，以形成所述增透层8。其中，所述钝化膜可以进一步减电池正面1a的载流子复合率，所述增透膜可以减少太阳光的反射率，以提高电池的光电转换效率。

更进一步地，为了提高电池背面的钝化效果，如图3c所示，本实施例中，形成所述电极6之前，所述制作方法还包括：在所述掺硼层2和所述掺磷层4上形成第二钝化层9。具体是，采用化学气相沉积工艺，在所述掺硼层2和所述掺磷层4上沉积70nm～80nm的氮化硅材料，以此形成第二钝化层9。如图3d所示，形成所述第二钝化层9之后，为了实现后续形成的所述电极6与所述掺硼层2和所述掺磷层4进行接触，本实施例中，在所述第二钝化层9上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆。所述腐蚀性溶剂含有氢氟酸，因此可以使所述银浆刻穿所述第二钝化层9后与所述掺硼层2和所述掺磷层4进行接触。之后固化所述银浆，以形成所述电极6。

具体地，本实施例中，清洗所述非必要掺杂区的方法为：

在室温条件下，将设置有所述第二保护层5和/或所述第三保护层的所述N型硅基底1浸泡在体积比为6％～18％的氢氧化钠溶液中，持续80秒～120秒。

更具体地，为了去除所述N型硅基底1表面的损伤层和杂质，本实施例中，在所述N型硅基底1的背面1b上形成所述第一本征硅层之前，所述制作方法还包括：

将所述N型硅基底1浸泡在体积比为2％～5％的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液与去离子水的混合溶液中进行抛光。其中，所述混合溶液的温度为70℃～80℃，抛光时间为3分钟～5分钟。

实施例2

与实施例1不同的是，为了进一步减少背面的光生载流子的复合率，本实施例中，在所述N型硅基底的背面上形成所述第一本征硅层之前，在所述N型硅基底的背面上形成隧道氧化层。所述第一本征硅层在所述隧道氧化层形成之后，形成在所述隧道氧化层上。相应地，后续对所述第一保护层和所述掺硼层进行图案化后，所述图案化开槽将暴露所述隧道氧化层的部分区域；而且后续形成的所述第二本征硅层将与所述隧道氧化层的部分区域进行接触，也就是相当于，在所述N型硅基底与图案化pn结(即掺磷层与掺硼层)之间设置了隧道氧化层，从而使光生电子通过隧穿效应直接转移至发射极中，以此降低了背面的光生载流子的复合率，进而提高了电池的光电转换效率。

实施例3

本实施例提供了背结背接触太阳能电池，该太阳能电池采用实施例1或实施例2的制作方法来制作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种背结背接触太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

在N型硅基底的背面上形成第一本征硅层后，对所述第一本征硅层进行硼掺杂，以形成掺硼层；

在所述掺硼层上形成第一保护层后，对所述第一保护层和所述掺硼层进行图案化而形成图案化开槽，以暴露所述背面的部分区域；

在所述图案化开槽内形成第二本征硅层，使所述第二本征硅层与所述背面的部分区域进行接触；

对所述第二本征硅层进行磷掺杂，以形成掺磷层；

在所述掺磷层上形成第二保护层后，清洗所述N型硅基底的正面和侧面上的非必要掺杂区；

去除所述第一保护层和所述第二保护层后，在所述掺硼层和所述掺磷层上分别形成电极。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，去除所述第一保护层和所述第二保护层之前，所述制作方法包括：

对所述正面进行磷掺杂，以形成表面场区；

在所述表面场区上形成第三保护层；

清洗所述N型硅基底的侧面上的非必要掺杂区；

去除所述第三保护层。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，去除所述第三保护层后，所述制作方法还包括：在所述表面场区上依序形成第一钝化层和增透层。

4.根据权利要求1至3任一所述的制作方法，其特征在于，形成所述电极之前，所述制作方法还包括：在所述掺硼层和所述掺磷层上形成第二钝化层。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，在所述掺硼层和所述掺磷层上分别形成所述电极的方法包括：

在所述第二钝化层上印刷含有腐蚀性溶剂的银浆，使所述银浆刻穿所述第二钝化层后与所述掺硼层和所述掺磷层进行接触；

固化所述银浆，以形成所述电极。

6.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述第一保护层、所述第二保护层和所述第三保护层由二氧化硅或者氮化硅来制成。

7.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，清洗所述非必要掺杂区的方法包括：

在室温条件下，将设置有所述第二保护层和/或所述第三保护层的所述N型硅基底浸泡在体积比为6％～18％的氢氧化钠溶液中，持续80秒～120秒。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述N型硅基底的背面上形成所述第一本征硅层之前，所述制作方法还包括：

将所述N型硅基底浸泡在体积比为2％～5％的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液与去离子水的混合溶液中进行抛光；其中，所述混合溶液的温度为70℃～80℃，抛光时间为3分钟～5分钟。

9.一种背结背接触太阳能电池，其特征在于，所述背结背接触太阳能电池由权利要求1至8任一所述的制作方法来制作。

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