钝化N型硅太阳能电池的P型掺杂层的方法及电池结构

摘要

本发明涉及一种钝化N型硅太阳能电池的P型掺杂层的方法及电池结构。在N型直拉单晶硅基体背面的P型发射结的非金属接触区的发射极通过磷扩散层形成浮动结，浮动结与背面金属栅线之间通过介质膜隔离，浮动结表面做钝化膜。基体正面为N型前表面场，N型前表面场的正面为金字塔绒面结构，表面具有钝化N型前表面场的SiNx层，电池片正背面都有金属栅线。用浮动结钝化硼掺杂层，相对于用Al2O3钝化，无需产线改造，适合大规模工业化生产，经测试，效率达19％。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钝化N型硅太阳能电池的P型掺杂层的方法及电池结构。

背景技术

相对于P型单晶，N型单晶具有光照效率损失小、更耐金属杂质污染、少数载流子扩散长度长等特点。目前的高效电池都是在N型单晶的基底上完成的。

为了实现N型单晶体材料的优势，有效的钝化方法是实现高效电池的关键。众所周知，普通N型层的钝化层(SiNx，SiO2)对P型层钝化效果并不明显。近些年，一些机构研究了其他针对P型层的钝化层，例如a-Si:H，Al2O3等。其中，用Al2O3钝化P型层的N型单晶电池效率已达23％。但是上述钝化方法工艺复杂，成本较高，并不适合大规模工业化生产。

在这种形势下，研究一种适合大规模工业化生产的钝化P型层的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种适合大规模工业化生产的钝化N型硅太阳能电池的P型掺杂层的方法以及电池结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钝化N型硅太阳能电池的P型掺杂层的方法，在N型直拉单晶硅基体背面的P型发射结的非金属接触区的发射极通过磷扩散层形成浮动结，浮动结与背面金属栅线之间通过介质膜隔离，浮动结表面做钝化膜。

形成浮动结的方法为：

a)在P型发射结表面生成介质膜；

b)选择性地刻蚀掉非金属栅线区的P型发射结表面的介质膜，形成扩散窗口；

c)将介质膜作为掩膜，磷源扩散形成浮动结，扩散方阻为150-200ohm/sq。

具体工艺过程如下：

a)硅片清洗，去除损伤层，表面为酸制绒或碱制绒；

b)硼源扩散形成P型发射结，方阻为20-100ohm/sq；

c)酸腐蚀液或腐蚀性浆料或激光刻蚀去除正面的P型发射结，形成单面P型发射结；

d)HF酸去BSG硼硅玻璃；

e)热氧化法或CVD法生成SiO2介质膜，SiO2介质膜的厚度为100-300nm；

f)酸腐蚀液或腐蚀性浆料或激光刻蚀非发射极面的SiO2介质膜；

g)清洗；

h)磷源扩散形成N型前表面场，方阻为50-200ohm/sq；

i)激光或腐蚀性浆料选择性刻蚀非金属栅线区的发射极面的SiO2介质膜；

j)保留的SiO2介质膜作为掩膜，磷源扩散形成浅N+的浮动结，方阻为150-200ohm/sq；

k)HF酸去PSG磷硅玻璃及部分SiO2，最终SiO2介质膜的厚度为0-100nm；

l)双面PECVD沉积10-150nmSiNx，折射率为1.9-2.5；

m)正面印刷Ag浆并烘干；

n)背面印刷Ag浆；

o)烧结。

一种N型硅太阳能电池结构，以N型直拉单晶硅为基体，基体正面为N型前表面场，背面为硼掺杂层形成的P型发射结，非金属栅线区的发射极通过磷扩散层形成浮动结，浮动结与背面金属栅线之间通过介质膜隔离，浮动结表面为钝化膜，电池片正背面都有金属栅线。

进一步地，N型前表面场的正面为金字塔绒面结构，表面具有钝化N型前表面场的SiNx层。

具体地，浮动结的方阻为150-200ohm/sq，表面的钝化膜为用CVD方式沉积的SiNx薄膜或SiOx薄膜或SiCx薄膜，或热氧化生长的SiO2薄膜，或强氧化剂溶液生成的SiO2薄膜，或叠层钝化膜。

本发明的有益效果是：用浮动结钝化硼掺杂层，相对于用Al2O3钝化，无需产线改造，适合大规模工业化生产，经测试，效率达19％。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1是本发明的电池结构示意图；

图中，1.基体，2.SiNx层，3.N型前表面场，4.P型发射结，5.浮动结，6.金属栅线，7.介质膜，8.钝化膜。

具体实施方式

一种钝化N型硅太阳能电池的P型掺杂层的方法，在N型直拉单晶硅基体背面的P型发射结的非金属栅线区的发射极通过磷扩散层形成浮动结，浮动结与背面金属栅线之间通过介质膜隔离，浮动结表面做钝化膜。

具体实施步骤如下：

a)硅片清洗，去除损伤层，表面碱制绒，反射率为7％；

b)硼源扩散形成P型发射结，方阻为40ohm/sq；

c)酸腐蚀液腐蚀正面的P型发射结，形成单面P型发射结；

d)5％HF酸去BSG硼硅玻璃；

e)热氧化法生成SiO2介质膜，SiO2介质膜的厚度为300nm；

f)腐蚀性浆料刻蚀非发射极面的SiO2介质膜；

g)清洗；

h)磷源扩散形成N型前表面场，方阻为60ohm/sq；

i)腐蚀性浆料选择性刻蚀非金属栅线区的发射极面的SiO2介质膜；

j)保留的SiO2介质膜作为掩膜，磷源扩散形成浅N+的浮动结，方阻为150ohm/sq；

k)5％HF酸去PSG磷硅玻璃及部分SiO2，最终SiO2介质膜的厚度为10nm；

l)双面PECVD沉积88nmSiNx，折射率为2.1；

m)正面印刷Ag浆并烘干；

n)背面印刷Ag浆；

o)烧结。

一种N型硅太阳能电池结构，以N型直拉单晶硅为基体1，正面为金字塔绒面结构，正面为SiNx层2钝化的N型前表面场3，背面为硼掺杂层形成的P型发射结4，非金属栅线区的发射极通过磷扩散层形成浮动结5，浮动结5与背面金属栅线6之间通过介质膜7隔离，浮动结5表面为钝化膜8，电池片正背面都印有Ag金属栅线6。

浮动结5的方阻为150-200ohm/sq，表面的钝化膜8为用CVD方式沉积的SiNx薄膜或SiOx薄膜或SiCx薄膜，或热氧化生长的SiO2薄膜，或强氧化剂溶液生成的SiO2薄膜，或上述薄膜的叠层钝化膜。