本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種背接觸太陽能電池的摻雜處理方法。

背景技術(shù)：

太陽能電池是一種將光能轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件，較低的生產(chǎn)成本和較高的能量轉(zhuǎn)化效率一直是太陽能電池工業(yè)追求的目標。對于目前常規(guī)太陽能電池，其p+摻雜區(qū)域接觸電極和n+摻雜區(qū)域接觸電極分別位于電池片的正反兩面。電池的正面為受光面，正面金屬接觸電極的覆蓋必將導(dǎo)致一部分入射的太陽光被金屬電極所遮擋反射，造成一部分光學(xué)損失。普通晶硅太陽能電池的正面金屬電極的覆蓋面積在7％左右，減少金屬電極的正面覆蓋可以直接提高電池的能量轉(zhuǎn)化效率。

背接觸電池，是一種將p+摻雜區(qū)域和n+摻雜區(qū)域均放置在電池背面(非受光面)的電池，該電池的受光面無任何金屬電極遮擋，從而有效增加了電池片的短路電流，使電池片的能量轉(zhuǎn)化效率得到提高。

背接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池是目前太陽能工業(yè)化批量生產(chǎn)的晶硅太陽能電池中能量轉(zhuǎn)化效率最高的一種電池，它的高轉(zhuǎn)化效率、低組件封裝成本，一直深受人們青睞。但是，背接觸電池制作工藝比較復(fù)雜，其中包含多道制作掩膜的工藝，該工藝要求很高的對準精度，在以往的制作方法中，大都采用半導(dǎo)體集成電路中所使用的光刻技術(shù)來制作背接觸電池的掩膜，然而光刻技術(shù)的成本非常昂貴，就目前而言很難應(yīng)用于大規(guī)模的背接觸電池生產(chǎn)。同時還會有多步的高溫過程，不僅增加了工藝的復(fù)雜性，還會提高硅片的生產(chǎn)成本。因此，背接觸太陽能電池的摻雜處理方法，一直以來都是一個巨大的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種背接觸太陽能電池的摻雜處理方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種背接觸太陽能電池的摻雜處理方法，包括以下步驟：

(1)、對n型晶體硅基體的前表面進行摻雜處理；

(2)、采用離子注入的方法式對n型晶體硅基體的背表面進行摻雜處理，其中，離子源為兩個，以分別實現(xiàn)硼注入和磷注入；在n型晶體硅的背表面和離子源之間設(shè)置掩膜夾具，所述掩膜夾具上設(shè)置有第一開口和第二開口，所述第一開口用于形成n+摻雜區(qū)域，所述第二開口用于形成p+摻雜區(qū)域；硼離子和磷離子在一次注入工藝中同時完成；

(3)、將步驟(2)處理后的n型晶體硅進行退火處理，激活注入的離子，在n型晶體硅基體的背表面形成交替排列的p+摻雜區(qū)域和n+摻雜區(qū)域，實現(xiàn)背接觸太陽能電池的背表面摻雜處理；同時在n型晶體硅基體的前表面形成n+摻雜前表面場。

其中，所述型晶體硅基體的背表面為n型晶體硅表面；或，所述n型晶體硅基體的背表面為在n型晶體硅背表面的氧化層上生長本征多晶硅層或者本征非晶硅層。

其中，

步驟(2)中，第一開口、第二開口均為線條狀，所述線條狀的第一開口的開口寬度為200～3000um，所述線條狀的第二開口的開口寬度為200～2000um；

步驟(3)中，所述n+摻雜前表面場的方阻為100～200ω/sqr，結(jié)深為0.2～2.0μm；背表面n+摻雜區(qū)域的方阻為20～150ω/sqr，結(jié)深為0.3～2.0um；背表面p+摻雜區(qū)域的方阻為20～150ω/sqr，結(jié)深為0.3～2.0um。

其中，步驟(2)中，所述n型晶體硅基體的背表面的硼離子的注入劑量為0.5×10¹⁵/cm²～3×10¹⁵/cm²，磷離子的注入劑量為3×10¹⁵/cm²～8×10¹⁵/cm²。

其中，所述n型晶體硅背表面的氧化層為sio2，厚度為1-3nm，sio2的生長方法為高溫熱氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或cvd沉積法。

其中，步驟(1)中，n型晶體硅基體前表面的摻雜處理方法為：使用離子注入機在n型晶體硅基體的前表面進行離子注入，注入元素為磷，注入劑量為1×10¹⁵/cm²～4×10¹⁵/cm²。

其中，步驟(3)中，退火處理的峰值溫度為800～1100℃，退火時間為30～200min，環(huán)境氣源為n2和o2。

其中，在n型晶體硅基體的前表面形成鈍化減反膜；在n型晶體硅基體的背表面形成鈍化膜；在n型晶體硅基體的背表面制備與背表面n+摻雜區(qū)域和背表面p+摻雜區(qū)域歐姆接觸的金屬電極。

其中，

所述鈍化減反膜的制備方法是在n型晶體硅基體的前表面利用pecvd設(shè)備先沉積一層厚度為5～30nm的sio2介質(zhì)膜，然后在所述sio2介質(zhì)膜上再沉積一層厚度為40～100nm的sinx介質(zhì)膜；

所述鈍化膜的制備方法是在n型晶體硅基體的背表面利用pecvd設(shè)備沉積一層厚度為30～80nm的sinx介質(zhì)膜；

所述金屬電極的制備方法是通過絲網(wǎng)印刷的方法在n型晶體硅基體的背表面p+摻雜區(qū)域上印刷銀鋁漿，在背表面n+摻雜區(qū)域上印刷銀漿，然后進行燒結(jié)處理。

其中，進行步驟(1)之前，對所述n型晶體硅基體的前表面作制絨處理；所述n型晶體硅基體的電阻率為0.5～15ω·cm；厚度為50～300μm。

本發(fā)明的實施包括以下技術(shù)效果：

本發(fā)明采用離子注入的方法進行背表面摻雜，離子源為兩個，分別可以實現(xiàn)硼注入和磷注入，硅片背表面與離子源之間設(shè)置掩膜夾具，單次實現(xiàn)選擇性注入硼離子和磷離子，再進行退火，在其上設(shè)置交替排列的p+和n+摻雜區(qū)域，相比現(xiàn)有的背接觸電池結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中的離子注入的掩膜夾具，能形成更好的摻雜區(qū)域，且簡化電池的制備流程，因此所制電池擁有更高的電池轉(zhuǎn)換效率和產(chǎn)能輸出。采用本發(fā)明摻雜處理方法制備的背接觸太陽能電池在完成前后表面的鈍化膜覆蓋后其隱開路電壓(impliedvoc)可達700mv以上，暗飽和電流密度j0<20fa/cm²，印刷電極制成背接觸電池后，其短波段的內(nèi)量子效率達95％以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中背接觸太陽能電池的摻雜處理方法步驟一后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中背接觸太陽能電池的摻雜處理方法步驟二后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例中背接觸太陽能電池的摻雜處理方法步驟三后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例中背接觸太陽能電池的摻雜處理方法步驟四后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例中背接觸太陽能電池的摻雜處理方法步驟五后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例中背接觸太陽能電池的摻雜處理方法步驟六后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例中背接觸太陽能電池的摻雜處理方法步驟二中使用的掩膜結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例以及附圖對本發(fā)明加以詳細說明，需要指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。

參見圖1至圖7所示，本實施例提供的一種背接觸太陽能電池的摻雜處理方法，包括以下步驟

(1)、選擇156mm*156mm的n型晶體硅基體10，并對n型晶體硅基體10的前表面作制絨處理；n型晶體硅基體10的電阻率為0.5～15ω·cm，優(yōu)選1～5ω·cm；n型晶體硅基體10的厚度為50～300μm，優(yōu)選80～200μm；完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖1所示。

(2)、采用離子注入的方法在步驟(1)處理后的n型晶體硅基體10的背表面上進行背表面摻雜，其中離子源為兩個，分別可以實現(xiàn)硼注入和磷注入，硅片背表面與離子源之間設(shè)置掩膜夾具，單次實現(xiàn)選擇性注入硼離子和磷離子，硼注入劑量為0.5×10¹⁵/cm²～3×10¹⁵/cm²，優(yōu)選1.5×10¹⁵/cm²～2.5×10¹⁵/cm²；磷注入劑量為3×10¹⁵/cm²～8×10¹⁵/cm²，優(yōu)選4×10¹⁵/cm²～6×10¹⁵/cm²。離子注入時，在n型晶體硅基體10背表面和離子束之間設(shè)置掩膜40。掩膜40的材質(zhì)為石墨，如圖7所示，掩膜40上設(shè)置線條狀的第一開口401和線條狀的第二開口402，線條狀的第一開口401的開口寬為200～3000um，線條狀的第二開口402開口寬為200～2000um。掩膜40上的開口圖案還可以為其他任意排布的周期或準周期陣列，其圖案可以根據(jù)需要有多種選擇，此處不作限定，僅進行舉例列舉。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(3)、在步驟(1)中使用離子注入機n型晶體硅基體10前表面進行離子注入，注入元素為磷，注入劑量為1×10¹⁵/cm²～4×10¹⁵/cm²，優(yōu)選1×10¹⁵/cm²～3×10¹⁵/cm²。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖3所示。

(4)、將步驟(3)處理后的n型晶體硅基體10放入退火爐中進行高溫退火處理，退火的峰值溫度為800～1100℃，優(yōu)選為850～1000℃，退火時間為30～200min，優(yōu)選為60～200min，環(huán)境氣源優(yōu)選為n2和o2。退火完成后即形成n+前表面場13、背表面n+摻雜區(qū)域12和背表面p+摻雜區(qū)域11。其中，掩膜40上的第一開口401和第二開口402分別對應(yīng)的n型晶體硅基體10背表面區(qū)域為背表面n+摻雜區(qū)域12和背表面p+摻雜區(qū)域11。其中，n+前表面場13為輕摻雜，其方阻為50～200ω/sqr，結(jié)深為0.2～2.0μm。背表面n+摻雜區(qū)域12的方阻為20～150ω/sqr，結(jié)深為0.3～2.0μm。背表面p+摻雜區(qū)域11的方阻為20～150ω/sqr，結(jié)深為0.3～2.0μm。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖5所示。

(5)、將步驟(4)處理后的n型晶體硅基體10放入清洗機中，去除前表面和背表面的氧化層并進行烘干。然后在n型晶體硅基體10的前表面用pecvd(等離子增強化學(xué)氣相沉積)的方法先沉積一層厚度為5～30nm的siox介質(zhì)膜20，然后在siox介質(zhì)膜20上再沉積一層sinx介質(zhì)膜22，膜的厚度為40～80nm；在n型晶體硅基體10的背表面用pecvd或ald(原子層沉積)的方法制作一層alox介質(zhì)膜21，膜的厚度為4～20nm，然后在alox介質(zhì)膜21的表面再沉積一層sinx膜23，sinx膜23的厚度為20～50nm。硅基體前表面的siox介質(zhì)膜20與sinx介質(zhì)膜22的作用為硅基體前表面的鈍化和光的減反射；硅基體背表面的alox介質(zhì)膜21與sinx介質(zhì)膜23的作用為硅基體背表面的鈍化，同時sinx介質(zhì)膜23也起到了對alox介質(zhì)膜21的保護作用。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖6所示。

(6)、通過絲網(wǎng)印刷的方法在步驟(5)處理后的n型晶體硅基體10的背表面p+摻雜區(qū)域11上印刷銀鋁合金漿料，在背表面n+摻雜區(qū)域12上印刷銀漿。印刷結(jié)束后將n型晶體硅基體10傳送入帶式燒結(jié)爐進行燒結(jié)形成歐姆接觸，燒結(jié)后銀鋁合金漿料形成與背表面p+摻雜區(qū)域11歐姆接觸的p+金屬電極30，與背表面n+摻雜區(qū)域12歐姆接觸的n+金屬電極31。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖7所示。至此即完成本發(fā)明背接觸太陽能電池的制作。

優(yōu)選地，所述n型晶體硅基體的背表面為n型晶體硅表面；或，所述n型晶體硅基體的背表面為在n型晶體硅背表面氧化層上生長本征多晶硅層或者本征非晶硅層；當所述n型晶體硅基體的背表面為在n型晶體硅背表面氧化層上生長本征多晶硅層或者本征非晶硅層時，所述n型背表面氧化層為sio2，厚度為1-3nm，sio2的生長方法為高溫熱氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或cvd沉積法。

本實施例的背接觸太陽能電池的摻雜處理方法無需使用復(fù)雜的介質(zhì)膜掩膜生長就可形成交替排列的p+摻雜區(qū)域和n+摻雜區(qū)域，極大地簡化了工藝流程；n+前表面場、背表面n+摻雜區(qū)域和背表面p+摻雜區(qū)域在一次高溫工序中共同形成，極大減少了高溫工序數(shù)目，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

參見圖6所示，本實施例的一種背接觸太陽能電池，包括n型晶體硅基體10，n型晶體硅基體10的前表面從內(nèi)到外依次為輕摻雜的n+前表面場13和鈍化減反膜；n型晶體硅基體10的背表面從內(nèi)到外依次為摻雜區(qū)域、鈍化膜和金屬電極，摻雜區(qū)域包括背表面n+摻雜區(qū)域12和背表面p+摻雜區(qū)域11，背表面n+摻雜區(qū)域12上設(shè)置有n+金屬電極31，背表面p+摻雜區(qū)域11上設(shè)置有p+金屬電極30。背表面p+和n+摻雜區(qū)域12的圖案為線條狀開口圖案或者點狀開口圖案，線條狀開口圖案寬50～400μm，點狀開口圖案的直徑為500～1500μm。

優(yōu)選地，n+前表面場13的方阻為50～200ω/sqr，結(jié)深為0.2～2.0μm；背表面n+摻雜區(qū)域12的方阻為20～150ω/sqr，結(jié)深為0.3～2.0μm；背表面p+摻雜區(qū)域11的方阻為20～150ω/sqr，結(jié)深為0.3～2.0μm。n型晶體硅基體10的電阻率為0.5～15ω·cm，n型晶體硅基體10的厚度為50～300μm；p+金屬電極30為銀鋁合金電極，n+金屬電極31為銀電極。鈍化減反膜是siox介質(zhì)膜20和sinx介質(zhì)膜22，鈍化膜是alox介質(zhì)膜21和sinx介質(zhì)膜23，鈍化減反膜的厚度為45～110nm，鈍化膜的厚度為24～70nm。

上述結(jié)構(gòu)的背接觸太陽能電池在完成前后表面的鈍化膜覆蓋后，經(jīng)測試，其隱開路電壓(impliedvoc)可達700mv以上，暗飽和電流密度j0<20fa/cm²，印刷電極制成的背接觸電池后，其短波段的內(nèi)量子效率達95％以上。

最后應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。