基于低温硼扩法制备选择性发射极的方法、及晶硅电池的制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，具体涉及基于低温硼扩法制备选择性发射极的方法、及晶硅电池的制备方法。

背景技术：

1、为提高光伏发电的比例，降本和提效是光伏制造的两大主线，目前晶体硅太阳能电池依然占据光伏电池的主要市场，而无论最新的topcon技术还是目前主流perc电池技术，平衡发射区接触电阻、发射极复合与金属复合都是提效的关键所在，而se技术（选择性发射极）则是当下的主流选择，该技术主要在电池表面形成选择性的pn结，即针对金属接触区域采用可满足接触电阻与金属复合的重掺扩散，而对于剩余区域采用低发射及复合的轻掺扩散从而实现同时降低接触电阻、发射极复合与金属复合的目标。

2、目前行业常见的se技术主要为激光直掺法：采用高温硼扩（最高温度＞1030℃）与激光掺杂相匹配的制备方法，现有se技术激光直掺方案的缺点在于：为了满足轻掺钝化和后道碱刻蚀工艺匹配，需要采用大于1030℃的通氧热制程，这导致了额外的制造成本；高温氧化对于基体硅片体寿命和正面反射率的损伤尤为严重，会影响电池的uoc与isc性能；重掺浓度无法提高，无法体现选择性硼结的接触优势；激光前掺杂带有富硼层降温出管会导致轻掺区域出现晶格损伤进而引起电池性能下降。可见现有se技术激光直掺工艺较为复杂、制造成本高且对电池性能造成一定程度的不良影响。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，而提供基于低温硼扩法制备选择性发射极的方法、及晶硅电池的制备方法。本发明采用低温硼扩（最高温度900~1000℃）匹配激光开膜，可以在低温下实现选择性发射极的制备，降低制造成本的同时，全低温的工艺流程保障了基体的少子寿命，提高电池性能。

2、为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、基于低温硼扩法制备选择性发射极的方法，包括如下步骤：

4、s1、取双面制绒后的硅片，在所述硅片正面的绒面上沉积bsg层；

5、s2、在所述bsg层表面喷墨阻挡层溶液，烘干后形成阻挡层；

6、s3、对所述阻挡层进行激光开膜处理；

7、s4、对开膜后的样品进行硼扩处理，由于未开膜区域仍存在阻挡层，而开膜区域的阻挡层及部分bsg已被去除，因此在硼扩处理后，未开膜区域由于存在所述阻挡层被轻度掺杂形成轻掺区，而开膜区域由于不存在所述阻挡层而被重度掺杂形成重掺区，得到包含选择性发射极的硅片。

8、进一步地，所述阻挡层溶液中包括硅酸酯、硅烷醇、氮化硅溶胶、铝酸钠、硫酸铵中的一种或多种物质；硅酸酯例如硅酸甲酯、硅酸乙酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯等等；硅烷醇例如三苯基硅烷醇、三乙基硅烷醇、三异丙基硅烷醇、四甲基铵硅烷醇、叔丁基二甲基硅烷醇等等；

9、喷墨所述阻挡层溶液后在80~200℃下烘干至恒重，所述阻挡层溶液被烘干后增重1~10mg，通过阻挡层溶液的质量浓度来调节增加的重量，增加的重量即体现了形成的阻挡层厚度。

10、进一步地，采用管式设备在所述硅片正面沉积bsg层，沉积参数：在600~900℃温度下，通入硼源和氧气的混合气体沉积200~600s，硼源和氧气的体积比1:2~1:5。

11、进一步地，所述激光开膜处理至bsg层，保留部分厚度的bsg层可以实现开膜区域没有损伤；所述激光开膜处理采用532nm脉冲激光进行开膜，开膜功率10~30w，光斑尺寸70~150μm，按照图形设计要求确定相邻两个开膜区之间的间距。

12、进一步地，所述硼扩处理是在低压硼扩管中进行，温度设置为900~1000℃、压力设置为100~300mbar，硼源（如bcl3、bbr3等）的混合气体，硼源和氧气的体积比1:2~1:5，沉积时间为200~600s，推进时间1000~5000s。

13、进一步地，所述硅片为n型单晶硅片，所述硅片厚度为160~200μm，电阻率为0.3~2.1ω·cm；

14、所述绒面为金字塔结构绒面，所述绒面高度为1~5μm；

15、所述bsg层的厚度为60~100nm；

16、所述轻掺区保留的阻挡层厚度为20~70nm；

17、所述轻掺区的方阻200~800ω/sq，所述重掺区的方阻50~200ω/sq。

18、本发明另一方面提供晶硅电池的制备方法，包括如下步骤：

19、（1）提供由上述制备方法制得的包含选择性发射极的硅片；

20、（2）去除硅片背面bsg层后碱抛光，在背面依次形成隧穿氧化层和本征非晶硅层；

21、（3）然后磷扩散处理同时完成晶化处理，并在表面得到psg层；

22、（4）去除正面和边缘绕镀和表面氧化层后，进行表面钝化处理；

23、（5）双面金属化制程制作电极，烧结后制成晶硅电池。

24、进一步地，进行磷扩散处理同时完成晶化处理的工艺条件为：在磷源气体和氧气的混合气体下，于700~900℃扩散800~4000s，可同时完成高温晶化与磷扩散；

25、所述表面钝化处理是：先使用ald双面沉积三氧化二铝层，再使用pecvd双面制备钝化减反膜层，所述钝化减反膜层选自氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化硅膜的单层或任意多层的组合。

26、再进一步地，所述碱抛光使得背面反射率大于40%；所述隧穿氧化层的厚度为1~2nm，所述本征非晶硅沉积层的厚度为50~150nm；所述三氧化二铝层的厚度为3~10nm，正面钝化减反膜层的厚度为75~80nm，背面钝化减反膜层的厚度为70~100nm；背面金属化制程制作背银电极，正面金属化制程制作正铝电极。

27、有益技术效果：

28、本发明采用低温硼扩匹配激光开膜的方式实现选择性发射极的制备，具体是在正面绒面上沉积bsg层后，在其上形成一层阻挡层，利用阻挡硼扩散的阻挡层作为低温工艺bsg厚度不足的补偿，在激光开膜后通过该阻挡层实现轻掺区与重掺区沉积量的差异，使得在较低温度下即能实现选择性发射极的制备；

29、本发明方法一方面极大的降低了制造成本，全低温的工艺流程保障了基体的少子寿命，提高了电池性能；同时由于通过沉积量的差异实现轻重掺区域浓度的差异，制得的选择性发射极满足改善接触电阻的需求，可提高电池性能，第一步bsg层的沉积在600~800℃条件下实现，过程中产生b2o3作为硼源，不会形成掺杂，也不会产生对电池不利的富硼层，降温出管不会额外导致电池性能下降的问题；此外本发明中对于激光的需求并不局限，与目前直掺技术需采用特定激光相比，本发明针对不同激光可调整阻挡层的材料吸收波长进而实现相应激光匹配；

30、本发明中的阻挡层能够完全阻挡后续对轻掺区的硼扩散，可以规避对轻掺区的方阻均一性的不良影响；本发明无需采用反刻工艺，而采用阻挡层的方法能够更好的保持轻掺区形貌和陷光效果，同时保障轻掺区方阻稳定性可以得到更产业化的控制；本专利采用阻挡层溶液的喷墨实现阻挡层制备，可以更为灵活的对阻挡层厚度的控制，无需考虑现有技术中采用激光氧化如何实现氧化层厚度与激光损伤问题的平衡的考量。