一种轻掺杂基片、带有选择性发射极的基片、太阳能电池及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种轻掺杂基片、带有选择性发射极的基片、太阳能电池及其制备方法和应用，所述轻掺杂基片包括依次连接的P型硅片层、N型硅层、第一磷硅玻璃层、氧化层以及第二磷硅玻璃层；本发明专利技术的轻掺杂基片在后续重掺杂过程中，一方面能够增加硅片表面掺杂源的掺杂均匀性，另一方面能够降低重掺杂区的方阻值，从而降低银硅接触电阻；轻掺杂基片的制备方法简单、易于实现、适用于工业大规模的生产应用；通过该轻掺杂基片制备的带有选择性发射极的基片中的重掺杂区磷含量较高，重掺杂区方阻较低且均匀，制备的太阳能电池具有较高的光转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种轻掺杂基片、带有选择性发射极的基片、太阳能电池及其制备方法和应用
本专利技术属于太阳能电池领域，涉及一种轻掺杂基片、带有选择性发射极的基片、太阳能电池及其制备方法和应用。
技术介绍
激光掺杂选择性发射极(LDSE)是是利用激光光束选择性的照射硅表面，使硅衬底变成熔融状态，掺杂原子可以迅速进入熔融硅中，当激光光束消失后，熔融的硅冷却结晶，掺杂原子就进入硅晶体中，形成重掺杂区。在进行LDSE掺杂前，首先进行第一次扩散，扩散的磷硅玻璃层是LDSE掺杂源的来源。目前，为了保证电池效率，第一次扩散的方阻偏高，磷硅玻璃层厚度偏低，磷含量不高。导致LDSE的过程中，掺杂区域容易方阻不均匀，且掺杂方阻无法做到很低。CN107394012A公开了一种硅片激光掺杂SE的扩散工艺，所述工艺是在硅片表面形成扩散第一层磷层和扩散第二磷层后，增加附磷层沉积处理而在扩散后硅表面形成附磷层，该附磷层不仅解决了激光烧蚀后的PSG浓度不够的问题，同时附磷层在后续的洗磷工艺中很容易除去，能够有效解决激光掺杂时因PSG浓度低造成欧姆接触不良填充因子低的问题，但激光掺杂时的能量较高，中间没有氧化层层缓冲层，会导致掺杂方阻不均匀。并且其扩散第二磷层在后续处理中可能会损坏掺杂的磷层，从而影响掺杂区方阻的均匀性。CN106206847A公开了一种基于低压扩散炉的超低浓度POCl3高温扩散方法，包括如下步骤：(1)进舟；(2)磷沉积；(3)升温推结；(4)降温氧化；(5)出舟；在50-100mBar低压环境下，采用低温沉积、高温分布无氧推进方式，实现了超低POCl3浓度的磷扩散，POCl3浓度仅有常规工艺的10％，该扩散方法能够明显提升电池片的开路电压，降低载气用量，从而保证方阻的均匀性和稳定性，但是其方阻的均匀性和稳定性仍有待提升。CN102945797A公开了一种低温低表面浓度高方阻扩散工艺，包括进舟步骤、沉积步骤、推进步骤和出舟步骤，所述进舟步骤、沉积步骤反应温度均低于800摄氏度。优选的，所述沉积步骤与推进步骤二者至少之一是按温度不同分步进行的。进一步的，所述沉积步骤分为第一步沉积和第二步沉积；所述推进步骤包括第一步推进和第二步推进。优选的，所述进舟步骤和沉积步骤之间还有氧化步骤，所述氧化步骤包括向反应容器内通入氧气。该专利技术所述的低温低表面浓度高方阻扩散工艺，在沉积和扩散步骤相对传统工艺降低了反应温度，从而降低了表面复合速率，同时在多晶硅扩散过程中较低的扩散温度使得杂质更有利于朝吸杂点迁移，进而提高了电池效率，但是其电池效率仍有待提高。因此，开发一种便于后续能够增加重掺杂区域方阻的均匀性以及降低重掺杂区方阻从而提高太阳能电池光转化效率的轻掺杂基片非常有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轻掺杂基片、带有选择性发射极的基片、太阳能电池及其制备方法和应用，所述轻掺杂基片在用于后续重掺杂过程中，一方面能够增加硅片表面掺杂源的掺杂均匀性，另一方面能够降低重掺杂区的方阻值，从而降低银硅接触电阻；轻掺杂基片的制备方法简单、易于实现、适用于工业大规模的生产应用；通过该轻掺杂基片制备的带有选择性发射极的基片中重掺杂区磷含量较高，重掺杂区方阻较低且均匀；由该带有选择性发射极的基片制备的太阳能电池具有较高的光转化效率。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种轻掺杂基片，所述轻掺杂基片包括依次连接的P型硅片层、N型硅层、第一磷硅玻璃层、氧化层以及第二磷硅玻璃层。本专利技术中，轻掺杂基片包括依次连接的P型硅片层、N型硅层、第一磷硅玻璃层、氧化层以及第二磷硅玻璃层，是为了轻掺杂基片在后续重掺杂过程中，一方面能够增加硅片表面掺杂源的掺杂均匀性，另一方面能够降低重掺杂区的方阻值，从而降低银硅接触电阻。在后续重掺杂过程中，利用激光光束选择性的照射基片表面，使P型硅片层变成熔融状态，第一磷硅玻璃层中掺杂原子可以迅速进入熔融硅中，当激光光束消失后，熔融的硅冷却结晶，掺杂原子就进入硅晶体中形成的，形成N型硅层，但是第一磷硅玻璃层的厚度较低且磷含量不高，此外磷原子会向各个方向运动，不易控制，因此会容易造成重掺杂区方阻不均匀以及方阻偏高的问题；通过在第一磷硅玻璃层表面设置氧化层和第二磷硅玻璃层，其中第二磷硅玻璃层中磷含量较高，能够增加重掺杂区磷的含量，从而能够降低重掺杂区的方阻；氧化层位于第一磷硅玻璃层和第二磷硅玻璃层之间，磷原子在进行扩散时必须经过氧化层，磷原子在穿透氧化层时扩散速率会相对一致，从而增加扩散的均匀性，也就是增加了方阻的均匀性，即氧化层起到了缓冲的作用，缓和了磷原子的扩散，使扩散方阻更加均匀，且氧化层和第二磷硅玻璃层在后续刻蚀处理中易被除去，不会影响受光区的方阻。在本专利技术中，所述P型硅片层的厚度为160±20μm，例如140μm、142μm、145μm、148μm、150μm、152μm、155μm、158μm、160μm、162μm、165μm、168μm、170μm、172μm、175μm、178μm、180μm等。在本专利技术中，所述N型硅层的厚度为0.3±0.2μm，例如0.1μm、0.12μm、0.15μm、0.17μm、0.2μm、0.22μm、0.25μm、0.27μm、0.3μm、0.32μm、0.35μm、0.37μm、0.4μm、0.42μm、0.45μm、0.47μm、0.5μm等。在本专利技术中，所述第一磷硅玻璃层的厚度为20±10nm，例如10nm、12nm、15nm、17nm、20nm、22nm、25nm、27nm、30nm等。当第一磷硅玻璃层的厚度低于10nm，则导致受光区方阻过大，容易造成银硅接触异常；当第一磷硅玻璃层的厚度高于30nm，则导致受光区方阻过小，影响光电响应，造成电池效率偏低。在本专利技术中，所述第一磷硅玻璃层中磷的含量为(5～7)×10e20cm-3，例如5×10e20cm-3、5.2×10e20cm-3、5.5×10e20cm-3、5.7×10e20cm-3、6×10e20cm-3、6.2×10e20cm-3、6.5×10e20cm-3、6.7×10e20cm-3、7×10e20cm-3等。当第一磷硅玻璃层中磷的含量高于7×10e20cm-3，则掺杂量过多，少子复合严重，影响光电响应，造成效率偏低；当第一磷硅玻璃层中磷的含量低于5×10e20cm-3，则掺杂量过少，银硅接触差，造成接触电阻偏大，影响电池性能。在本专利技术中，所述氧化层的厚度为40±20nm，例如20nm、22nm、25nm、28nm、30nm、32nm、35nm、38nm、40nm、42nm、45nm、48nm、50nm、52nm、55nm、58nm、60nm等。当氧化层的厚度低于20nm，则容易造成激光掺杂时候掺杂过重，导致掺杂区域方阻太小，影响光电响应，造成效率偏低；当氧化层的厚度高于60nm，则容易使激光掺杂时，磷原子不易穿透氧化层，导致掺杂区域方阻太大，银硅接触差。在本专利技术中，所述氧化层为氧化硅层。在本专利技术中，所述第二磷硅玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻掺杂基片，其特征在于，所述轻掺杂基片包括依次连接的P型硅片层、N型硅层、第一磷硅玻璃层、氧化层以及第二磷硅玻璃层。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻掺杂基片，其特征在于，所述轻掺杂基片包括依次连接的P型硅片层、N型硅层、第一磷硅玻璃层、氧化层以及第二磷硅玻璃层。


2.根据权利要求1所述的轻掺杂基片，其特征在于，所述P型硅片层的厚度为160±20μm；
优选地，所述N型硅层的厚度为0.3±0.2μm；
优选地，所述第一磷硅玻璃层的厚度为20±10nm；
优选地，所述第一磷硅玻璃层中磷的含量为(5～7)×10e20cm-3；
优选地，所述氧化层的厚度为40±20nm；
优选地，所述氧化层为氧化硅层；
优选地，所述第二磷硅玻璃层的厚度为20±10nm；
优选地，所述第二磷硅玻璃层中磷的含量为(7～9)×10e20cm-3。


3.根据权利要求1或2所述的轻掺杂基片的制备方法，其特征在于，所述轻掺杂基片的制备方法包括：
(1)将预处理的P型硅片层进行第一次通源沉积，得到表面覆有第一磷硅玻璃层的P型硅片层；
(2)将步骤(1)得到的表面覆有第一磷硅玻璃层的P型硅片层进行推结处理，得到表面依次覆有N型硅层和第一磷硅玻璃层的P型硅片层；
(3)将步骤(2)得到的表面依次覆有N型硅层和第一磷硅玻璃层的P型硅片层进行氧化退火处理，得到表面依次覆有N型硅层、第一磷硅玻璃层和氧化层的P型硅片层；
(4)将步骤(3)得到的表面依次覆有N型硅层、第一磷硅玻璃层的P型硅片层和氧化层的P型硅片层进行第二次通源沉积，得到所述轻掺杂基片。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一次通源沉积的温度为790±20℃；
优选地，步骤(1)所述第一次通源沉积是在同时通入流量为1000±200sccm的氮气、500±100sccm的氧气以及1000±200sccm的携带有掺杂源的氮气的条件下进行的；
优选地，所述掺杂源为三氯氧磷；
优选地，步骤(1)所述第一次通源沉积的时间为1000±200s；
优选地，步骤(1)所述预处理的P型硅片层是通过将P型硅片层依次进行进舟处理以及升温处理得到的；
优选地，所述进舟处理的温度为790±20℃；
优选地，所述进舟处理是在流量为1000±200sccm的氮气中进行的；
优选地，所述进舟处理的时间为800±100s；
优选地，所述P型硅片层在进行进舟处理之前还包括对P型硅片层进行制绒处理；
优选地，所述升温处理的温度为790±20℃；
优选地，所述升温处理是在流量为1000±200sccm的氮气中进行的；
优选地，所述升温处理的时间为400±100s。


5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述推结处理的温度为830±20℃；
优选地，步骤(2)所述推结处理是在流量为1000±200sccm的氮气中进行的；
优选地，步骤(2)所述推结处理的时间为800±100s；
优选地，步骤(3)所述氧化退火处理的温度为720±20℃；
优选地，步骤(3)所述氧化退火处理是在同时通入流量为1000±200sccm的氮气以及2000±200sccm的氧气的条件下进行的；
优选地，步骤(3)所述氧化退火处理的时间为1200±100s；
优选地，步骤(4)所述第二次通源沉积的温度为790±20℃；
优选地，步骤(4)所述第二次通源沉积是在同时通入流量为2000±400sccm的氮气、1000±200sccm的氧气以及2000±400sccm的携带有掺杂源的氮气的条件下进行的；
优选地，所述掺杂源为三氯氧磷；
优选地，步骤(4)所述第二次通源沉积的时间为2000±400s；
优选地，所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，袁中存，费正洪，
申请(专利权)人：盐城阿特斯协鑫阳光电力科技有限公司，苏州阿特斯阳光电力科技有限公司，阿特斯阳光电力集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32