背面P/N型掺杂区隔离的异质结电池制造方法技术

本发明专利技术公开了一种背面P/N型掺杂区隔离的异质结电池制造方法，对异质结电池背面连续使用两种不同材料的掩膜，实现了非晶硅P型掺杂区和N型掺杂区隔离的前置，同时避免了激光对非晶硅层损伤；在掺杂磷非晶硅层上整面沉积第一导电层，在掺杂硼非晶硅层上沉积第二导电层，避免了使用低温银浆料；通过设置相互嵌套的P型掺杂区和N型掺杂区，缩小了重复单元的尺寸，降低了载流子从产生到被吸收的扩散距离，提高了电池转换效率。提高了电池转换效率。提高了电池转换效率。

【技术实现步骤摘要】
背面P/N型掺杂区隔离的异质结电池制造方法


[0001]本专利技术涉及一种异质结电池，特别是一种背面P/N型掺杂区隔离的异质结电池制造方法。

技术介绍

[0002]叉指型背接触异质结单晶硅太阳电池(Interdigitated Back Contact SiliconHeterojunction Solar Cell，简称HBC太阳电池)兼具叉指型背接触太阳电池(Interdigitated back contact Solar Cell，简称IBC太阳电池)和带有薄本征层的异质结太阳电池(Heterojunction with Intrinsic Thin
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layer Solar Cell，简称HIT太阳电池)的优点，既移除了前表面金属电极，减少了遮光损失，获得了较大的短路电流，又通过在重掺的非晶硅与晶体硅之间插入了一层高质量的本征非晶硅钝化层大幅降低了界面态，减少了表面复合，提高了开路电压，是目前世界上光电转换效率最高的单晶硅太阳电池。
[0003]HBC电池结合IBC电池和HJT电池的优点，具备以下优势：电池前表面零栅线遮挡，没有来自栅线遮挡导致的电流损失，具备高短路电流；金属电极位于电池背表面，电池金属电极的优化可以不受光学遮挡的限制，极大的减少金属化带来的串联电阻增加。
[0004]采用IBC与HJT技术结合的HBC技术可以使电池效率进一步提升。HBC电池的结构正面是减反射层ARC和前表面场FSF，n
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c
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Si材料背面为了改善表面钝化性能，增加了一层缓冲层i
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a
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Si:H材料，缓冲层之下则是掺杂非晶硅层，呈叉指型分布，其中p
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a
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Si:H作为发射极，n
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a
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Si:H作为背面场BSF，其宽度分别为Wemit和W BSF。最后，在发射极和BSF上覆盖有金属接触层，发射极和背面场之间用介质层隔离。HBC利用非晶硅优越的表面钝化性能，并结合IBC结构正面没有金属遮挡的结构优点，采用相同的器件结构。
[0005]HBC电池代表晶硅电池最高效率水平，HBC却一直受限于较高的量产成本，发展较为曲折。HBC电池在继承了IBC电池和HJT电池两者优点的同时，也保留了各自生产工艺的难点。IBC电池工艺的关键问题，是如何在电池背面制备出呈叉指状间隔排列的P型掺杂区和N型掺杂区以及在其上面分别形成金属化接触和栅线。普通太阳电池的扩散只需在P型衬底上形成N型的扩散区，而IBC电池既有形成背面N区(BSF)的磷扩散，还有形成PN结的硼扩散，即在N型衬底上进行P型掺杂，同时由于IBC电池正负电极都处于背表面，电池制作时需要严格的电极隔离工艺。HJT电池工艺的关键问题，一是对硅片本身要求比较高，HJT电池工艺都是低温工序，无高温热处理及吸杂工艺，硅片本身的氧施主和新施主等缺陷无法消除，硅片本身杂质含量高，从而影响了电池效率，二是由于本身硼元素在硅中的固溶度低，高浓度的P型非晶硅薄膜制作也非常困难。
[0006]常规HBC电池的结构，其呈叉指状PN区的制备都绕不开“掩模
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开槽
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沉积
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刻蚀”等工艺，然而电池在制作本征和掺杂非晶硅时的镀膜工艺，工艺窗口窄，而且对工艺清洁度要求极高，以上等等原因造成HBC电池投资设备昂贵，工序长，投资成本高。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种使异质结电池背面P/N型掺杂区有效隔离的制造方法，降低载流子复合，提高电池转换效率。
[0008]技术方案：
[0009]一种背面P/N型掺杂区隔离的异质结电池制造方法，包括如下步骤：
[0010]步骤S10：N型单晶硅片经碱刻蚀抛光后，在硅片背面依次沉积第一本征非晶硅层、掺杂磷非晶硅层；
[0011]步骤S20：制作掩膜，包括：
[0012]步骤S201：在硅片背面涂覆一层第一感光胶，然后烘烤硅片进行烘膜；
[0013]步骤S202：采用曝光设备对第一感光胶层曝光，形成图形化的第一掩膜，然后烘烤硅片进行烘膜；
[0014]第一掩膜图形为：以半径R1的第一圆形的圆心为中心，在半径R2的圆周上均匀排布若干个第一圆形，以此为单元图案，形成连续图案，R2＞2R1；
[0015]步骤S203：在硅片背面涂覆一层第二感光胶，然后烘烤硅片进行烘膜；第二感光胶的材料不同于第一感光胶层的材料；
[0016]步骤S204：采用曝光设备对第二感光胶层曝光，形成图形化的第二掩膜，然后烘烤硅片进行烘膜；
[0017]以第一圆形的圆心为中心，以半径R3的第二圆形为第二掩膜图形，R3＞R1，R2＞2R3；
[0018]步骤S205：使用显影液清洗两层感光胶层，曝光区域处腐蚀速率小于未曝光处腐蚀速率，使第一掩膜图形转移到第一感光胶层、第二掩膜图形转移到第二感光胶层，形成叠加的第一掩膜和第二掩膜，然后烘烤硅片进行坚膜；
[0019]步骤S30：对硅片背面沉积第一导电层；
[0020]步骤S40：剥离第二掩膜及在其上的第一导电层，露出第一掩膜；
[0021]步骤S50：对硅片背面沉积绝缘层；
[0022]步骤S60：剥离第一掩膜及在其上的绝缘层，露出第一掩膜图形处的掺杂磷非晶硅层；
[0023]步骤S70：将硅片经碱刻蚀抛光，第一掩膜图形处去除掺杂磷非晶硅层和第一本征非晶硅层，露出硅基体；
[0024]步骤S80：对硅片背面依次沉积第二本征非晶硅层、掺杂硼非晶硅层；
[0025]步骤S90：在硅片背面，对N型电极位置以外的区域沉积第二导电层；
[0026]步骤S100：对硅片背面沉积氮化硅层；
[0027]步骤S110：将硅片浸入制绒液进行清洗制绒，仅在硅片正面形成均匀绒面；
[0028]步骤S120：对硅片正面沉积氮化硅层；
[0029]步骤S130：在硅片背面，对N型电极位置使用激光刻蚀去除氮化硅层、掺杂硼非晶硅层、第二本征非晶硅层、绝缘层，露出第一导电层作为正电极，对靠近硅片边缘的位置使用激光刻蚀去除氮化硅层，露出第二导电层作为负电极。
[0030]进一步的，步骤S10中：碱刻蚀抛光采用60～85℃、5～25wt％的氢氧化钾溶液，刻蚀深度大于5μm；第一本征非晶硅层厚度1～10nm，掺杂磷非晶硅层厚度10～30nm。
[0031]进一步的，步骤S201中：第一感光胶采用负性光刻胶，涂覆厚度5～15μm，烘膜温度
80～120℃，烘膜时间10～20min；步骤S202中：曝光时间20～300s，曝光功率5～50mw/cm2，烘膜温度80～120℃，烘膜时间10～20min；步骤S203中：第二感光胶采用负性光刻胶，涂覆厚度5～15μm，烘膜温度80～120℃，烘膜时间10～20min；步骤S204中：曝光时间20～300s，曝光功率5～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背面P/N型掺杂区隔离的异质结电池制造方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S10：N型单晶硅片经碱刻蚀抛光后，在硅片背面依次沉积第一本征非晶硅层、掺杂磷非晶硅层；步骤S20：制作掩膜，包括：步骤S201：在硅片背面涂覆一层第一感光胶，然后烘烤硅片进行烘膜；步骤S202：采用曝光设备对第一感光胶层曝光，形成图形化的第一掩膜，然后烘烤硅片进行烘膜；第一掩膜图形为：以半径R1的第一圆形的圆心为中心，在半径R2的圆周上均匀排布若干个第一圆形，以此为单元图案，形成连续图案，R2＞2R1；步骤S203：在硅片背面涂覆一层第二感光胶，然后烘烤硅片进行烘膜；第二感光胶的材料不同于第一感光胶层的材料；步骤S204：采用曝光设备对第二感光胶层曝光，形成图形化的第二掩膜，然后烘烤硅片进行烘膜；以第一圆形的圆心为中心，以半径R3的第二圆形为第二掩膜图形，R3＞R1，R2＞2R3；步骤S205：使用显影液清洗两层感光胶层，曝光区域处腐蚀速率小于未曝光处腐蚀速率，使第一掩膜图形转移到第一感光胶层、第二掩膜图形转移到第二感光胶层，形成叠加的第一掩膜和第二掩膜，然后烘烤硅片进行坚膜；步骤S30：对硅片背面沉积第一导电层；步骤S40：剥离第二掩膜及在其上的第一导电层，露出第一掩膜；步骤S50：对硅片背面沉积绝缘层；步骤S60：剥离第一掩膜及在其上的绝缘层，露出第一掩膜图形处的掺杂磷非晶硅层；步骤S70：将硅片经碱刻蚀抛光，第一掩膜图形处去除掺杂磷非晶硅层和第一本征非晶硅层，露出硅基体；步骤S80：对硅片背面依次沉积第二本征非晶硅层、掺杂硼非晶硅层；步骤S90：在硅片背面，对N型电极位置以外的区域沉积第二导电层；步骤S100：对硅片背面沉积氮化硅层；步骤S110：将硅片浸入制绒液进行清洗制绒，仅在硅片正面形成均匀绒面；步骤S120：对硅片正面沉积氮化硅层；步骤S130：在硅片背面，对N型电极位置使用激光刻蚀去除氮化硅层、掺杂硼非晶硅层、第二本征非晶硅层、绝缘层，露出第一导电层作为正电极，对靠近硅片边缘的位置使用激光刻蚀去除氮化硅层，露出第二导电层作为负电极。2.根据权利要求1所述的背面P/N型掺杂区隔离的异质结电池制造方法，其特征在于：步骤S10中：碱刻蚀抛光采用60～85℃、5～25wt％的氢氧化钾溶液，刻蚀深度大于5μm；第一本征非晶硅层厚度1～10nm，掺杂磷非晶硅层厚度10～30nm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中建，赵桂香，高荣刚，朱峰，
申请(专利权)人：中节能太阳能科技镇江有限公司，
类型：发明
国别省市：