通过硼和磷的共扩散制造晶体硅太阳能电池的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造晶体硅太阳能电池的方法，其包括：提供晶体硅基底，其具有第一面及与所述第一面相反的第二面；使磷预扩散进入所述基底的所述第一面，以产生具有初始深度的磷扩散层；封闭所述基底的所述第一面；将所述基底的所述第二面暴露至硼扩散源；加热所述基底至一定温度一段时间，从而使硼扩散进入所述基底的所述第二面，同时使所述磷进一步扩散进入所述基底。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用晶体硅(Si)基底制造太阳能电池。所述太阳能电池的一个实例 是硼发射极η基极太阳能电池，其具有由磷扩散产生的背面区域。
技术介绍
若需要两个扩散过程(硼和磷)，则通常在较低温度的磷扩散步骤之前进行较高 温度的硼扩散步骤，例如参见Τ. Buck等人的Proceedings of21st European Photovoltaic Solar Energy Conference (4 8September 2006, Dresden, Germany),第 1264 至 1267 页。 该工艺顺序要求特殊的保护层以阻止在磷扩散步骤中磷扩散进入经硼扩散的面。有时硼从 硼扩散层扩散出来至该保护层，并在界面附近耗尽。这导致发射极的薄片电阻的增加，并导 致通过该方法制得的太阳能电池的串联电阻的增加。此外，需要额外的工艺步骤以去除保 护层，或者若将其保留在硅基底上，则损害保护层的最佳性能(例如钝化和抗反射涂层)。另一方面，若在硼扩散步骤之前实施磷扩散步骤，则必须保护经磷扩散的面不受 硼扩散步骤中的硼的影响。此外，在磷扩散期间必须充分避免磷扩散进入硼一面，因为这无 法容易地由硼加以补偿。此外，在硼扩散的温度下磷从经磷扩散的层溢出，因此磷与硼一起 扩散进入硼扩散层的表面。这妨碍获得经硼掺杂的发射极的良好特性。由于这些困难，几 乎不会尝试在硼扩散之前进行磷扩散，或者即使尝试也无法成功制造出太阳能电池。虽然可以通过一些方法同时形成硼和磷的扩散，例如在扩散过程之前将各个扩散 源印刷在一面上，但是该方法导致至少在硼一面的边缘处由磷补偿硼，这是因为磷扩散得 更快并且更加容易溶解在硅中，所以容易补偿硼。在已知的另一个方法中，对成对放置的晶片分别扩散硼和磷。两个基底的两个面 相互接触，从而被部分地保护不进行扩散。这将硼被磷补偿的问题限制到晶片边缘，反之亦 然。然而，随后必须将晶片边缘切除，这显著提高了每生产Wp的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供通过硼和磷的扩散由Si基底制造太阳能电池的方法，其 中克服了至少一个上述问题。该目的是通过用于制造晶体硅太阳能电池的方法实现的，其包括_提供晶体硅基底，其具有第一面及与所述第一面相反的第二面；-使磷预扩散进入所述基底的所述第一面，以产生具有初始深度的磷扩散层；-封闭所述基底的所述第一面；_将所述基底的所述第二面暴露至硼扩散源；-加热所述基底至一定温度一段时间，从而使硼扩散进入所述基底的所述第二面， 同时使所述磷进一步扩散进入所述基底。本专利技术涉及通过在硼扩散之前已经使磷扩散进入表面一定程度从而在硼扩散过 程中的气氛中稳定化和减少溢出的磷。这能够在硼扩散之前去除磷扩散源。与磷已经扩散进入的硅表面相比，从扩散源溢出的磷的量更多且波动更大。因此，该方法改善了经硼扩散 的P型发射极的品质和重复性。还避免在经硼扩散的面上产生η型边缘，因此避免太阳能 电池的分流(shunting)。在一方面，本专利技术还涉及通过上述方法制得的太阳能电池。 附图说明基于一些实施例的描述阐明本专利技术的其他优点及特性，其中参考以下附图图1所示为根据本专利技术的一个实施方案的方法制得的太阳能电池的结构的实例；图2所示为ρ型硅基底的另一个实施例；图3A-3D所示为在基底的一个面上产生P扩散层的加工步骤；图4A-4F所示为在基底的一个面上产生P扩散层的可选择的方法的加工步骤；图5A-5D所示为在基底的一个面上产生P扩散层的可能的第三方法的加工步骤；图6A、6B所示为在硼扩散步骤中用于封闭基底的一个面的两种可能的构造；图7所示为在硼扩散步骤中的背对背构造；图8所示为与现有技术的太阳能电池相比通过本专利技术方法制得的太阳能电池所 测的效率。具体实施例方式图1所示为根据本专利技术的一个实施方案的方法制得的太阳能电池的结构的实例。 太阳能电池10包括在一面上具有硼扩散层12和在另一面上具有磷扩散层13的η型硅基 底11。应当注意，实际的太阳能电池结构还具有金属触点和抗反射涂层，但是图中没有显示 这些组件。图2所示为加工ρ型硅基底21以在一面上生产磷扩散层22和在另一面上产生 硼扩散层23的另一个实施例。图1的太阳能电池是优选的实施方案，因为其器件特性优于 图2。在以下描述中，讨论了图1中所示的太阳能电池(即η型基底)的制造方法的实施方 案。该方法的第一步骤用于在基底的一个面上产生P扩散层。根据一个实施方案，在 包含O2和P2O5蒸汽的气氛中在800至900°C下加热基底30历时5至50分钟。然后基底 30的所有表面被包含P2O5的SiO2薄膜31 (下面称作SiO2 = P2O5)覆盖。从基底30的Si和 氧生长该SiO2, P2O5引入SiO2薄膜31。在硅33与SiO2IP2O5薄膜31的界面上，P2O5被还原 成P，P扩散进入基底30的核心(参见图3B中的核心33)直至0. 01至1. 0 μ m的深度。目 前在硅基底30的所有表面上形成SiO2 = P2O5薄膜31和P扩散层32。然后通过将基底30浸 入1至50%的HF溶液约0. 5至10分钟或者将基底30暴露至HF蒸汽或者使用反应性离 子蚀刻进行蚀刻从而去除SiO2 = P2O5薄膜31，参见图3C。然后排除一面，使用1至30% HF 和0. 1至50% HNO3的混合溶液或者使用反应性离子蚀刻进行蚀刻，从而蚀刻去除P扩散层 32。通过用蚀刻封闭涂层密封基底30的另一面或者通过仅将基底30浮在溶液上，从而可 以实现单面蚀刻。因此，基底30现在包括在一面上的P扩散层32'，参见图3D。参考图4A-4F阐述在基底的一面上生产P扩散层的可选择的方法。首先，通过旋 涂、喷涂或印刷用包含P2O5和SiO2精细颗粒的液体、膏状物或凝胶41涂覆基底40的表面 的一个面，参见图4B。也可涂覆基底的另一面，但是这不影响该制造方法的最终结果。然后在250至50(TC下加热该涂层41。若包含有机物质，则使溶剂蒸发或烧尽。P2O5和SiO2S 在涂层中，参见图4C涂层41'。然后在另一个加热步骤中，在800至900°C下加热基底40 历时2至50分钟。由此用SiO2 = P2O5覆盖所有表面，参见图4D。氧来自大气，来自第一涂覆 薄膜41'的P2O5排出至大气。P扩散进入Si核心，如同图3B，并在硅基底40的所有表面 上形成SiO2 = P2O5薄膜42和P扩散层43。现在使用1至50%的HF溶液或其他已知方法去 除SiO2 = P2O5薄膜42。排除首先涂覆的面，使用1至30% HF和0. 1至50% HNO3的混合溶 液或者反应性离子蚀刻，从而蚀刻去除P扩散层。通过用蚀刻封闭涂层密封其他面或者通 过仅将基底浮在溶液上，从而可以实现单面蚀刻。该结果如图4F所示，其中描绘了在一面 上具有P扩散层44的基底40。参考图5A-5D阐述用于在基底的一面上产生P扩散层的可能的第三方法。使用一 面上的扩散阻挡层封闭基底50的第一面，参见封闭层51。可以使用下列不同的方法形成封 闭层51 通过旋涂或喷涂或印刷用包含SiO2或1102或不扩散进入硅中的物质的液体、膏 状物或凝胶涂覆表面。在200至70(TC下加热涂层，然后使溶剂蒸发。 在O2或02+吐0气氛中在850至1100°C下加热基底50历本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造晶体硅太阳能电池的方法，其包括：－提供晶体硅基底，其具有第一面及与所述第一面相反的第二面；－使磷预扩散进入所述基底的所述第一面，以产生具有初始深度的磷扩散层；－封闭所述基底的所述第一面；－将所述基底的所述第二面暴露至硼扩散源；－加热所述基底至一定温度一段时间，从而使硼扩散进入所述基底的所述第二面，同时使所述磷进一步扩散进入所述基底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：VD米哈伊利奇，Y科马特苏，
申请(专利权)人：荷兰能源建设基金中心，
类型：发明
国别省市：NL