阅读说明：本技术 激光se电池的制备方法 (Preparation method of laser SE battery ) 是由 任常瑞 张佳舟 赵潇祺 王敏 符黎明 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种激光SE电池的制备方法,包括激光掺杂和去PSG,还包括液相沉积磷源和热氧化,在激光掺杂之后,先液相沉积磷源,再热氧化,且热氧化在去PSG之前实施。本发明可以使轻掺区的近表面区有更多的活性P原子反应生成PSG,使轻掺区的PSG层增厚,使轻掺区的活性磷原子数目减少,降低轻掺区近表面区的掺杂浓度,而重掺区表面浓度基本不变,达到定向调控轻掺区的目的,从而使电池片表面复合减少,开压提高,电性能更优。(The invention discloses a preparation method of a laser SE battery, which comprises laser doping and PSG removal, and also comprises a liquid phase deposition phosphorus source and thermal oxidation. The invention can make the near surface area of the lightly doped area have more active P atoms to react to generate PSG, thicken the PSG layer of the lightly doped area, reduce the number of active phosphorus atoms of the lightly doped area, reduce the doping concentration of the near surface area of the lightly doped area, and basically keep the surface concentration of the heavily doped area unchanged, thereby achieving the purpose of directionally regulating and controlling the lightly doped area, reducing the surface recombination of a battery piece, improving the open voltage and having better electrical property.)

激光SE电池的制备方法

技术领域

本发明涉及激光SE电池的制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电，由于其清洁、安全、便利及高效等特点，已成为全世界普遍关注和重点发展的新兴产业。近年来晶硅太阳能电池片生产迅速发展，技术不断进步。

当前太阳能技术中，PERC技术生产已经成熟化，为了提升转化率，选择SE技术是各光伏企业的首选。在PERC+SE的技术路线中，轻掺区的作用主要是形成内建电场使电子-空穴对分开，而重掺区则要起到与金属接触的作用，二者对掺杂曲线的要求不同。激光掺杂技术的应用使金属接触部分进一步优化，但激光掺杂能量有限，更高的激光能量在获得更好金属接触的同时，造成的激光损伤使重掺区缺陷数目增加，电性能受到影响。为平衡金属接触与激光损伤带来的电性能增益与损失，轻掺区的掺杂无法进一步降低，制约了电性能上升的空间。

在此基础上，进一步优化选择性发射极的制备过程，使轻掺区的掺杂能进一步降低，对轻掺区的扩散分布进行定向调控显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光SE电池的制备方法，其可以使轻掺区的近表面区有更多的活性P原子反应生成PSG，使轻掺区的PSG层增厚，使轻掺区的活性磷原子数目减少，降低轻掺区近表面区的掺杂浓度，而重掺区表面浓度基本不变，达到定向调控轻掺区的目的，从而使电池片表面复合减少，开压提高，电性能更优。

为实现上述目的，本发明提供一种激光SE电池的制备方法，包括激光掺杂和去PSG，还包括液相沉积磷源和热氧化，在激光掺杂之后，先液相沉积磷源，再热氧化，且热氧化在去PSG之前实施。

优选的，所述液相沉积磷源采用旋涂、喷涂或滚涂。

优选的，所述磷源为磷酸、P₂O₅或多聚磷酸。

优选的，所述磷源的浓度为0.05～2.5mol/L。

优选的，所述磷源的沉积厚度为0.1～20μm。

优选的，所述热氧化在链式炉或管式炉中实施。

优选的，所述热氧化的氛围为氧气、氮氧混合气或水氧混合气。

优选的，所述热氧化的温度为650～900℃。

优选的，所述热氧化的时间为30s～1h。

优选的，上述激光SE电池的制备方法，其具体步骤包括：

1）硅片正面去除损伤层再制绒；

2）对完成制绒的硅片进行管式扩散；

3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；

4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；

5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；

6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结；

7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；

8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种激光SE电池的制备方法，其可以使轻掺区的近表面区有更多的活性P原子反应生成PSG，使轻掺区的PSG层增厚，使轻掺区的活性磷原子数目减少，降低轻掺区近表面区的掺杂浓度，而重掺区表面浓度基本不变，达到定向调控轻掺区的目的，从而使电池片表面复合减少，开压提高，电性能更优。

激光掺杂完成后，会在硅片正面形成轻掺区和重掺区，重掺区的PSG层被激光破坏，而轻掺区的PSG层保留。本发明在激光掺杂和去PSG之间增加液相沉积磷源和热氧化，由于轻掺区PSG层的存在，热氧化过程中，液相沉积的磷源扩散，轻掺区的PSG层会起到阻挡作用，会有大量自由P堆积在Si/SiO₂界面，在氧气的作用下，自由P反应生成大量的P₂O₅，并进一步与界面处的Si反应生成PSG，从而使轻掺区的PSG层增厚，轻掺区的活性P原子数目减少，轻掺区出现近表面区掺杂浓度下降的现象；而重掺区由于PSG层被激光破坏，发生的反应与轻掺区扩散过程不一致，因而不会出现明显掺杂变化趋势。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供一种激光SE电池的制备方法，包括如下步骤：

1）硅片正面去除损伤层再制绒；

2）对完成制绒的硅片进行管式扩散；

3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；

4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；液相沉积磷源采用旋涂、喷涂或滚涂；磷源为磷酸、P₂O₅或多聚磷酸的有机溶液；磷源的浓度为0.05～2.5mol/L；磷源的沉积厚度为0.1～20μm；

5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；热氧化在链式炉或管式炉中实施，氛围为氧气、氮氧混合气或水氧混合气，温度为650～900℃，时间为30s～1h；

6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结；

7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；

8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。

本发明的具体实施例如下：

实施例1

一种激光SE电池的制备方法，包括如下步骤：

1）硅片正面去除损伤层再制绒；

2）对完成制绒的硅片进行管式扩散，以氮气为携磷气体，三氯氧磷为磷源，扩散温度为750℃，扩散时间为20min；

3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；激光功率为28W，频率为246kHz；

4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；液相沉积磷源采用旋涂；磷源为磷酸的有机溶液；磷源的浓度为1.0mol/L；磷源的沉积厚度为5μm；

5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；热氧化在链式炉或管式炉中实施，氛围为氧气，温度为650℃，时间为100s；

6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结，在0.2wt%浓度HF中反应300s去除PSG和边结；

7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；

8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。

对比例1

在实施例1的基础上，区别仅在于省去步骤4）和步骤5），其他工艺步骤和工艺条件不变。

实施例1所得电池片与对比例1所得电池片的测试对比如表1所示：

表1 实施例1所得电池片与对比例1所得电池片的测试对比

实施例2

一种激光SE电池的制备方法，包括如下步骤：

1）硅片正面去除损伤层再制绒；

2）对完成制绒的硅片进行管式扩散，以氮气为携磷气体，三氯氧磷为磷源，扩散温度为780℃，扩散时间为20min；

3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；激光功率为30W，频率为240kHz；

4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；液相沉积磷源采用喷涂；磷源为P₂O₅的有机溶液；磷源的浓度为2.5mol/L；磷源的沉积厚度为5μm；

5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；热氧化在链式炉或管式炉中实施，氛围为氮氧混合气，温度为680℃，时间为50s；

6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结；在0.2wt%浓度HF中反应300s去除PSG和边结；

7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；

8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。

对比例2

在实施例2的基础上，区别仅在于省去步骤4）和步骤5），其他工艺步骤和工艺条件不变。

实施例2所得电池片与对比例2所得电池片的测试对比如表2所示：

表2 实施例2所得电池片与对比例2所得电池片的测试对比

实施例3

一种激光SE电池的制备方法，包括如下步骤：

1）硅片正面去除损伤层再制绒；

2）对完成制绒的硅片进行管式扩散,以氮气为携磷气体，三氯氧磷为磷源，扩散温度为800℃，扩散时间为20min；

3）对完成管式扩散的硅片进行激光掺杂，在硅片正面形成重掺区；激光功率为30W，频率为240kHz；

4）对完成激光掺杂的硅片进行液相沉积磷源，沉积的磷源覆盖硅片正面；液相沉积磷源采用滚涂；磷源为多聚磷酸的有机溶液；磷源的浓度为2.5mol/L；磷源的沉积厚度为10μm；

5）对完成液相沉积的硅片进行热氧化，使轻重掺区重新分布；热氧化在链式炉或管式炉中实施，氛围为水氧混合气，温度为680℃，时间为50s；

6）对完成热氧化的硅片进行去PSG和去边结，在0.2wt%浓度HF中反应300s去除PSG和边结；

7）对完成去PSG和去边结的硅片进行镀膜，在硅片正面沉积一层起减反射和钝化作用的氮化硅膜；

8）对完成镀膜的硅片进行丝印和烧结，印刷背电极、背电场和正电极，再进行烧结，电极金属化，得到具有选择性发射极的电池片。

对比例3

在实施例3的基础上，区别仅在于省去步骤4）和步骤5），其他工艺步骤和工艺条件不变。

实施例3所得电池片与对比例3所得电池片的测试对比如表3所示：

表3 实施例3所得电池片与对比例3所得电池片的测试对比

上述各实施例和各对比例所得电池片的测试，其中的掺杂浓度测试，采用的测试设备为Wafer Profiler CVP21，测试标准为GB/T 14146-2009《硅外延层载流子浓度测定 汞探针电容-电压法》；电性能测试，采用的测试设备为HALM测试仪，测试标准为JB/T 9478.3-2013《光电池测量方法 第3部分光电转换效率》。

由上述各实施例、对比例以及表1至表3中的数据对比可知：

1）热氧化使结深有所增加，辅助磷源扩散，轻掺区的近表面区活性磷源进一步反应生成PSG，使近表面区磷源浓度下降，开压上升，使最终电性能有所上升。

2）通过调整磷源种类与浓度，轻掺区的近表面区磷源浓度下降明显，开压提升，使电性能有所提升。

3）通过调整磷源及推进氛围，轻掺区近表面区浓度下降明显，使最终开压提升明显，电性能上升。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。