具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种太阳能电池选择性掺杂结构的制备方法，用于在太阳能电池的硅片上制备选择性掺杂结构。参照图1，示出了本发明实施例所述的一种太阳能电池选择性掺杂结构的制备方法的步骤流程图。如图1所示，太阳能电池选择性掺杂结构的制备方法具体可以包括：

步骤101，对硅片基底进行表面形貌处理，得到表面处理硅片。

硅片是太阳能电池中的主要基底材料，本发明实施例所选用的硅片基底为常用的N型或P型单晶硅基底；其中，所述N型单晶硅基底的电阻率为 0.1Ω·cm-3.5Ω·cm，所述P型单晶硅基底的电阻率为0.1Ω·cm-5Ω·cm。

在硅片上制备选择性掺杂结构之前，需要对硅片基底进行表面形貌处理，以便于增加光能的利用率，或去除掉不需要的绕掺杂。

在实际应用中，表面形貌处理可以有多种处理方式，例如，表面制绒处理、表面抛光处理或者表面刻蚀处理，其中，表面制绒处理是利用陷光金字塔结构增加光能利用率，而表面刻蚀处理和表面抛光处理一般是对电池背面进行处理，表面刻蚀处理主要通过酸法除去背面绕掺杂形成，而对背面进行抛光处理则能够增加背表面内反射，使光能再一次反射回硅片基底，并且被吸收利用，同时减少硅晶体表面态密度和复合。本发明实施例通过先对硅片基底进行表面形貌处理，可以去除硅片基底上不需要的掺杂，为选择性掺杂结构的制备提供基础。

步骤102，在真空蒸镀装置中，对所述表面处理硅片进行掺杂源定域沉积，得到定域沉积硅片。

本发明实施例中，为了对步骤101得到的表面处理硅片的特定区域进行沉积，以实现选择性掺杂的重掺杂，该重掺杂能够与后续印刷的金属栅线形成低的接触电阻，减少电流电阻损耗。其中，特定区域指的是硅片的栅线印刷处下方，通过预先设计好该区域的位置和尺寸，以便于后续的栅线印刷重叠并解除。在实际应用中，本发明实施例所述的掺杂源定域沉积的方法主要包括：

将步骤101得到的表面处理硅片置于所述真空蒸镀装置的基板上，表面处理硅片待沉积的一面接触所述基板。其中，基板为定域镂空结构，且基板的下方为真空蒸镀装置的坩埚，将固态掺杂源置于所述真空蒸镀装置的坩埚中，坩埚通过加热可以蒸发固体掺杂源，从而使得蒸发的掺杂源透过镂空区域沉积在表面处理硅片待沉积的一面，以实现掺杂源定域沉积，得到定域沉积硅片。

在实际应用中，固体掺杂源可以是氧化硼，也可以是氧化磷，例如，B₂O₃或P₂O₅。当固体掺杂源为氧化硼时，可以对表面处理硅片进行硼掺杂定域沉积；当固体掺杂源为氧化磷时，可以对表面处理硅片进行磷掺杂定域沉积。在具体操作中，可以根据需要进行选择，本发明实施例对此不做具体限定。

本发明实施例提供的掺杂源定域沉积的方法，通过加热处理，就可以对置于基板上的表面处理硅片进行蒸发沉积，操作简单，只需要将表面处理硅片置于带有镂空结构的基板上进行加热即可。不会对表面处理硅片带来损伤和开压损失，有效地保证了表面处理硅片的性能。

具体地，所述的加热处理指的是，将所述基板和所述表面处理硅片加热至 50℃-350℃，此处基板和表面处理硅片的温度为低于固体掺杂源的蒸发温度，以便于气态的蒸发源能够凝结在硅片基底上。其中，可以通过加热装置来对基板和表面处理硅片进行加热，例如，将加热装置置在基板和表面处理硅片的四周，以对基板和表面处理硅片加热。

可选的，加热装置包括：电子束加热装置、激光束加热装置和高频感应加热装置等；其中，电子束和激光束加热装置设置在真空蒸镀装置外侧，高频感应加热装置设置在真空蒸镀装置的内侧。

待基板和表面处理硅片加热到的温度稳定后，通过加热装置将固态掺杂源加热至200℃-1800℃，以对表面处理硅片进行蒸发沉积，得到所述定域沉积硅片。具体地，可以通过电子枪发射电子束进行加热，或者通过激光器发射激光束进行加热，或者通过高频感应磁场进行加热。由于电子束、激光束和磁场的加热速度更快，通过电子束、激光束或者磁场可以快速加热并蒸发固态掺杂源，缩短了蒸发沉积的时间，避免了长时间蒸发沉积造成的基板和表面处理硅片的温度变化，提高了蒸发沉积的效率和质量。

在实际应用中，温度稳定指的是达到加热到的温度1min后，温度的上下浮动不超过1℃。

在实际应用中，具体的沉积时间可以根据实际情况设定，例如，沉积时间为1min-100min，本发明实施例对于具体的沉积时间不做限定。

本发明实施例中，在进行上述的加热处理之前，需要对真空蒸镀装置内的腔室抽真空，以保证在制备选择性掺杂结构的时候，不会引入其他杂质，真空蒸镀装置始终处于洁净状态，降低对最终制得的太阳能电池性能的影响。在整个制备过程中，唯一有可能因电离或高温分解产生的固态掺杂源，可以通过氧化成相应的氧化物，随着抽气排走，也不会对选择性掺杂结构的制备造成影响。

在实际应用中，为了避免在电子束蒸发的时候，坩埚的材料蒸发而造成污染，坩埚可以选择水冷铜坩埚。另外，抽真空的压力≤1×10^-2Pa，以减小沉积过程中杂质气体分子的干扰，有利于提高沉积的纯度和均匀性。

本发明实施例提供的掺杂源定域沉积的方法，利用真空蒸镀装置在带有镂空结构的基板上对表面处理硅片进行蒸发沉积，操作简单，并且不会对表面处理硅片带来损伤和开压损失，有效地保证了表面处理硅片的性能。并且整个过程不会引入其他杂质，真空蒸镀装置始终处于洁净状态，不会对制得的太阳能电池性能造成过多影响，且可持续生产。

在实际应用中，参照图2，示出了本发明实施例所述的一种表面处理硅片在真空蒸镀装置中的位置示意图。如图2所示，表面处理硅片30置于基板20 之上，表面处理硅片30的一面接触基板20，表面处理硅片30的另一面上加设有盖板40。

具体的，表面处理硅片30接触基板20的一面为需要沉积的一面，通过将基板20设置为定域镂空结构，可以实现对表面处理硅片30的定域沉积，其中，基板20可以采用在需要印刷栅线的位置处镂空，从而只在表面处理硅片30需要印刷栅线的位置实现定域沉积，操作简单。根据需要沉积的位置和尺寸，只需要在基板20的结构上进行处理，就可以达到目标区域的沉积，无需特殊操作，简化了工艺。而通过在表面处理硅片30无需沉积的另一面加设盖板40，可以防止不需要沉积的面被蒸发的掺杂源污染。

在实际应用中，所述镂空的宽度可以根据实际需要进行设定，例如： 5μm-60μm，本发明实施例对于基板20的镂空宽度不做具体限定。

为了提高生产效率，本发明实施例还提出了一种基板，参照图3，示出了本发明实施例所述的一种基板的结构示意图。基板20上设置有至少一个容置槽 201，一个容置槽201放置一个所述表面处理硅片30。也就是说在对表面处理硅片30进行定域沉积的时候，可以对多个表面处理硅片30同时进行沉积，从而实现批量化生产，提高了加工的效率。本发明实施例中，如图3所示，基板 20上设置有六个容置槽201，可同时对六个以内的多个表面处理硅片30进行沉积。

在实际应用中，基板20的形状一般为矩形，且长宽的尺寸可以根据实际需要的容置槽201的数量来确定，例如，基板20的长和宽的尺寸可以在 100mm-2000mm之间。本发明实施例对于基板20的具体尺寸不做限定。

步骤103，将所述定域沉积硅片置于扩散炉中，以对所述定域沉积硅片进行重掺杂，得到重掺杂定域沉积硅片。

重掺杂是指在太阳能电池制备过程中在需要印刷金属电极的接触区域制备高浓度掺杂源，以降低电池的接触电阻，减少电学损失。其中，该接触区域需要提前在基板20上设计好，以便于后续电极印刷时对准位置。本发明实施例中，重掺杂的方法包括：

在实际应用中，还需要包括：石英舟和传送装置，石英舟为硅片承载体，传送装置用于将石英舟送入扩散炉中。通过将所述定域沉积硅片置于石英舟上，传送入所述扩散炉中。将所述扩散炉升温至750℃-1050℃，并恒温推进保持 1min-120min，以对所述定域沉积硅片进行高温扩散，使得沉积区域的固态掺杂源跟太阳能电池硅片基底表面的硅反应生成单质掺杂原子，并在高温推进作用下形成重掺杂，得到所述重掺杂定域沉积硅片。

本发明实施例通过采用镂空基板真空蒸镀对定域沉积硅片进行重掺杂，减少了对硅片的损伤和杂质的污染，能够更好地制备选择性掺杂结构，提高了硅片的洁净度，使电池的性能得到有效提升。

步骤104，向所述扩散炉中通入气态源，以对所述重掺杂定域沉积硅片进行全表面浅掺杂，得到选择性掺杂结构硅片。

浅掺杂是指在太阳能电池的非金属电极接触区域形成浓度较小的杂质，通过降低掺杂浓度减少俄歇复合，使开压得到提升，从而达到整体提升太阳能电池性能的目的。其中，所述的非金属电极接触区域指的是硅片重掺杂以外的区域，该区域无需印刷电极。本发明实施例中，浅掺杂的方法包括：

将扩散炉降温至750℃-900℃，通入O₂和携带气态掺杂源的小氮，使得所述重掺杂定域沉积硅片的基底全表面沉积掺杂源；其中，O₂流量为 10sccm-1000sccm，携带气态掺杂源小氮流量为10sccm-1000sccm，持续 1min-80min，其中小氮用于将液态源中挥发出来的硼源BBr₃或者磷源POCl₃带入扩散炉中进行反应并实现掺杂。在实际应用中，如果扩散炉的温度过高，会出现边沉积边带来的杂质源的推进，推进的过程中由于不能保证气态源完全的均匀分布，会使得制备的样品均匀性较差，从而影响电池的性能，因此，此步骤中将扩散炉降温至750℃-900℃，并且气态掺杂源和O₂反应会生产掺杂源氧化物P₂O₅或B₂O₃。接着，将所述扩散炉升温至800℃-1000℃，以利于沉积后的高温推进，将沉积在表面的杂质源推进到硅晶体内部，通过杂质激活实现掺杂。并恒温推进保持5min-60min，以实现所述全表面浅掺杂，且不会影响重掺杂区域，并且对重掺杂区域的沉积，反而会增强重掺杂区域的掺杂，得到所述选择性掺杂结构。最后，将扩散炉降温至750℃-900℃，将选择性掺杂结构取出。

本发明实施例通过对重掺杂定域沉积硅片进行全表面浅掺杂，可以解决现有的非选择性掺杂结构电池中，金属接触区域需要重掺杂，而非金属接触区域不需要重掺杂的矛盾，并且可以起到提升太阳能电池性能的作用。

综上，本发明实施例所述的太阳能电池选择性掺杂结构的制备方法至少包括以下优点：

本发明实施例提供的太阳能电池选择性掺杂结构的制备方法，通过对硅片基底在真空蒸镀装置中进行掺杂源定域沉积，并通过对掺杂源定域沉积区域进行高温扩散，实现重掺杂，再向扩散炉中通入气态源的分步扩散，实现全表面浅掺杂的工艺制得选择性掺杂结构。以保证在制备选择性掺杂结构的时候，真空蒸镀装置始终处于洁净状态，不会给太阳能电池单晶硅基底带来损伤和开压损失，有效地保证了电池的性能；并且不会引入其他杂质，使得电池性能不会因污染而受到影响，有利于持续生产；整个过程操作简单，适合大规模生产，不会造成过多的资源浪费。

本发明实施例中，步骤101的表面形貌处理可以为表面制绒处理、表面抛光处理或者表面刻蚀处理中的一种。现对每个处理方法进行详细说明：

所述表面制绒处理包括：

将所述硅片基底在浓度为1％-20％、温度为75℃-90℃的碱溶液中浸泡清洗 1-10min，清洗掉金刚线切割造成的损伤层，得到S1-1硅片基底。其中，碱溶液可以是KOH、NaOH等。

将所述S1-1硅片基底置于温度为50℃-70℃的去离子水中，去除附着的杂质离子，得到S1-2硅片基底。其中，杂质离子可以是金属离子。

将所述S1-2硅片基底置于有添加剂的浓度为1％-10％、温度为80℃-90℃的碱溶液中1-5min进行制绒，得到S1-3硅片基底。其中，添加剂可以为柠檬酸钠，苯甲酸钠，表面活性剂及其他物质构成。通过在碱溶液中加入添加剂，可以减缓碱和硅的反应速度，使得碱跟硅的反应有晶向取向性，进而形成金字塔结构。

为了提高加工纯度，可以对S1-3硅片基底进行水洗，例如，使用去离子水或者蒸馏水等不含杂质的水进行清洗。

将所述S1-3硅片基底置于碱和H₂O₂混合水溶液中，去除有机物残留，得到S1-4硅片基底。其中，水温可以为50℃-70℃，以清洗掉低温度较低时难以溶解的杂质。

将所述S1-4硅片基底置于去离子水或者蒸馏水等不含杂质的水中进行清洗，以清洗掉硅片上残留的碱和H₂O₂。其中，水温可以为50℃-70℃，以清洗掉低温度较低时难以溶解的杂质。

将所述S1-4硅片基底置于HF和HCl混合水溶液中，去除上一步生成的表面氧化层和金属离子，得到S1-5硅片基底。

对S1-5硅片基底进行水洗，例如，使用去离子水或者蒸馏水等不含杂质的水进行清洗，以清洗掉硅片上残留的HF和HCl等酸液。

将所述S1-5硅片基底置于慢提拉槽中水洗，进一步清洗掉残留的酸液，得到S1-6硅片基底；其中，所述水洗的温度为50℃-70℃，时间为10s-20min。

将所述S1-6硅片基底置于烘干槽中烘干，并加以氮气吹扫，烘干后取出，得到所述表面处理硅片。

本发明实施例通过对硅片基底进行表面制绒处理，可以利用金字塔陷光结构提高光能的利用率，提升太阳能电池的性能。其中，图4示出了本发明实施例所述的一种表面制绒处理后的表面处理硅片的结构示意图。

所述表面抛光处理包括：

一般进行抛光处理前，不需要抛光的面会进行氧化，通过氧化硅来保护硅表面，使其不与碱进行反应。又或者一开始进行双面抛光，则需要用碱进行去金刚线切割损伤的预清洗步骤，具体抛光步骤需视电池流程而定。

在实际应用中，对于不需要抛光的面，一般采用掩膜保护，进行槽式浸泡刻蚀；或者直接用链式漂浮进行单面刻蚀。

具体的，将上述硅片基底在浓度为1％-20％、温度为75℃-90℃的碱溶液中浸泡清洗1-10min，清洗掉金刚线切割造成的损伤层，得到S2-1硅片基底。

将所述S2-1硅片基底置于温度为50℃-70℃的去离子水中，去除附着的杂质离子，得到S2-2硅片基底。

将所述S2-2硅片基底置于浓度为15％-40％、温度为80℃-90℃的KOH溶液中1-5min，得到S2-3硅片基底。

为了提高加工纯度，可以对S2-3硅片基底进行水洗，例如，使用去离子水或者蒸馏水等不含杂质的水进行清洗。

将所述S2-3硅片基底置于碱和H₂O₂混合水溶液中，去除有机物残留，得到S2-4硅片基底。

将所述S2-4硅片基底置于去离子水或者蒸馏水等不含杂质的水中进行清洗，以清洗掉硅片上残留的碱和H₂O₂。

将所述S2-4硅片基底置于HF和HCl混合水溶液中，去除表面氧化层和金属离子，得到S2-5硅片基底。

对S2-5硅片基底进行水洗，例如，使用去离子水或者蒸馏水等不含杂质的水进行清洗，以清洗掉硅片上残留的HF和HCl等酸液。

将所述S2-5硅片基底置于慢提拉槽中水洗，得到S2-6硅片基底；其中，所述水洗的温度为50℃-70℃，时间为10s-20min。

将所述S2-6硅片基底置于烘干槽中烘干，并加以氮气吹扫，烘干后取出，得到所述表面处理硅片。

与表面制绒处理不同的是，表面抛光处理是将所述S2-2硅片基底置于没有添加剂的碱溶液中，通过碱和硅的快速反应，避免晶向取向，达到抛光的目的。

本发明实施例通过对硅片基底进行表面抛光处理，可以增加硅片的内反射，提高光能的利用率。其中，图5示出了本发明实施例所述的一种表面抛光处理后的表面处理硅片的结构示意图。

所述表面刻蚀处理包括：

将所述硅片基底置于HF、HNO₃和水的混合溶液中进行刻蚀，当不需要刻蚀的面有掩膜保护时，可以采用槽式浸泡进行刻蚀；当不需要刻蚀的面无掩膜进行保护时，采用链式单面刻蚀，HF、HNO₃和水的混合溶液液面和滚轮平面齐平，硅片水平放置于滚轮上，上表面用水膜覆盖以保护不需要被刻蚀的上表面，下表面由滚轮传送至HF、HNO₃和水的混合溶液中。HNO₃将硅片氧化成 SiO₂，HF再跟SiO₂反应，去除表面的SiO₂，如此反复，起到刻蚀硅片的作用。然后得到S3-1硅片基底；其中，所述HF和所述HNO₃的浓度均为1％-20％、温度为20℃-50℃，持续时间为1-10min。

将所述S3-1硅片基底置于温度为30℃-60℃的去离子水中，去除残留的酸液，得到3-2硅片基底。

将所述S3-2硅片基底置于浓度为5％-50％、温度为20℃-60℃的氨水中，以除掉酸法刻蚀过程中硅片基底表面形成的多孔硅，得到S3-3硅片基底。

将所述S3-3硅片基底置于温度为30℃-60℃的去离子水中，去除表面的氨水残留，得到3-4硅片基底；

将所述S3-4硅片基底置于慢提拉槽中水洗，得到S3-5硅片基底；其中，所述水洗的温度为50℃-70℃，时间为10s-20min。

将所述S3-5硅片基底置于烘干槽中烘干，并加以氮气吹扫，烘干后取出，得到所述表面处理硅片。

本发明实施例通过对硅片基底进行表面刻蚀处理，可以去除扩散时绕扩到另一面的掺杂，酸法刻蚀去绕扩，最终形成刻蚀面。其中，图6示出了本发明实施例所述的一种表面刻蚀处理后的表面处理硅片的结构示意图。

本发明实施例中，以表面抛光处理为例，表面处理硅片30经过步骤102 后获得定域沉积硅片50，定域沉积硅片50经过步骤103后获得重掺杂定域沉积硅片60，重掺杂定域沉积硅片60经过步骤104处理后获得选择性掺杂结构硅片70。参照图7，示出了本发明实施例所述的定域沉积硅片的结构示意图。参照图8，示出了本发明实施例所述的重掺杂定域沉积硅片的结构示意图。参照图9，示出了本发明实施例所述的选择性掺杂结构硅片的结构示意图。

本发明实施例还提供了一种太阳能电池片，包括硅片，所述硅片上制备有根据上述实施例所述的太阳能电池选择性掺杂结构的制备方法制得的选择性掺杂结构；其中，制备方法的具体步骤和操作方法已经在前述实施例中进行了详细的描述，本实施例在此不再赘述。

本发明实施例提供的太阳能电池片，通过上述的太阳能电池选择性掺杂结构的制备方法在硅片上制备选择性掺杂结构，不会给太阳能电池单晶硅基底带来损伤和开压损失，有效地保证了电池的性能；并且不会引入其他杂质，使得电池性能不会因污染而受到影响，有利于持续生产；整个操作简单，适合大规模生产，不会造成过多的资源浪费。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。