背接触太阳能电池及其制备方法

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，特别是涉及一种背接触太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着PERC电池（钝化发射极和背面触电池）技术的不断挖掘与成熟，P型电池已经在逐步逼近其理论的转换效率，因此N型电池技术的发展成为了未来晶硅电池提效降本的关键途径。目前主流的N型电池技术主要有TOPCon（隧穿氧化层钝化接触电池）、HJT（异质结电池）和IBC（叉指背接触电池）等。

对于当前大规模量产的TOPCon电池，其特点是在背面的半导体衬底和金属电极之间叠加超薄隧穿层和掺杂多晶硅层，超薄遂穿层用于钝化衬底背表面，掺杂多晶硅层用于和金属电极之间形成欧姆接触。这种结构降低了背面金属接触区的载流子复合，提高了电池的开路电压和转换效率。为了进一步提高IBC电池的转换效率，钝化接触结构被应用到IBC电池上，即在背面P和N区的晶硅衬底和金属电极之间都叠加超薄隧穿层和掺杂多晶硅层，对金属接触区进行分别钝化接触，该接触结构可以提高IBC电池的开路电压，从而提高转换效率。

由于现有技术中的IBC电池背面的P、N区均采用钝化接触结构，现有主流技术采用沉积两次多晶硅，经过两次扩散对IBC电池背面的P、N区分别进行硼（B）扩散和磷（P）扩散工艺。由于B、P原子在Si中不同的固溶度导致两种原子本身的扩散温度存在差异，因此，导致现有技术在制备IBC电池时并不能精确地实现B、P原子分别在IBC电池背面的P、N区域扩散，并存在产能低成本高的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种背接触太阳能电池的制备方法。本发明的背接触太阳能电池的制备方法能够精确地实现B、P原子分别在IBC电池背面的P、N区域扩散，并且尽可能减少制程工艺步骤，提升产能降低成本。

本申请一实施例提供了一种背接触太阳能电池的制备方法。

一种背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

在半导体衬底的背面依次制备超薄隧穿层以及多晶硅层；

在所述多晶硅层的至少部分位置沉积硼硅玻璃层，所述硼硅玻璃层包括交替分布的第一极性区域以及第二极性区域；

对所述硼硅玻璃层的所述第一极性区域进行激光开槽至所述多晶硅层，形成图形化蚀刻区域；

采用硼磷共扩散工艺同时实现所述第一极性区域的掺杂形成第一掺杂层及第二极性区域的掺杂形成第二掺杂层；

蚀刻所述第一极性区域与所述第二极性区域的交界位置形成隔离区域；

蚀刻所述隔离区域至所述半导体衬底以使得所述第一极性区域所述第二极性区域形成物理隔离；以及

在所述第一极性区域与所述第二极性区域上分别制备第一电极与第二电极。

在其中一些实施例中，所述背接触太阳能电池的制备方法还包括如下步骤：

在制备超薄隧穿层以及多晶硅层之前，对所述半导体衬底进行抛光处理以去除所述半导体衬底的机械损伤。

在其中一些实施例中，在半导体衬底的背面依次制备超薄隧穿层以及多晶硅层时，采用化学气相沉积法，沉积温度范围500℃~600℃。

在其中一些实施例中，所述背接触太阳能电池的制备方法还满足下述条件中的至少一种：

（1）所述超薄隧穿层的厚度为0.5nm~5nm；

（2）所述超薄隧穿层为氧化硅层。

在其中一些实施例中，所述多晶硅层的厚度为50nm~500nm。

在其中一些实施例中，所述硼硅玻璃层的总厚度为30nm~300nm。

在其中一些实施例中，采用硼磷共扩散工艺同时实现所述第一极性区域的掺杂形成第一掺杂层及第二极性区域的掺杂形成第二掺杂层时，采用管式扩散炉通入磷源，硼磷共扩散工艺温度范围为850℃~1100℃。

在其中一些实施例中，对所述硼硅玻璃层的所述第一极性区域进行激光开槽至所述多晶硅层的深度为0nm~20nm。

在其中一些实施例中，蚀刻所述隔离区域至所述半导体衬底以使得所述第一极性区域所述第二极性区域形成物理隔离时，采用碱蚀刻工艺。

在其中一些实施例中，所述半导体衬底与所述第二掺杂层均为第一导电类型，所述超薄隧穿层、所述多晶硅层与所述第一掺杂层均为第二导电类型。

在其中一些实施例中，所述背接触太阳能电池的制备方法还包括如下步骤：

在蚀刻所述隔离区域至所述半导体衬底以使得所述第一极性区域所述第二极性区域形成物理隔离之后，以及在所述第一极性区域与所述第二极性区域上分别制备第一电极与第二电极之前，在所述半导体衬底的正面及背面分别制备钝化层以及减反射层。

本申请一实施例还提供了一种背接触太阳能电池。

一种背接触太阳能电池，采用上述的制备方法制备而成。

上述背接触太阳能电池的制备方法，采用硼磷共推工艺，仅需一次沉积超薄隧穿层和多晶硅层，在多晶硅层表面首先沉积硼源如硼硅玻璃层，利用激光刻蚀获得图形化蚀刻区域，采用一步法的硼磷共扩散工艺就可以在IBC电池背面的第一极性区域（P区）和第二极性区域（N区）分别进行B扩散和P扩散，同时实现IBC电池背面PN结和背表面场的形成。本发明仅需一次沉积超薄隧穿层和多晶硅层，采用硼磷共推的工艺不仅可以在P区、N区实现精准的硼磷扩散，还可以分别单独地调节硼磷扩散的深度、表面浓度和方阻。

进一步地，本发明通过湿法刻蚀工艺，同步实现第一极性区域（P区）和第二极性区域（N区）之间的隔离区域和半导体衬底正面背面的钝化层、减反射层的制备，大幅简化了工艺流程，提高电池生产效率，降低电池制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。

图1为本发明一实施例所述的背接触太阳能电池的制备方法示意图；

图2为本发明实施例1所述的背接触太阳能电池的制备方法中的步骤（1）~步骤（3）示意图；

图3为本发明实施例1所述的背接触太阳能电池的制备方法中的步骤（4）示意图；

图4为本发明一实施例所述的背接触太阳能电池的制备方法中的步骤（5）示意图；

图5为本发明一实施例所述的背接触太阳能电池的制备方法中的步骤（6）示意图；

图6为本发明一实施例所述的背接触太阳能电池的制备方法中的步骤（7）示意图；

图7为本发明一实施例所述的背接触太阳能电池的制备方法中的步骤（8）示意图；

图8为本发明一实施例所述的背接触太阳能电池的制备方法中的步骤（9）示意图。

附图标记说明

10、背接触太阳能电池；100、半导体衬底；200、超薄隧穿层；300、多晶硅层；400、硼硅玻璃层；510、第一极性区域；520、第二极性区域；610、第一掺杂层；620、第二掺杂层；700、隔离区域；800、钝化层；900、减反射层；1010、第一电极；1020、第二电极。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本文中，除非另有说明，各个反应步骤可以按照文中顺序进行，也可以不按文中顺序进行。例如，各个反应步骤之间可以包含其他步骤，而且反应步骤之间也可以适当调换顺序。这是技术人员根据常规知识和经验可以确定的。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请实施例提供一种背接触太阳能电池的制备方法，以解决现有技术在制备IBC电池时并不能精确地实现B、P原子分别在IBC电池背面的P、N区域扩散，并存在产能低成本高的问题。以下将结合附图对背接触太阳能电池的制备方法进行说明。

本申请实施例提供的背接触太阳能电池的制备方法，示例性的，请参阅图1所示，图1为本申请实施例提供的背接触太阳能电池的制备方法示意图。本申请的背接触太阳能电池的制备方法能够用于IBC电池制备用途，获得一种硼磷共扩散背接触太阳能电池。

为了更清楚的说明背接触太阳能电池的制备方法的结构，以下将结合附图对背接触太阳能电池的制备方法进行介绍。

示例性的，请参阅图1所示，图1为本申请实施例提供的背接触太阳能电池的制备方法示意图。

一种背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

在半导体衬底100的背面依次制备超薄隧穿层200以及多晶硅层300。

在多晶硅层300的至少部分位置沉积硼硅玻璃层400，硼硅玻璃层400包括交替分布的第一极性区域510以及第二极性区域520。

对硼硅玻璃层400的第一极性区域510进行激光开槽至多晶硅层300，形成图形化蚀刻区域。

采用硼磷共扩散工艺同时实现第一极性区域510的掺杂形成第一掺杂层610及第二极性区域520的掺杂形成第二掺杂层620。

蚀刻第一极性区域510与第二极性区域520的交界位置形成隔离区域700。

蚀刻隔离区域700至半导体衬底100以使得第一极性区域510第二极性区域520形成物理隔离。

在第一极性区域510与第二极性区域520上分别制备第一电极1010与第二电极1020。

在其中一些实施例中，背接触太阳能电池的制备方法还包括如下步骤：

在制备超薄隧穿层200以及多晶硅层300之前，对半导体衬底100进行抛光处理以去除半导体衬底100的机械损伤。

在其中一些实施例中，在半导体衬底100的背面依次制备超薄隧穿层200以及多晶硅层300时，采用化学气相沉积法，沉积温度范围500℃~600℃。

在其中一些实施例中，超薄隧穿层200的厚度为0.5nm~5nm。

在其中一些实施例中，超薄隧穿层200为氧化硅层。

在其中一些实施例中，多晶硅层300的厚度为50nm~500nm。

在其中一些实施例中，硼硅玻璃层400总厚度为30nm~300nm。

在其中一些实施例中，采用硼磷共扩散工艺同时实现第一极性区域510的掺杂形成第一掺杂层610及第二极性区域520的掺杂形成第二掺杂层620时，采用管式扩散炉通入磷源，硼磷共扩散工艺温度范围为850℃~1100℃。

在其中一些实施例中，第一掺杂层610的深度为10nm~450nm。

在其中一些实施例中，第二掺杂层620的深度为10nm~450nm。

在其中一些实施例中，对硼硅玻璃层400的第一极性区域510进行激光开槽至多晶硅层300的深度为0nm~20nm。

在其中一些实施例中，蚀刻隔离区域700至半导体衬底100以使得第一极性区域510第二极性区域520形成物理隔离时，采用碱蚀刻工艺。

在其中一些实施例中，半导体衬底100与第二掺杂层620均为第一导电类型，超薄隧穿层200、多晶硅层300与第一掺杂层610均为第二导电类型。

在其中一些实施例中，背接触太阳能电池的制备方法还包括如下步骤：

在蚀刻隔离区域700至半导体衬底100以使得第一极性区域510第二极性区域520形成物理隔离之后，以及在第一极性区域510与第二极性区域520上分别制备第一电极1010与第二电极1020之前，在半导体衬底100的正面及背面分别制备钝化层800以及减反射层900。本发明通过湿法刻蚀工艺，同步实现第一极性区域510（P区）和第二极性区域520（N区）之间的隔离区域700和半导体衬底100正面、背面的钝化层800、减反射层900的制备，大幅简化了工艺流程，提高电池生产效率，降低电池制造成本。

本申请一实施例还提供了一种背接触太阳能电池10。

一种背接触太阳能电池10，采用上述的制备方法制备而成。

实施例1

本实施例提供了一种背接触太阳能电池10。本实施例的背接触太阳能电池10采用下述的制备方法制备得到。

本实施例的背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

（1）对第一导电类型的半导体衬底100进行抛光处理以去除半导体衬底100的机械损伤。

（2）采用化学气相沉积法在温度范围550℃条件下，在半导体衬底100的背面依次制备第二导电类型的氧化硅层作为超薄隧穿层200，以及在超薄隧穿层200上制备第二导电类型的多晶硅层300。述超薄隧穿层200的厚度为1.5nm。多晶硅层300的厚度为100nm。

（3）在多晶硅层300的至少部分位置沉积硼硅玻璃层400，参见图2所示，硼硅玻璃层400包括交替分布的第一极性区域510以及第二极性区域520。硼硅玻璃层400的表面含有部分氧化层。硼硅玻璃层400总厚度（包含了部分氧化层的厚度）为100nm。

（4）参见图3所示，对硼硅玻璃层400的第一极性区域510进行激光开槽至多晶硅层300的深度为10nm，形成图形化蚀刻区域。

（5）参见图4所示，采用管式扩散炉通入磷源，采用硼磷共扩散工艺在1000℃条件下，同时实现第一极性区域510的掺杂形成第二导电类型的第一掺杂层610及第二极性区域520的掺杂形成第一导电类型的第二掺杂层620。

（6）参见图5所示，蚀刻第一极性区域510与第二极性区域520的交界位置形成隔离区域700。

（7）参见图6所示，采用碱蚀刻工艺，蚀刻隔离区域700至半导体衬底100以使得第一极性区域510第二极性区域520形成物理隔离。

（8）参见图7所示，在半导体衬底100的正面及背面分别制备钝化层800以及减反射层900。

（9）参见图8所示，在第一极性区域510制备延伸至第一掺杂层610的第一电极1010；在第二极性区域520上制备延伸至第二掺杂层620的第二电极1020。

对实施例1制备得到的背接触太阳能电池10进行性能测试，测试结果如表1所示。

实施例2

本实施例提供了一种背接触太阳能电池10。本实施例的背接触太阳能电池10采用下述的制备方法制备得到。

本实施例的背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

（1）对第一导电类型的半导体衬底100进行抛光处理以去除半导体衬底100的机械损伤。

（2）采用化学气相沉积法在温度范围500℃条件下，在半导体衬底100的背面依次制备第二导电类型的氧化硅层作为超薄隧穿层200，以及在超薄隧穿层200上制备第二导电类型的多晶硅层300。述超薄隧穿层200的厚度为1nm。多晶硅层300的厚度为50nm。

（3）在多晶硅层300的至少部分位置沉积硼硅玻璃层400，硼硅玻璃层400包括交替分布的第一极性区域510以及第二极性区域520。硼硅玻璃层400的表面含有部分氧化层。硼硅玻璃层400总厚度（包含了部分氧化层的厚度）为200nm。

（4）对硼硅玻璃层400的第一极性区域510进行激光开槽至多晶硅层300的深度为5nm，形成图形化蚀刻区域。

（5）采用管式扩散炉通入磷源，采用硼磷共扩散工艺在900℃条件下，同时实现第一极性区域510的掺杂形成第二导电类型的第一掺杂层610及第二极性区域520的掺杂形成第一导电类型的第二掺杂层620。

（6）蚀刻第一极性区域510与第二极性区域520的交界位置形成隔离区域700。

（7）采用碱蚀刻工艺，蚀刻隔离区域700至半导体衬底100以使得第一极性区域510第二极性区域520形成物理隔离。

（8）在半导体衬底100的正面及背面分别制备钝化层800以及减反射层900。

（9）在第一极性区域510制备延伸至第一掺杂层610的第一电极1010；在第二极性区域520上制备延伸至第二掺杂层620的第二电极1020。

对实施例2制备得到的背接触太阳能电池10进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1

综上，上述背接触太阳能电池的制备方法，采用硼磷共推工艺，仅需一次沉积超薄隧穿层200和多晶硅层300，在多晶硅层300表面首先沉积硼源如硼硅玻璃层400，利用激光刻蚀获得图形化蚀刻区域，采用一步法的硼磷共扩散工艺就可以在IBC电池背面的第一极性区域510（P区）和第二极性区域520（N区）分别进行B扩散和P扩散，同时实现IBC电池背面PN结和背表面场的形成。本发明仅需一次沉积超薄隧穿层200和多晶硅层300，采用硼磷共推的工艺不仅可以在P区、N区实现精准的硼磷扩散，通过调节硼硅玻璃层中的硼源含量以及硼磷共推工艺中硼扩的推进温度和推进时间，可以调节硼扩散的深度、表面浓度和方阻；通过调节磷源流量、磷扩推进和氧化温度以及时间，可以调节磷扩散的深度、表面浓度和方阻。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。