專利名稱：一種晶體硅太陽(yáng)電池選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種晶體硅選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池的制作方法，尤其是涉及一種晶體硅太陽(yáng)電池選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，有利于形成完美的選擇性發(fā)射極。
背景技術(shù)：
隨著光伏行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈和市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)光伏產(chǎn)品的迫切要求，提升太陽(yáng)電池效率，成為了太陽(yáng)電池技術(shù)革新的首要任務(wù)。一種脫胎于常規(guī)電池技術(shù)的選擇性發(fā)射極技術(shù)在已經(jīng)受到業(yè)內(nèi)的廣泛重視，而且在部分技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)中實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，并產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。選擇性發(fā)射極電池技術(shù)的核心是選擇性發(fā)射極的制備。與常規(guī)發(fā)射極結(jié)構(gòu)相比，選擇性發(fā)射極具有電極區(qū)域重?fù)诫s和有效受光區(qū)域輕摻雜的特點(diǎn)。藉此，一方面降低電極接觸電阻，以提升填充因子；另一方面降低發(fā)射極區(qū)域復(fù)合和發(fā)射極飽和暗電流，從而提高開路電壓和短路電流?，F(xiàn)如今，制備選擇性發(fā)射極的方法有很多，如激光刻槽掩膜法，激光摻雜法，化學(xué)掩膜反腐蝕法，印刷納米硅墨法，印刷磷漿法等等。但是，這些方法或是存在著高溫處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起襯底質(zhì)量衰退，高能量激光易誘導(dǎo)晶格損傷，化學(xué)腐蝕均勻性難以控制，磷源易揮發(fā)等技術(shù)問(wèn)題；或是存在技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)用和輔料價(jià)格較高的成本問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，有利于形成完美的選擇性發(fā)射極，并且不需要付出高昂的成本。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是:
一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，包含:預(yù)沉積、去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層和推進(jìn)三個(gè)步驟，其中:
預(yù)沉積:在一定的溫度條件下，在P0C13、02和N2混合氣體的氛圍中，使已清洗制絨的P型娃片表面形成一定厚度的磷娃玻璃層和磷含量低的n+型層發(fā)射極；
去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層:依據(jù)選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)化學(xué)腐蝕的方法，將完成預(yù)沉積的硅片中需輕摻雜區(qū)域的磷硅玻璃層去除；
推進(jìn):在較高的溫度條件下，將已去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層的硅片置于N2單一氣體或O2和N2混合氣體的氛圍中，去除磷硅玻璃層區(qū)域在沒(méi)有磷源補(bǔ)充的情況下，進(jìn)行磷原子再分布，實(shí)現(xiàn)輕摻雜；保留磷硅玻璃層區(qū)域以磷硅玻璃層為磷源，繼續(xù)進(jìn)行磷原子的擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)重?fù)诫s。所述的預(yù)沉積步驟中，溫度條件為78(T820°C，持續(xù)時(shí)間為l(T20min，通過(guò)調(diào)節(jié)攜源氣體POCl3-N2、反應(yīng)氣體O2的各自流量，使磷硅玻璃層的厚度為2(T40nm，發(fā)射極的表面磷原子濃度為1\1021 5父10270113，摻雜深度為150nnT250nm。
所述去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層步驟中，化學(xué)腐蝕方案一是:按選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)印刷或噴涂打印一層抗蝕劑于重?fù)诫s區(qū)域表面上，然后將硅片置于腐蝕溶液中一段時(shí)間，通過(guò)腐蝕溶液將沒(méi)有抗蝕劑保護(hù)的需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層去除，再將抗蝕劑用有機(jī)溶液清洗剝離。所采用的抗蝕劑主要成分為高分子聚合物。所采用的有機(jī)溶液一般為乙醇等醇類溶劑。所采用的腐蝕溶液只與磷硅玻璃發(fā)生反應(yīng)，而不與硅基體發(fā)生反應(yīng)。所述去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層步驟中，化學(xué)腐蝕方案二是:按選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)印刷或噴涂打印一層酸性腐蝕劑于輕摻雜區(qū)域硅片表面上，通過(guò)酸性腐蝕劑將需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層去除，再將硅片置于低濃度堿性清洗溶液中一段時(shí)間，以便將腐蝕劑去除。所采用的酸性腐蝕劑的主要成分為磷酸或氟化氫銨。所采用的酸性腐蝕劑只與磷硅玻璃發(fā)生反應(yīng)，而不與硅基體發(fā)生反應(yīng)。所述推進(jìn)步驟中，溫度條件為83(T870°C，持續(xù)時(shí)間為l(T30min，形成輕摻雜區(qū)域的表面磷原子濃度為5X IO19IX 102°/cm3，摻雜深度為300nnT400nm ;形成重?fù)诫s區(qū)域的表面磷原子濃度為4\102° 6父10270113，摻雜深度為500nnT700nm。作為一種優(yōu)選，在所述的預(yù)沉積步驟中，O2與POCl3-N2的流量比例為2 3:5之間。作為一種優(yōu)選，在所述化學(xué)腐蝕方案一中，采用的腐蝕溶液為1°/Γ5%的低濃度HF溶液，腐蝕時(shí)間為5 10min。本發(fā)明中，晶體硅選擇性發(fā)射極的制作采用先預(yù)沉積，再去除輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃，最后推進(jìn)的方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
與現(xiàn)有的腐蝕發(fā)射極形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的技術(shù)不同，本發(fā)明在預(yù)沉積完成后，通過(guò)化學(xué)腐蝕方法只將輕摻雜區(qū)域的磷硅玻璃層去除，而不對(duì)發(fā)射極產(chǎn)生腐蝕。前者易因腐蝕的不均勻而引起發(fā)射極區(qū)域性不均勻，而本發(fā)明可以避免這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)。前者易因腐蝕溶液的濃度變化而不易控制，而本發(fā)明只需完全去除輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃，易于控制。因此，本發(fā)明提出的技 術(shù)更易穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)完美的選擇性發(fā)射極。另外，所采用包括抗蝕劑和腐蝕劑在內(nèi)的輔料都是常規(guī)的電子工業(yè)材料，成本相對(duì)較低。


圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
預(yù)沉積后的發(fā)射極磷原子摻雜曲線。圖2為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
預(yù)沉積后的前表面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中3為P型硅襯底，2為n+型發(fā)射極，I為磷硅玻璃層。圖3為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
去除輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層后的前表面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中3為P型硅襯底，2為n+型發(fā)射極，4為保留的磷硅玻璃區(qū)域。圖4為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
推進(jìn)后的發(fā)射極磷原子摻雜曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:
如圖2所示，3為P型硅襯底，2為n+型發(fā)射極，I為磷硅玻璃層。P型硅襯底3經(jīng)常規(guī)工藝進(jìn)行硅片清洗、制絨后，于擴(kuò)散爐管內(nèi)，升溫至800°C，然后通入O2和POCl3-N2，流量分別為500sccm和IOOOsccm,持續(xù)預(yù)沉積20min,得到90 Ω/o左右的n+型發(fā)射極2。以2.1mm為間距，0.2mm為寬度，噴涂耐酸抗蝕劑于硅片表面上。然后將硅片置于5% HF溶液中，浸泡7min以將沒(méi)有抗蝕劑保護(hù)的需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層I去除，再將抗蝕劑用乙醇溶液清洗剝離。去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層后的前表面結(jié)構(gòu)如圖3，其中4為保留的磷硅玻璃區(qū)域。硅片在吹干之后，在830°C的N2保護(hù)氛圍中推進(jìn)25min，完成保留磷硅玻璃區(qū)域的重?fù)诫s，同時(shí)完成去除磷硅玻璃區(qū)域的輕摻雜再分布，形成選擇性發(fā)射極。硅片在預(yù)沉積后的發(fā)射極磷原子摻雜曲線如圖1所示；推進(jìn)后的發(fā)射極磷原子摻雜曲線如圖4所示。后續(xù)依次通過(guò)去除磷硅玻璃及邊緣隔離、沉積SiNx:H介質(zhì)膜、電極印刷及燒結(jié)等工藝完成太陽(yáng)電池的制作。實(shí)施例2:
如圖2所示，3為P型硅襯底，2為η.型發(fā)射極，I為磷硅玻璃層。P型硅襯底3經(jīng)常規(guī)工藝進(jìn)行硅片清洗、制絨后，于擴(kuò)散爐管內(nèi)，升溫至810°C，然后通入O2和POCl3-N2，流量分別為550sccm和IOOOsccm,持續(xù)預(yù)沉積15min,得到100 Ω/o左右的n+型發(fā)射極2。以
0.25mm為間距，2.05mm為寬度，絲網(wǎng)印刷含磷酸的酸性腐蝕漿料于硅片表面上。然后將硅片置于350°C的烘干爐中，烘干時(shí)間90s，使腐蝕漿料下方的磷硅玻璃徹底被反應(yīng)去除。隨后，將硅片置于40°C的0.l%NaOH溶液中，超聲清洗90s，以將腐蝕漿料去除。去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層后的前表面結(jié)構(gòu)如圖3，其中4為保留的磷硅玻璃區(qū)域。硅片在吹干之后，在850°C的N2保護(hù)氛圍中推進(jìn)20min，完成保留磷硅玻璃區(qū)域的重?fù)诫s，同時(shí)完成去除磷硅玻璃區(qū)域的輕摻雜再分布，形成選擇性發(fā)射極。硅片在預(yù)沉積后的發(fā)射極磷原子摻雜曲線如圖1所示；推進(jìn)后的發(fā)射極磷原子摻雜曲線如圖4所示。后續(xù)依次通過(guò)去除磷硅玻璃及邊緣隔離、沉積SiNx:H介質(zhì)膜、電極印刷及燒結(jié)等工藝完成太陽(yáng)電池的制作。
權(quán)利要求
1.一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是所述方法包括預(yù)沉積，去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層和推進(jìn)三個(gè)步驟，其中: 預(yù)沉積:在一定的溫度條件下，在P0C13、02和N2混合氣體的氛圍中，使已清洗制絨的P型娃片表面形成一定厚度的磷娃玻璃層和磷含量低的n+型層發(fā)射極； 去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層:依據(jù)選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)化學(xué)腐蝕的方法，將完成預(yù)沉積的硅片中需輕摻雜區(qū)域的磷硅玻璃層去除； 推進(jìn):在較高的溫度條件下，將已去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層的硅片置于N2單一氣體或O2和N2混合氣體的氛圍中，去除磷硅玻璃層區(qū)域在沒(méi)有磷源補(bǔ)充的情況下，進(jìn)行磷原子再分布，實(shí)現(xiàn)輕摻雜；保留磷硅玻璃層區(qū)域以磷硅玻璃層為磷源，繼續(xù)進(jìn)行磷原子的擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)重?fù)诫s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在所述的預(yù)沉積步驟中，溫度條件為78(T820°C，持續(xù)時(shí)間為l(T20min，通過(guò)調(diào)節(jié)攜源氣體POCl3-N2、反應(yīng)氣體O2的各自流量，使磷硅玻璃層的厚度為2(T40nm，發(fā)射極的表面磷原子濃度為1\1021 5父10270113，摻雜深度為150nnT250nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層步驟中，化學(xué)腐蝕方案可以是:按選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)印刷或噴涂打印一層抗蝕劑于重?fù)诫s區(qū)域表面上，然后將硅片置于腐蝕溶液中一段時(shí)間，通過(guò)腐蝕溶液將沒(méi)有抗蝕劑保護(hù)的需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層去除，再將抗蝕劑用有機(jī)溶液清洗剝離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層步驟中，化學(xué)腐蝕的方法是:按選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)印刷或噴涂打印一層酸性腐蝕劑于輕摻雜區(qū)域表面上，通過(guò)酸性腐蝕劑將需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層去除，再將腐蝕劑用低濃度堿性溶液清洗去除。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述推進(jìn)步驟中，溫度條件為83(T870°C，持續(xù)時(shí)間為l(T30min，形成輕摻雜區(qū)域的表面磷原子濃度為5X IO19IX 102°/cm3，摻雜深度為300nnT400nm ;形成重?fù)诫s區(qū)域的表面磷原子濃度為4\102° 6父10270113，摻雜深度為 500nnT700nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述O2與POCl3-N2的流量比為2 3:5。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的腐蝕溶液只與磷硅玻璃發(fā)生反應(yīng)，而不與硅基體發(fā)生反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的腐蝕溶液為1% 5%的低濃度HF溶液，腐蝕時(shí)間為5 lOmin。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種晶體硅選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的酸性腐蝕劑只與磷硅玻璃發(fā)生反應(yīng)，而不與硅基體發(fā)生反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽(yáng)電池選擇性發(fā)射極的實(shí)現(xiàn)方法，包括預(yù)沉積、去除需輕摻雜區(qū)域磷硅玻璃層和推進(jìn)三個(gè)步驟，其中通過(guò)預(yù)沉積，在p型硅片表面形成一層磷硅玻璃和磷含量低的n+型發(fā)射極；再通過(guò)化學(xué)腐蝕的方法，將需輕摻雜區(qū)域的磷硅玻璃層去除；最后通過(guò)高溫推進(jìn)，去除磷硅玻璃層區(qū)域發(fā)射極完成磷原子再分布，實(shí)現(xiàn)輕摻雜，而保留磷硅玻璃層區(qū)域發(fā)射極完成磷原子繼續(xù)推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)重?fù)诫s，從而形成選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過(guò)化學(xué)腐蝕只將輕摻雜區(qū)域的磷硅玻璃層去除，而不破壞發(fā)射極，易于控制，而且保證發(fā)射極的均勻性好，形成的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)完美，有利于穩(wěn)定獲得效率高的選擇性發(fā)射極電池。
文檔編號(hào)H01L31/18GK103151428SQ20131009745
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者廖明墩, 吳曉鐘, 沈艷, 王學(xué)林, 劉自龍 申請(qǐng)人:浙江晶科能源有限公司