一種硅片的硼摻雜方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅片的硼摻雜方法，包括如下步驟：(1)在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑；然后將表面已含有含硼摻雜劑的硅片送入加熱爐管，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理；(2)通入氧氣或氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，在步驟(1)的溫度下進(jìn)行恒溫氧化；(3)降溫至800~890℃，在步驟(2)的氣氛下再次進(jìn)行氧化處理；(4)停止通入氧氣，降溫，出舟。本發(fā)明的整個(gè)方法只需進(jìn)行熱處理、高溫氧化和第二次氧化（低溫氧化）即可，且可以在加熱爐管中一次性完成，避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要進(jìn)行2次加熱爐管的啟閉以及清洗去除硼硅玻璃和鈍化的步驟，從而大大簡(jiǎn)化了工藝步驟和工藝時(shí)間，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
【專利說(shuō)明】-種硅片的硼摻雜方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種硅片的硼摻雜方法，用于制備硅片的PN結(jié)，屬于太陽(yáng)能電池技術(shù) 領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽(yáng)能無(wú)疑是一種最清 潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽(yáng)能發(fā)電裝置又稱為太陽(yáng)能電池或光伏電池，可以將 太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，其發(fā)電原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，晶體硅太陽(yáng)電池的制造流程如下：表面清洗及織構(gòu)化、擴(kuò)散制結(jié)、清 洗刻蝕去邊、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)形成歐姆接觸、測(cè)試。上述這種商業(yè)化的晶體硅 電池制造技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低，適合工業(yè)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。其中， 擴(kuò)散制結(jié)工藝作為晶體硅太陽(yáng)電池的核心技術(shù)，其目的是形成與基體導(dǎo)電類型相反的發(fā)射 區(qū)，從而形成PN結(jié)。在擴(kuò)散制結(jié)工序中，硼擴(kuò)散是一種常規(guī)的方法?，F(xiàn)有技術(shù)中，在硅中 摻雜硼原子的方式通常有以下三種：（1)第一種是通過(guò)熱擴(kuò)散的方式，在擴(kuò)散爐高溫?zé)釄?chǎng) 中，通入一定量的含硼元素的氣體（比如三溴化硼）和氧氣，經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)沉積在硅表面 并熱擴(kuò)散形成摻雜；（2)第二種是將含有硼元素的摻雜劑（漿料或者液體）涂布或印刷在 硅片表面，通過(guò)高溫?zé)狎?qū)入硅片內(nèi)，以形成摻雜；（3)第三種是通過(guò)離子注入將含硼原子的 離子團(tuán)注入硅片內(nèi)，再經(jīng)過(guò)高溫處理。其中，對(duì)于第二種方式，目前的常規(guī)工藝如下：（1) 在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑；然后將表面已含有含硼摻雜劑的硅片送入加熱爐管，加熱到 90(n〇00°C，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理，在硅片表面形成硼摻雜；（2)通入氧氣或者氮?dú)馀c 氧氣的混合氣體，在步驟（1)的溫度下進(jìn)行恒溫氧化，將表面的富含硼的一層硅氧化成含 硼的二氧化硅層（通常稱為硼硅玻璃）；（3)降溫，出舟；（4)清洗去除上述二氧化硅層（即 硼娃玻璃），其可以米用氫氟酸；（5)在娃片表面進(jìn)行鈍化處理，具體的，在摻雜硼的娃片 表面生長(zhǎng)或沉積一層或多層介質(zhì)層，這是為了提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0004] 由上可見，上述技術(shù)方案需要進(jìn)行熱處理、高溫氧化、清洗、鈍化等四步，步驟繁多 而復(fù)雜。尤其是最后的鈍化處理步驟，有時(shí)候需要再次進(jìn)入加熱爐管進(jìn)行鈍化，即該方法有 時(shí)候需要進(jìn)行2次加熱爐管的啟閉，不僅操作時(shí)間較長(zhǎng)，而且成本較高。
[0005] 另一方面，在上述硼擴(kuò)散的技術(shù)方案中，在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑的過(guò)程中，由 于含硼摻雜劑通常含有機(jī)溶劑（如一些醇、醚等雜質(zhì)），在進(jìn)入高溫?zé)崽幚頃r(shí)會(huì)引入這些有 機(jī)雜質(zhì)，使得這些雜質(zhì)進(jìn)入硅片，進(jìn)而降低了硅片的質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種硅片的硼摻雜方法。
[0007] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種硅片的硼摻雜方法，包括如 下步驟： (1)在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑；然后將表面已含有含硼摻雜劑的硅片送入加熱爐 管，加熱到90(n〇00°C，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理，在硅片表面形成硼摻雜； (2) 通入氧氣或氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，在步驟（1)的溫度下進(jìn)行恒溫氧化； (3) 降溫至80(T89(TC，在步驟⑵的氣氛下再次進(jìn)行氧化處理，時(shí)間為ΚΓ40分鐘； (4) 停止通入氧氣，降溫，出舟。
[0008] 上文中，所述步驟（1)是現(xiàn)有技術(shù)，其中，在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑的方法可以 是：將含有硼元素的摻雜劑（漿料或者液體）涂布或印刷在硅片表面。
[0009] 所述步驟（2)是現(xiàn)有技術(shù)，簡(jiǎn)稱為高溫氧化，其目的是將硅片表面的富含硼的一 層硅氧化成含硼的二氧化硅層。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述步驟（2)中，氣體總流量為5~50升/分鐘，其中氧氣所占的 體積比為20?100%。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中，降溫至82(T880°C，再次進(jìn)行氧化處理。
[0012] 上述技術(shù)方案中，在步驟（1)之前，將表面已含有含硼摻雜劑的硅片送入加熱爐 管；先加熱到70(T850°C，通入氮?dú)夂脱鯕?，進(jìn)行預(yù)氧化，時(shí)間為ΚΓ40分鐘。該步驟的實(shí)質(zhì) 是：在加熱爐管內(nèi)，先將溫度加熱到一個(gè)較低的范圍，先進(jìn)行預(yù)氧化；然后再升溫至熱處理 的溫度（90(n〇0(TC )。該步驟的目的是去除硅片上的殘余有機(jī)雜質(zhì)，從而防止有機(jī)雜質(zhì)在 高溫下會(huì)進(jìn)入硅片而對(duì)硅片的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
[0013] 本發(fā)明的機(jī)理如下：硅片在步驟（2)的恒溫氧化后會(huì)形成硼硅玻璃層，其中含有 濃度較高的硼原子；該層化學(xué)性質(zhì)不夠穩(wěn)定，易潮解，因此現(xiàn)有技術(shù)中要將其去除并另外生 長(zhǎng)鈍化層。本發(fā)明中，采用步驟（3)進(jìn)行的降溫氧化，一方面通過(guò)額外生長(zhǎng)的氧化層，有效 地稀釋硼硅玻璃中硼的含量；另一方面可抑制硅中的硼繼續(xù)向硼硅玻璃擴(kuò)散；因而可獲得 較好的穩(wěn)定性與表面鈍化效果。
[0014] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1、 本發(fā)明開發(fā)了一種新的硅片的硼摻雜方法，整個(gè)方法只需進(jìn)行熱處理、高溫氧化和 第二次氧化(低溫氧化）即可，且可以在加熱爐管中一次性完成，避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要進(jìn) 行2次加熱爐管的啟閉以及清洗去除硼硅玻璃和鈍化的步驟，從而大大簡(jiǎn)化了工藝步驟和 工藝時(shí)間，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義； 2、 實(shí)驗(yàn)證明，采用本發(fā)明的方法可以獲得良好電性能的硼擴(kuò)電池片，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 本發(fā)明制得的硼擴(kuò)電池片在開路電壓和轉(zhuǎn)換效率方面具有更好的效果，取得了意想不到的 技術(shù)效果； 3、 本發(fā)明在進(jìn)入高溫?zé)崽幚碇?，先?0(T85(TC下進(jìn)行預(yù)氧化，可以較好的去除硅 片上的殘余有機(jī)雜質(zhì)，從而防止有機(jī)雜質(zhì)在1?溫下會(huì)進(jìn)入娃片；進(jìn)一步提1? 了電池片的性 能； 4、 本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行，成本較低，適于推廣應(yīng)用。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。
[0016] 實(shí)施例一： 一種硅片的硼摻雜方法，包括如下步驟： (1)在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑；然后將表面已含有含硼摻雜劑的硅片送入加熱爐 管，加熱到950°C，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理，在硅片表面形成硼摻雜； (2) 停止通入氮?dú)?，通入氧氣，在步驟（1)的溫度下進(jìn)行恒溫氧化；氧氣的流量為20升 /分鐘； (3) 降溫至860°C，再次進(jìn)行氧化處理，時(shí)間為30分鐘；氧氣的流量為20升/分鐘； (4) 停止通入氧氣，降溫，出舟。
[0017] 實(shí)施例二： 一種硅片的硼摻雜方法，包括如下步驟： (1) 在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑；然后將表面已含有含硼摻雜劑的硅片送入加熱爐 管，先加熱到70(T85(TC，通入氮?dú)夂脱鯕?，進(jìn)行預(yù)氧化，時(shí)間為20分鐘； 然后，繼續(xù)升溫至950°C，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理，在硅片表面形成硼摻雜； (2) 在步驟（1)的溫度下，通入氮?dú)馀c氧氣的混合氣體進(jìn)行恒溫氧化；氣體總流量為 40升/分鐘，其中氧氣的流量為30升/分鐘； (3) 降溫至860°C，再次進(jìn)行氧化處理，時(shí)間為40分鐘； (4) 停止通入氧氣，降溫，出舟。
[0018] 對(duì)比例一 一種硅片的硼摻雜方法，包括如下步驟： (1) 在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑；然后將表面已含有含硼摻雜劑的硅片送入加熱爐 管，加熱到950°c，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理，在硅片表面形成硼摻雜； (2) 停止通入氮?dú)?，通入氧氣，在步驟（1)的溫度下進(jìn)行恒溫氧化；氧氣的流量為20升 /分鐘； 將表面的富含硼的一層硅氧化成含硼的二氧化硅層（通常稱為硼硅玻璃）； (3) 降溫，出舟； (4) 采用氫氟酸清洗去除上述二氧化硅層（即硼硅玻璃）； (5) 在硅片表面進(jìn)行鈍化處理，具體如下：將上述步驟獲得的電池片送入加熱爐管，力口 熱到950°C，在氧氣氣氛下進(jìn)行恒溫氧化20分鐘，在其表面形成氧化硅層（即鈍化層）； (6) 降溫，出舟。
[0019] 然后，將上述實(shí)施例和對(duì)比例獲得的電池片進(jìn)行電性能檢測(cè)，結(jié)果如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種硅片的硼摻雜方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 在硅片表面設(shè)置含硼摻雜劑；然后將表面已含有含硼摻雜劑的硅片送入加熱爐 管，加熱到90(n〇00°C，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理，在硅片表面形成硼摻雜； (2) 通入氧氣或氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，在步驟（1)的溫度下進(jìn)行恒溫氧化； (3) 降溫至80(T89(TC，在步驟（2)的氣氛下再次進(jìn)行氧化處理，時(shí)間為ΚΓ40分鐘； (4) 停止通入氧氣，降溫，出舟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（2)中，氣體總流量為5~50升/ 分鐘，其中氧氣所占的體積比為2(Γ 100%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（3)中，降溫至82(T880°C，再次 進(jìn)行氧化處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟（1)之前，將表面已含有含硼摻雜 劑的硅片送入加熱爐管；先加熱到70(T850°C，通入氮?dú)夂脱鯕?，進(jìn)行預(yù)氧化，時(shí)間為ΚΓ40 分鐘。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104269466SQ201410521455
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】吳堅(jiān), 王栩生 申請(qǐng)人:蘇州阿特斯陽(yáng)光電力科技有限公司, 鹽城阿特斯協(xié)鑫陽(yáng)光電力科技有限公司