本發(fā)明涉及一種摻雜方法，特別是涉及一種雙面電池的摻雜方法。

背景技術：

雙面電池是指可雙面接收太陽光的太陽能電池，因其結構簡單且具有相對較高的光電轉換效率而廣受關注。目前比較常用的雙面電池的摻雜結構的工藝為雙面擴散。先對硅片進行第一導電類型摻雜元素的摻雜擴散(例如正面需要第一導電類型摻雜)，但是在擴散過程中硅片的所有表面都暴露于第一導電類型摻雜源的作用下，這樣需要在該次擴散之后拋光硅片的背面以去除背面的第一導電類型摻雜層，還需刻蝕硅片的邊緣以除去進入硅片側壁的第一導電類型摻雜元素。之后，保護好硅片的正面，再進行第二次的第二導電類型摻雜元素的擴散以在硅片的背面中形成第二導電類型摻雜層。

這種工藝存在以下缺陷：為了增加太陽光的利用率，較為理想的雙面電池的正面和背面都能保留絨面，但是在雙面擴散的工藝中由于背面拋光使得背面的絨面不復存在，從而從一定程度上降低了對太陽光的利用率。再者，因為擴散并無方向性，在第二次擴散之前，必須在正面設置保護層來保護已經形成的第一導電類型摻雜層，在完成第二次擴散之后再去除該保護層。而且二次擴散需要分開進行，硅片要經過二次高溫工藝，不僅會影響最終的電池性能，還增加了生產成本。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中摻雜雙面電池結構時有兩道熱工藝且背面絨面難以保留的缺陷，提供一種僅有一道熱工藝且能保留背面絨面的摻雜方法。

本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種雙面電池的摻雜方法，其特點在于，包括以下步驟：

s1：對硅襯底雙面制絨，該硅襯底具有第一表面以及與該第一表面相對的第二表面；

s2：對該硅襯底的第一表面進行磷離子注入，注入劑量至少為2.5e15/cm²；

s3：通過背靠背擴散的方式對該硅襯底的第二表面進行硼擴散以在第二表面?zhèn)鹊墓枰r底中形成硼摻雜層，同時第一表面?zhèn)鹊牧妆煌七M至硅襯底中形成磷摻雜層，其中硼擴散溫度在850℃-1000℃；

s4：蝕刻去除擴散過程中形成于硅襯底側壁中的硼。

經過試驗發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明工藝制得的摻雜結構的兩個表面的絨面都能較好地被保留，且通過磷離子注入和背靠背擴散的結合，第一表面和第二表面的摻雜濃度都較為理想，第一表面幾乎沒有硼進入或者僅有少量硼進入，由該摻雜結構制得的雙面電池的背面效率和正面效率相當接近，背面效率為正面效率的95％以上。

優(yōu)選地，步驟s3中硼擴散之前或者硼擴散的同時包括以下步驟：在擴散爐中通氧氣，流量為1-15slm(標準升每分鐘，標準狀態(tài)是0℃，一個標準大氣壓下)。

優(yōu)選地，步驟s4之后包括以下步驟：去除擴散過程中形成的硼硅玻璃和氧化層。

在該技術方案中，會在硅襯底的表面形成氧化層，如此可以在不影響第二表面硼摻雜的情況下防止硼進入硅襯底的第一表面。經過試驗可知，第一表面的方阻在20-40ω/□左右，可知第一表面中幾乎沒有硼的進入。

優(yōu)選地，步驟s4之后包括以下步驟：采用回蝕試劑去除硼擴散過程中形成于第一表面上的硼擴散層并且保留絨面。

優(yōu)選地，該回蝕試劑用于去除1nm-50nm的硼擴散層。

在這一技術方案中，可能會有少量的硼進入第一表面，通過回蝕來去除可能摻有硼的硅層，來保證第一表面能夠獲得理想的方阻。由于回蝕的硅層 在納米數(shù)量級，而絨面一般在微米數(shù)量級，因此回蝕幾乎不會對絨面的構造造成影響，即能夠在去除含硼硅層的情況下保證第一表面的絨面，從而使得雙面電池的兩個絨面都能得到保留。

優(yōu)選地，該回蝕試劑選自：氨水和雙氧水的混合物、氫氟酸和雙氧水的混合物、氫氟酸和硝酸的混合物、氫氧化鉀、tmah(四甲基氫氧化銨)中的一種或多種。

優(yōu)選地，步驟s2中除了離子注入之外還可以通過以下方式形成第一表面?zhèn)鹊牧讚诫s：在第一表面涂覆磷源(結合后續(xù)的硼擴散，磷會進入第一表面?zhèn)鹊墓枰r底形成磷摻雜)、磷擴散或氣相沉積磷源。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

本發(fā)明的積極進步效果在于：

在磷離子注入后進行硼擴散，一步高溫工藝實現(xiàn)硅片正背面的摻雜，簡化了工藝步驟，降低了生產成本。

通過特定條件的磷離子注入和背靠背硼擴散的結合，發(fā)現(xiàn)背面的絨面得以保留，并且由此制得的雙面電池的背面效率和正面效率非常接近，背面效率為正面效率的95％以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的硅襯底雙面制絨的示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1中磷離子注入后的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例1中背靠背硼擴散后所得的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例1中去除硼硅玻璃后所得的摻雜結構示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例2中硼擴散之前通入氧氣所得的結構示意圖。

圖6為圖5所示情況的局部放大示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例3中第一表面有少量硼進入的結構示意圖。

具體實施方式

下面以磷離子注入為例，通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。

實施例1

參考圖1-圖4，首先對硅襯底10雙面制絨，該硅襯底具有第一表面以及與該第一表面相對的第二表面。這里以上方的表面作為第一表面，下方的表面為第二表面。

參考圖2，接著對該硅襯底的第一表面進行磷離子注入，注入劑量為2.5e15/cm²，其中以20表示磷離子注入層。

參考圖3，通過背靠背擴散的方式(兩個硅襯底的第一表面靠在一起，第二表面暴露在外)對該硅襯底的第二表面進行硼擴散以在第二表面?zhèn)鹊墓枰r底中形成硼摻雜層30，同時第一表面?zhèn)鹊牧妆煌七M至硅襯底中形成磷摻雜層，依然以標記20表示，其中硼擴散溫度為890℃。在硼擴散過程中，還會在硅襯底的兩個表面上形成硼硅玻璃31。并且硅襯底的側壁中也會形成硼摻雜(圖中未示出)。

參考圖4，采用等離子體邊緣蝕刻去除擴散過程中形成于硅襯底側壁中的硼，之后采用hf洗去硼硅玻璃31，得到如圖4所示的摻雜結構。

實施例2

實施例2的基本原理與實施例1相同，不同之處在于：

參考圖4-圖6，完成注入后、硼擴散之前包括以下步驟：在擴散爐中通氧氣，流量為10slm。由此硅襯底的兩個表面上會形成氧化層32，并且擴散過程中依然會形成硼硅玻璃31。之后采用hf去除氧化層32和硼硅玻璃31，得到如圖4所示的摻雜結構。

其余未提及之處參照實施例1。

實施例3

實施例3的基本原理與實施例1相同，不同之處在于：

雖然是背靠背擴散，但是經注入的第一表面?zhèn)冗€是有可能會有少量硼進入，圖7中以33表示第一表面?zhèn)鹊暮鸬墓鑼?，因此在等離子體邊緣刻蝕之后，采用回蝕試劑去除這一含硼的硅層，同時又不會損傷第一表面?zhèn)鹊慕q面?；匚g藥液例如：氨水：雙氧水＝1：1至5：1(體積比)，回蝕時溫度70-80攝氏度，反應時間5-30分鐘，由此去除含硼的硅層。

其余未提及之處參照實施例1。

從工藝步驟上來說，本發(fā)明的工藝步驟較少，流程簡單。具體對比如下：

雙面擴散的傳統(tǒng)工藝：制絨-〉擴散摻雜第一種元素-〉背刻蝕-〉擴散摻雜第二種元素。需要兩道高溫工藝，并且一面絨面會被破壞。

離子注入正常工藝：制絨-〉硼擴散-〉背刻蝕-〉磷離子注入-〉退火。需要經歷擴散和離子注入后的退火兩道高溫工藝，并且一面絨面會被破壞。

在以上兩種現(xiàn)有工藝中，因為硼擴散的緣故必須進行背面(n型摻雜那面)的刻蝕，由此背面的絨面就無法保留了。與兩種現(xiàn)有工藝對比可發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明只要一步高溫工藝；且因為采用了特定參數(shù)的磷離子注入和背靠背擴散工藝，經過實驗發(fā)現(xiàn)磷離子注入面幾乎沒有硼進入，或者僅有很少硼進入，從而無需拋光刻蝕，因此能夠保留雙面的絨面。

實施例4

實施例4的基本原理與實施例1相同，不同之處在于：

硅襯底第一表面的磷摻雜是通過涂覆磷源實現(xiàn)。例如在硅襯底第一表面涂覆磷硅玻璃，然后經過硼擴散高溫工藝，第一表面上磷硅玻璃中的磷進入硅襯底中實現(xiàn)磷摻雜。其他步驟和實施例1相同。利用涂覆磷源進行磷摻雜，只需要一步高溫工藝，簡化了工藝步驟。同時也保留了硅襯底兩面絨面，用這種摻雜工藝制作的太陽能電池的雙面性更好。

實施例5

實施例5的基本原理與實施例1相同，不同之處在于：

硅襯底第一表面的磷摻雜是通過氣相沉積磷源實現(xiàn)。例如在硅襯底第一 表面氣相沉積磷硅玻璃，然后經過硼擴散高溫工藝，第一表面上磷硅玻璃中的磷進入硅襯底中實現(xiàn)磷摻雜。其他步驟和實施例1相同。利用氣相沉積磷源進行磷摻雜，只需要一步高溫工藝，簡化了工藝步驟。同時也保留了硅襯底兩面絨面，用這種摻雜工藝制作的太陽能電池的雙面性更好。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。