CN100477294C - 太阳能电池制造中同时形成硅片绒面及pn结的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在硅片表面同时形成绒面结构和PN结的方法。用低压化学汽相淀积(LPCVD)方法，在同一设备中同时在硅片表面上生成半球形硅晶粒薄层构成的粗糙绒面结构，和在低温下进行N-型杂质扩散，例如，磷扩散，P-型硅片中形成N-阱，形成PN结。

Description

太阳能电池制造中同时形成硅片绒面及PN结的方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池的制造方法，具体涉及太阳能电池制造中同时形成硅片绒面及PN结的方法
背景技术
太阳能电池制造方法中，首先对用作太阳能电池原材料的P-型硅片进行各向异性腐蚀，硅片表面形成绒面结构；然后，进行磷扩散，形成N-阱，从而在硅片上形成PN结。由于晶粒尺寸分布和取向使硅片表面上形成的绒面结构是任意的，而且，在比较高的温度中进行扩散掺杂，使太阳能电池的转换效率对这两个工艺步骤非常敏感。在P-型硅片表面形成绒面结构和进行磷扩散掺杂是两个工艺步骤，而且用两种不同的设备实现，不仅工艺时间长，而且在工件的转移过程中容易造成污染，磷掺杂扩散是在高温下进行，而在高温下掺杂需要极其复杂的控制，从而造成产品合格率低，制造成本高等问题。
为了克服上述现有技术中存在的缺点，提出本发明。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用一种工具在硅片表面同时形成绒面结构和N-阱即P-N结的方法，可以在一台LPCVD上实现了从绒面制作到N+井的形成，大大简化设备数量和节省了设备的投资以及缩短了生产制程的时间)，解决传统的太阳能电池的生产线在扩散工艺前将需配备酸或碱刻蚀台，清洗台以及扩散炉用于形成表面的绒面及N+井的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案为，用低压化学汽相淀积(LPCVD)方法，在硅片表面上生成半球状硅晶粒薄层构成的粗糙绒面结构，并在同一设备进行引入杂质的磷扩散工艺，形成N-阱和PN结，磷扩散是在低温下进行，因此工艺简单，容易控制。
本发明的硅片表面上同时形成绒面和PN结结构的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1，清洁处理片，具体的处理条件是，用5±1％的HF，加5±1％HCL和剩余量的反渗透水形成的混合液，在常温下清洗5-6分钟。
步骤2，低温干燥，具体的干燥方法是，用60±5℃的热风烘干，烘干时间为20±2分钟。
步骤3，清洁处理后的硅片被输送到LPCVD的炉管内处理，同时在硅片表面生长绒面结构和PN结，处理的条件为：炉管内的真空度保持在100-300毫乇范围内，优选真空度为100毫乇(mTorr)，温度范围为520℃-580℃，优选温度是550℃，所用的原料气体是硅烷(SiH4)气和磷烷(PH3)气，用调压阀调节硅烷(SiH4)和磷烷(PH3)气体的流速来控制气体的流量(浓度)比。用四探针监测监测硅基片的表面电阻值，监测目标值为37-42欧姆/□。
在进行LPCVD处理的同一设备中，可以在硅片上生长半球形硅晶粒薄层，构成粗糙的绒面结构，从而降低了硅片表面对太阳光的反射率，提高太阳能电池的效率。同时，在低温下N-型杂质掺杂，例如，掺入杂质杂磷，形成N-阱，由此，同时在P-形硅基片生成半球状硅晶粒薄层构成的粗糙绒面结构在P-形硅基片中形成PN结。
用工艺参数，例如，LPCVD炉管中的压力、温度、气体流速，能够很好地控制在硅片表面上生成的半球形硅晶粒的尺寸和取向，获得所需要的绒面结构。通过控制半球形硅晶粒的尺寸和密度，根据硅片的厚度和纯度可以精确地调节太阳能电池的转换效率，使太阳能电池的转换效率达到最佳程度。
按本发明方法，用一个工艺步骤，在同一LPCVD炉管中，在P-型硅片表面上同时形成粗糙的绒面结构和形成PN结。不需要对硅片进行各向异性腐蚀来形成粗糙的绒面结构，也不需要单独进行磷扩散。简化了太阳能电池生产线，缩短了工艺时间，防止了工件污染，提高了产品质量，提高了产品合格率，降低了制造成本。
具体实施方式
本发明的在P-型硅片表面上同时形成绒面结构和PN结的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1，硅片表面清洁处理，具体的处理条件是，用5±1％的HF，加5±1％HCL和剩余量的反渗透水形成的混合液，在常温下清洗5-6分钟。
步骤2，低温干燥，具体的干燥方法是，用60±5℃的热风烘干，烘干时间为20±2分钟。
步骤3，清洁处理后硅片被输送到LPCVD炉管中处理，在硅片表面同时形成绒面结构和PN结，处理的条件为：炉管内的真空度保持在100-300毫乇，优选的真空度是100毫乇(mTorr)，温度范围是520℃-580℃，优选温度是550℃，所用的原料气体为硅烷(SiH4)气和磷烷(PH3)气，用调压阀调节硅烷(SiH4)和磷烷(PH3)气的流速来控制气体的流量(浓度)之比。用四探针监测仪监测硅基片的表面电阻值，监测目标值为37-42欧姆/□。
以上详细说明了在P-型硅片上同时形成绒面结构和PN结，制成太阳能电池的方法。本发明方法也可以用于在N-型硅片上，以同样的方法制成太阳能电池。只是根据需要改变气体和工艺参数就能实现。
本发明不限于本文中的详细描述。本行业的技术人员应了解，本发明能以其他的形式实施。因此，按本发明的全部技术方案，所列举的实施方式只是用于说明本发明而不是限制本发明，并且，本发明不局限于本文中描述的细节。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书界定。

Claims (7)

1、太阳能电池制造中同时形成硅片绒面及PN结的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1，硅片表面清洁处理；
步骤2，低温干燥，所述低温干燥是用60±5℃左右的热风烘干的；
步骤3，清洁处理后硅片被输送到LPCVD炉管中处理，在硅片表面同时形成绒面结构和PN结，
其中，可通过调节所述LPCVD的工艺参数，来控制在所述硅片表面上形成的半球形硅晶粒的尺寸和取向，所述绒面结构是由半球形硅晶粒薄层构成的。
2、按照权利要求1的方法，其特征是，所述LPCVD的工艺参数包括LPCVD的压力，温度，气体流速。
3、按照权利要求1的方法，其特征是，步骤2中低温干燥的烘干时间是20±2分钟。
4、按照权利要求1的方法，其特征是，步骤3中的具体处理条件为：炉管内的真空度保持在100-300毫乇，温度范围是520℃-580℃，所用的气体为硅烷(SiH4)气和磷烷(PH3)。
5、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤3中优选的真空度是100毫乇(mTorr)，优选温度是550℃。
6、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤3中用四探针监测仪监测硅基片表面的电阻值，监测目标值为37-42欧姆/□。
7、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤3中，用调压阀调节硅烷(SiH4)气和磷烷(PH3)气的流速来控制气体的流量之比或浓度之比。
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硅超大规模集成电路工艺技术：理论、实践与模型（英文版）. James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin，558-561，电子工业出版社. 2003
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