CN102544236B - N型双面电池的双面扩散方法 - Google Patents

N型双面电池的双面扩散方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种N型双面电池的双面扩散方法，该方法首先在N型硅衬底的上表面通过第一次扩散工艺在N型硅衬底的一面形成n+层或p+层后，然后通过LPCVD双面沉积SiN薄膜；接着在已经形成扩散层的上表面通过PECVD的方法单面沉积SiO2薄膜；之后利用热磷酸去除下表面的SiN薄膜；接着对硅片进行清洗后完成对下表面的扩散。本发明利用高致密度的LPCVD SiN作为扩散阻挡层实现N型电池的双面扩散，避免了传统工艺中采用热氧化SiO2薄膜作为扩散阻挡层时所经历的高温过程，保证一次扩散曲线及硅衬底的杂质浓度不变，实现了N型双面电池良好的电接触性能，并有效降低电池的体复合速率。

Description

N型双面电池的双面扩散方法
技术领域
本发明涉及一种N型双面电池的双面扩散方法。
背景技术
N型双面电池需要对硅衬底进行双面掺杂，目前太阳能电池生产中主要利用气态磷源、硼源作为掺杂源，在n型硅衬底的两面分别形成n+层、p+层，其中掺P或掺B的先后顺序因具体工艺路线而有所不同。以先掺B为例，在完成单面掺杂形成p+层后，现有工艺主要采用热氧化生长的SiO2薄膜作为掺P面的扩散阻挡层。但是这一方法涉及高温过程，热氧化的温度高达1000℃以上，同时氧化时间应不少于30min以形成厚度约100nm的SiO2薄膜。此高温过程易导致p+层的扩散曲线发生改变，如表面掺杂浓度的降低，结深的增加，导致电池的串联电阻增加，电接触性能下降；同时高温过程易导致硅衬底的杂质浓度增加，电池的体复合随之加剧，最终表现为开路电压和整体效率的下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种N型双面电池的双面扩散方法，避免传统工艺中采用热氧化SiO2薄膜作为扩散阻挡层时所经历的高温过程，保证一次扩散曲线及硅衬底的杂质浓度不变。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种N型双面电池的双面扩散方法，N型硅衬底的两面通过两次扩散，在N型硅衬底的两面分别形成n+层和p+层，在N型硅衬底的上表面通过第一次扩散工艺在N型硅衬底的一面形成n+层或p+层后，通过LPCVD双面沉积SiN薄膜；接着在已经形成扩散层的上表面通过PECVD的方法单面沉积SiO2薄膜；之后利用热磷酸对SiN、SiO2进行薄膜选择性刻蚀，去除下表面的SiN薄膜；接着对硅片进行清洗后完成对下表面的扩散。
进一步限定，利用LPCVD双面沉积一层厚度范围为20-30nm的SiN薄膜，沉积温度为700-800℃，反应压强为0.2-0.5mtorr，时间为5-10min。
进一步限定，通过PECVD的方法沉积一层厚度为15-20nm的SiO2薄膜，沉积温度为300-400℃，反应压强为0.15-0.20mbar，功率为1000-1200w。
进一步限定，通过将硅片浸泡于155-165℃左右的热磷酸中5-15min，去除下表面的SiN薄膜。
进一步限定，N型硅衬底先进行B扩散时，具体步骤为：
1)首先通过气态B源高温扩散工艺实现p+层的掺杂，并通过湿法刻蚀的方法去除表面的硼硅玻璃、背面p-n结，同时完成刻边，至此完成了N型电池的第一次扩散；
2)随后利用LPCVD双面沉积一层厚度范围为20-30nm的SiN薄膜，沉积温度为700-800℃，反应压强为0.2-0.5mtorr，时间为5-10min；
3)接着在扩B面通过PECVD的方法沉积一层厚度为15-20nm的SiO2薄膜，沉积温度为300-400℃，反应压强为0.15-0.20mbar，功率为1000-1200w；
4)之后利用热磷酸对SiN、SiO2薄膜进行选择性刻蚀，将硅片浸泡于160℃的热磷酸中5-15min，去除下表面的SiN薄膜；
5)对硅片进行RCA清洗后完成对下表面的P扩散，形成n+层；
6)通过HF溶液浸泡去除下表面磷硅玻璃及正表面的SiO2薄膜，HF溶液浓度为5％，浸泡时间为5-10min；
7)最后同样采用热磷酸浸泡的方法去除正表面的SiN薄膜，N型硅衬底的两面分别形成n+层、p+层，完成N型双面电池的扩散工艺。
本发明的有益效果是：本发明利用高致密度的LPCVD SiN作为扩散阻挡层实现N型电池的双面扩散，避免了传统工艺中采用热氧化SiO2薄膜作为扩散阻挡层时所经历的高温过程，保证一次扩散曲线及硅衬底的杂质浓度不变，实现了N型双面电池良好的电接触性能，并有效降低电池的体复合速率，表现为电池开路电压的提升(5-10mV)，同时串联电阻降低5％-10％，最终电池效率提升0.5％-1.0％。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的N型硅衬底完成第一次扩散后的示意图；
图3是本发明的N型硅衬底完成LPCVD双面沉积及PECVD单面沉积后的示意图；
图4是本发明的N型硅衬底完成两次扩散后的示意图；
图中，1.n+层，2.p+层，3.N型硅衬底，4.SiN薄膜，5.SiO2薄膜。
具体实施方式
如图1所示，一种N型双面电池的双面扩散方法，首先在N型硅衬底3的上表面通过第一次扩散工艺在N型硅衬底3的一面形成n+层1或p+层2后，通过LPCVD双面沉积一层厚度范围为20-30nm的SiN薄膜4，沉积温度为700-800℃，反应压强为0.2-0.5mtorr，时间为5-10min；接着在已经形成扩散层的上表面通过PECVD的方法沉积一层厚度为15-20nm的SiO2薄膜5，沉积温度为300-400℃，反应压强为0.15-0.20mbar，功率为1000-1200w；之后利用热磷酸对SiN、SiO2进行薄膜选择性刻蚀，通过将硅片浸泡于155-165℃左右的热磷酸中5-15min，去除下表面的SiN薄膜4；接着对硅片进行RCA清洗后完成对下表面的扩散。
LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)方法沉积的SiN薄膜4具有高致密度，低针孔率的特点，厚度为20-30nm的LPCVD SiN已经能够阻挡方阻为50-70ohm/sq范围的杂质扩散。利用这一特性将其应用于N型双面电池第二次扩散的阻挡层，能够有效避免热氧化高温过程对电池接触性能及开路电压的影响。
如图2、3、4所示，以先进行B扩散为例，具体步骤为：
1)首先通过气态B源高温扩散工艺实现p+层2的掺杂，并通过湿法刻蚀的方法去除表面的硼硅玻璃、背面p-n结，同时完成刻边，至此完成了N型电池的第一次扩散；
2)随后利用LPCVD双面沉积一层厚度范围为20-30nm的SiN薄膜4，沉积温度为700-800℃，反应压强为0.2-0.5mtorr，时间为5-10min；
3)接着在扩B面通过PECVD的方法沉积一层厚度为15-20nm的SiO2薄膜5，沉积温度为300-400℃，反应压强为0.15-0.20mbar，功率为1000-1200w；
4)之后利用热磷酸对SiN薄膜4、SiO2薄膜5进行选择性刻蚀，将硅片浸泡于160℃的热磷酸中5-15min，去除下表面的SiN薄膜4；
5)对硅片进行RCA清洗后完成对下表面的P扩散，形成n+层1；
6)通过HF溶液浸泡去除下表面磷硅玻璃及正表面的SiO2薄膜5，HF溶液浓度为5％，浸泡时间为5-10min；
7)最后同样采用热磷酸浸泡的方法去除正表面的SiN薄膜4，N型硅衬底3的两面分别形成n+层1、p+层2，完成N型双面电池的扩散工艺。

Claims (1)

1.一种N型双面电池的双面扩散方法，其特征是：具体步骤为：
1）首先通过气态B源高温扩散工艺实现p+层的掺杂，并通过湿法刻蚀的方法去除表面的硼硅玻璃、背面p-n结，同时完成刻边，至此完成了N型电池的第一次扩散；
2）随后利用LPCVD双面沉积一层厚度范围为20-30nm的SiN薄膜，沉积温度为700-800℃，反应压强为0.2-0.5mtorr，时间为5-10min；
3）接着在扩B面通过PECVD的方法沉积一层厚度为15-20nm的SiO2薄膜，沉积温度为300-400℃，反应压强为0.15-0.20mbar，功率为1000-1200w；
4）之后利用热磷酸对SiN、SiO2薄膜进行选择性刻蚀，将硅片浸泡于155-165℃的热磷酸中5-15min，去除下表面的SiN薄膜；
5）对硅片进行RCA清洗后完成对下表面的P扩散，形成n+层；
6）通过HF溶液浸泡去除下表面磷硅玻璃及正表面的SiO2薄膜，HF溶液浓度为5%，浸泡时间为5-10min；
7）最后同样采用热磷酸浸泡的方法去除正表面的SiN薄膜，N型硅衬底的两面分别形成n+层、p+层，完成N型双面电池的扩散工艺。
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