CN103403878A - 高保真度掺杂浆料及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高保真度掺杂剂浆料。所述高保真度掺杂浆料包含溶剂、分散到所述溶剂中的一组非玻璃基质颗粒和掺杂剂。

Description

高保真度掺杂浆料及其方法
技术领域
本公开大体涉及半导体并且尤其涉及高保真度掺杂浆料及其方法。
背景技术
半导体形成现代电子学的基础。半导体拥有能够在导体和绝缘体之间选择性改变和控制的物理性能，在大部分现代电子设备(计算机、移动电话、光敏电池等)中，半导体是必要的。
典型的太阳能电池是在掺杂有第一掺杂剂(吸收极区域)的硅基板上形成的，在其之上使用气体或液体方法扩散第二反向掺杂剂(发射极区域)以完成p-n结。在添加钝化和减反射涂层后，可添加金属触点(发射极上的细栅和主栅以及吸收极背部上的垫片)以提取生成的电荷载体。具体地，必须针对载流子收集以及与金属电极的接触来优化发射极掺杂剂浓度。
因此电场(或内置电位)内的结的p-型侧上的电子容易被吸引到n-型区域(通常掺杂有磷)并被p-型区域(通常掺杂有硼)排斥，而结的n-型侧上的电场内的空穴接着可被吸引到p-型区域并被n-型区域排斥。通常，n-型区域和/或p-型区域可各自分别由不同水平的相对掺杂剂浓度(例如，磷、砷、锑、硼、铝、镓等)构成，通常显示为n-、n+、n++、p-、p+、p++等。内置电位和由此的电场量级通常取决于两个相邻的层之间的掺杂水平。
在一些太阳能电池结构中，根据基板位置改变掺杂剂的类型和浓度可能是有益的。例如，对于选择性发射极太阳能电池来说，发射极区域内低浓度的(取代型)掺杂剂原子将导致低复合(从而得到更高的太阳能电池效率)和与金属电极的不良电接触二者。相反地，高浓度的(取代型)掺杂剂原子将导致高复合(从而降低太阳能电池效率)和与金属电极的低电阻欧姆接触二者。一个解决方案，通常被称作双掺杂或选择性发射极，通常将所述太阳能电池基板构造成在前金属触点组之下的发射极区域具有相对高的掺杂剂浓度，不在前金属触点组之下的发射极区域具有相对低的掺杂剂浓度。不同的掺杂还可对其他需要定位掺杂剂的太阳能电池结构例如背侧接触太阳能电池是有益的。
现在参见图1，其示出了常规太阳能电池的简图。一般来讲，中度掺杂的扩散发射极区域108通常形成于相对轻和反向掺杂的扩散区域吸收极区域110之上。此外，在基板正面上沉积氮化硅(SiNx)层104之前，在硅基板110上形成并焙烧入一组金属触点，其包括前金属触点102和背表面场(BSF)/背金属触点116。
在通常的构造中，轻的n-型扩散区域108(通常称为发射极或场)是通过将硼掺杂的基板曝露于POCl3(三氯氧化磷)环境以在晶片的表面上形成磷硅酸盐玻璃(PSG)而形成的。五氧化二磷通过硅还原而将磷释放到基板本体中并且掺杂它。反应通常为：
4POCl3(g)+3O2(g)→2P2O5(l)+6Cl2(g)      [公式1A]
2P2O5(l)+5Si(s)→5SiO2(s)+4P(s)       [公式1B]
Si+O2→SiO2                  [公式2]
POCl3环境通常包含氮气(N2气)，其流过填充有液体POCl3和反应性氧气(反应性O2气)的鼓泡器，所述反应性氧气被构造成与气相POCl3反应以形成沉积(处理)气体。一般来讲，P2O5至游离磷的还原与硅原子的可获得性成正比。
现在参见图2，其显示了选择性发射极的简图。一般来说，相对重的n-型扩散区域(高掺杂剂浓度)214通常在前金属触点组202之下的发射极区域中形成，而相对轻的n-型扩散区域(低掺杂剂浓度)208通常在不位于前触点组202之下的发射极区域中形成。此外，在基板正面上沉积氮化硅(SiNx)层204之前，在硅基板210上形成并焙烧入金属触点组，其包括前金属触点202和背表面场(BSF)/背金属触点216。在常规的构造中，轻的n-型扩散区域208(通常被称为发射极或场)通过将硼掺杂的基板曝露于如前所述的POCl3中而形成。
在图1和2的替代构造中，所述扩散可以使用直接沉积在基板表面上的掺杂浆料形成(或者部分形成)，而不是通过环境气体源来形成。一般来讲，n-型或p-型掺杂剂源是与一些类型的基质材料相结合的，优选为可印刷的，其还在扩散处理期间提供了沉积图案中的掺杂剂，并且随后被容易地一次性除去，从而完成扩散处理。
N-型掺杂浆料可以包括掺杂剂前体例如n-型液体(即磷酸[H3PO4]、有机磷酸酯[O=P(OR)x(OH)3-x]等)、n-型固体(即P2O5、无机磷酸盐[Na3PO4、AlPO4等]和磷化物[AlP、Na3P等])、以及n-型聚合物(即聚磷酸酯、聚磷腈等)。
P-型掺杂浆料可以包括掺杂剂前体例如p-型液体(即硼酸酯[B(OR)3])、p-型固体(即硼酸[B(OH)3]、硼酸盐[NaBO2、Na2B4O7、B2O3])、p-型二元化合物(即氮化硼、碳化硼、硅化硼和元素硼)和p-型聚合物(即聚硼吖嗪、有机硼硅聚合物等)。
常规基质材料的例子是硅溶胶-凝胶。“溶胶”通常是胶态颗粒在液体中稳定的悬浮液(2-200nm)，并且“凝胶”是一种多孔3维互连的固体网络，其以稳定的方式在液体介质中延伸，并且被容器的尺寸所限制。
一般来讲，溶胶-凝胶衍生的玻璃形成方法首先涉及醇盐的水解(溶胶的形成)以及第二步羟基的缩聚(胶凝作用)。对于通式为Si(OR)4(R是烷基链)的给定的硅醇盐，这些反应可被如下描述为：
水解
Si(OR)4+H2O→(HO)Si(OR)3+R-OH    [公式3]
缩合
(HO)Si(OR)3+Si(OR)4→(RO)3Si-O-Si(OR)3+R-OH   [公式4]
(OR)3Si(OH)+(HO)Si(OR)3→(RO)3Si-O-Si(OR)3+H2O   [公式5]
例如，溶胶-凝胶悬浮液(包括硅醇盐)可与n-型五氧化二磷(P2O5)前体结合，类似磷酸(H3PO4)、有机磷酸酯(O=P(OR)x(OH)3-x)等。同样地，p-型掺杂、溶胶-凝胶悬浮液可与p-型三氧化硼(B2O3)前体结合，类似硼酸(B(OH)3)、硼醇盐(B(OR)3)等。所得掺杂的硅玻璃(磷-硅酸盐玻璃(PSG)和硼-硅酸盐玻璃(BSG)分别对应于n-型和p-型掺杂)是通过在高温烘焙(200℃<T烘焙<500℃)期间的缩合而形成，其被用于接下来的掺杂剂扩散处理。
然而，使用溶胶-凝胶掺杂浆料对于选择性掺杂可能是有问题的，因为掺杂的硅玻璃具有相对低的玻璃化转变温度。此外，随着掺杂剂浓度的增加对应于二氧化硅层原子无序性的增加，玻璃化转变温度趋于显著地降低。参见J.W.Morris,Jr.，第5章：Glasses,Engineering45Notes，1995年秋，UC Berkeley。
由典型的掺杂浆料形成的掺杂的硅玻璃的玻璃化转变温度基本上低于将掺杂剂驱动到硅基板中所需的温度。因此，在高温处理期间掺杂的硅玻璃容易回流，导致表面上的掺杂剂源的铺展。虽然对于大型基板表面的空白掺杂不是问题(并且甚至可能是有益的)，但是使用生产硅玻璃的掺杂方法对于高保真度掺杂区域的形成是有问题的，例如将会需要在前金属细栅下以形成欧姆接触。
此外，许多典型的溶胶-凝胶掺杂浆料具有亚最佳丝网印刷特征。一般来讲，为了在高容量太阳能电池的生产中使高印刷分辨率成为商业上可行的，在丝网印刷机中使用的浆料必须是非牛顿剪切致稀流体。非牛顿流体是指流动性能不通过单纯的连续粘度值描述的流体。剪切致稀是指粘度随着剪切应力速率的增加而降低的流体。
因此，浆料的粘度必须在高剪切速率下相对低，从而使其通过丝网模，但是在沉积之前或之后(在低或零剪切速率下)必须相对高，从而分别使其不穿过丝网或者在基板表面上流动。然而，许多典型的溶胶-凝胶掺杂浆料显示出接近牛顿的行为，这意味着它们太粘稠而不能有效地穿过丝网，或者不够粘稠而不足以阻止流动，这对应于低保真度掺杂模式。
根据前述内容，人们期望一种掺杂的浆料，其具有基本上大于相应掺杂温度的玻璃化转变温度。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及高保真度掺杂剂浆料。所述高保真度掺杂浆料包含溶剂、分散到所述溶剂中的一组非玻璃基质颗粒和掺杂剂。
附图说明
以举例的方式而非限制性方式在附图的图中对本发明进行说明，并且在附图中相似的附图标号表示相似的部件，其中：
图1示出了常规太阳能电池的简图；
图2示出了选择性发射极太阳能电池的简图；
图3A-D示出了一组简图，其比较了一组掺杂的玻璃对硅墨水在硅基板上的回流；
图4A-B比较了n-型常规掺杂浆料和根据本发明的n-型高保真度掺杂浆料的粘度对剪切速率，以及在用相同丝网沉积后所获得的线宽度；
图5比较了常规掺杂浆料和根据本发明的n-型高保真度掺杂浆料之间的线宽度；
图6示出了使用根据本发明的高保真度掺杂浆料的背对背掺杂剂扩散构造的简图；
图7比较了HF掺杂浆料与常规n-型掺杂浆料在根据本发明的一组p-型硅基板上的薄层电阻；
图8比较了多种HF(磷)掺杂浆料构造在根据本发明的一组p-型硅基板上的薄层电阻；并且
图9A-B比较了多种HF(硼)掺杂浆料构造在根据本发明的一组n-型硅基板上的薄层电阻。
具体实施方式
现将结合如附图所示的本发明的一些优选实施例来详细描述本发明。为了能够全面理解本发明，在以下说明中阐述了许多具体细节。然而对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，没有部分或所有这些具体细节也能实践本发明。在其它情况下，为了不给本发明增加不必要的理解难度，未详细示出熟知的工序和/或结构。
在一种有利的方式中，高保真度掺杂模式可以在基板上通过高保真度掺杂浆料形成，所述高保真度掺杂浆料包含掺杂剂源(前体)和一组具有高熔融温度(即基本上大于扩散温度)的基质颗粒。在一种构造中，所述基质颗粒组包括非玻璃形成的颗粒。
在另一种构造中，所述基质颗粒组分散在具有高于200℃的沸点的溶剂中。此类溶剂的例子包括具有直链或环状结构的溶剂、具有饱和或不饱和烃基部分的溶剂、烃基溶剂(即烷烃、烯烃、炔烃)、醇、硫醇、醚、酯、醛、酮、或具有它们的组合的溶剂。
在另一种构造中，基质颗粒组的平均直径小于25微米。在另一种构造中，基料也被加入所述溶剂。在另一种构造中，所述基料是聚丙烯酸酯、聚缩醛、聚乙烯、纤维素(包括其醚和酯)、以及它们的共聚物中的一种。
一般来讲，典型的掺杂剂驱动入温度在约800℃至约1050℃之间(即，相应的掺杂剂被驱动到基板中以在结晶硅中取代键合的温度)。因此，非玻璃基质材料的熔融温度应当大于1050℃，从而使扩散处理期间的沉积图案形状或分辨率的任何改变最小化。非玻璃基质颗粒的例子包括陶瓷(即Al2O3、MgO、CeO2、TiO2、Y2O3、ZnO、ZrO2、ZrO2-3,Y2O3)、W和WC、以及元素化合物如碳和硅。
如前所述，掺杂剂前体的加入对非玻璃基质颗粒的熔融温度具有很小的影响。例如，结晶硅具有约1440℃的高熔融温度，并且掺入至多到固体溶解度限制的硼仅能将熔点降低50-80℃之间[R.W.Olesinski和G.J.Abbaschian，The B-Si System，Bull.Alloy.Phase Diagrams，5(第5号)，1984年，第478-484页；A,I.Zaitsev和A.A.Koentsov，ThermodynamicProperties and Phase Equilibria in the Si-B System，J.Phase Equilib，22(第2号)，2001年，第126-135页]。类似地，将磷原子掺入硅基板基质中(同样至多达到固体溶解度限制)趋于将熔融温度降低至1180℃。[R.W.Olesinski，N.Kanani，G.J.Abbaschian，The P-Si System，Bull.Alloy PhaseDiagrams，6(第3号)，1985年]。
此外，不像典型的溶胶-凝胶掺杂浆料，包含微米和亚微米粒径的高保真度掺杂浆料也趋于显示强剪切致稀(非牛顿)行为。如前所述，非牛顿流体是指流动性能不通过单纯的连续粘度值描述的流体。剪切致稀是指粘度随着剪切应力速率的增加而降低的流体。
现在参照图FIGS.3A-D，其显示了一组简图，比较了一组掺杂的玻璃(如常规掺杂浆料中所使用的)对根据本发明的包含硅墨水的高保真度掺杂浆料在硅基板上的回流。一般来讲，硅墨水是非牛顿硅纳米颗粒胶态分散体。更多的详细信息描述在提交于6/29/2009的美国专利申请12/493,946中，其题目为Sub-Critical Shear Thinning Group IV Based NanoparticleFluid，将其全部公开内容以引用方式并入。
图3A比较了一组掺杂玻璃的回流角
Figure BDA00003311640600071
与回流温度℃。以℃表示的回流温度沿水平轴302显示，而回流角
Figure BDA00003311640600072
沿垂直轴显示。在沉积时，回流角
Figure BDA00003311640600073
在流体的空气-玻璃边界与玻璃-基板边界之间形成。根据定义，相应的回流角
Figure BDA00003311640600074
随着流体的铺展而降低。
将掺杂的硅玻璃沉积，然后从约810℃加热至约890℃。第一硅玻璃308由5%的磷和3%的硼构成。第二硅玻璃310由5%的磷和4%的硼构成。第三硅玻璃312由5%的磷和5%的硼构成。可以看出，对于在810℃至约890℃的流动范围内的任何给出的温度，较高的掺杂剂浓度对应于较小的回流角即对应于基板表面上的较高的润湿和图案保真度的劣化。
图3B比较了相同组的具有根据本发明掺杂硅墨水的掺杂玻璃的归一化线宽度。由回流角衍生的归一化线宽度描述于下图3C中。
第一硅玻璃328由5%的磷和3%的硼构成。第二硅玻璃330由5%的磷和4%的硼构成。第三硅玻璃332由5%的磷和5%的硼构成。此外，硅墨水326由10%的磷掺杂剂浓度构成。
如图3A中所示，对于横跨810℃至约890℃的流动范围中任何给定温度的玻璃组，较高的掺杂剂浓度对应于较高的归一化线宽度差异。然而，在一种有利的方式中，所述硅墨水326显示出在横跨相同温度范围的归一化线宽度中没有实质性的变化。
图3C-D显示了从回流角到归一化线宽度的转变。参见J.E.Tong等人的Solid State Tech.，1984年1月，第161页。一般来讲，沉积的流体液滴344，例如沉积的浆料或硅墨水，可被模拟为圆柱体的横向薄片342。如下衍生显示了图3A中回流角
Figure BDA00003311640600076
到图3B中归一化线宽度314的转变。
将沉积流体的形状模拟为圆柱体的薄片，可以计算得到半径R。
A = &pi; R 2 &CenterDot; ( 2 &alpha; 2 &pi; ) = &alpha; R 2    [公式6A]
A = x &CenterDot; ( R - h ) 2 x = R &CenterDot; sin &alpha;    [公式6B]
A = ( R &CenterDot; sin &alpha; &CenterDot; ( R - h ) 2 ) = R 2 &CenterDot; sin &alpha; &CenterDot; cos &alpha; 2    [公式6C]
A＝R2 sin ∝ cos ∝   [公式6D]
A＝∝R2-R2 sin ∝cos ∝   [公式6E]
R = ( 1 &Proportional; - sin &Proportional; cos &Proportional; ) 1 / 2    [公式6F]
X = R sin &alpha; = ( 1 &Proportional; - sin &Proportional; cos &Proportional; ) 1 / 2 &CenterDot; sin &alpha;    [公式6G]
流变学比较
实验1
现在参照图4A-B，比较了常规掺杂浆料与根据本发明的高保真度掺杂浆料的简图组。
图4A显示了n-型铁掺杂的浆料406(玻璃)和n-型硅墨水基高保真度掺杂浆料408(非玻璃)的粘度对剪切速率。以1/秒表示的剪切速率的对数402沿水平轴显示，而在25℃下以cP测量的粘度的对数404沿垂直轴显示。粘度是根据剪切速率测量的，以显示硅纳米颗粒对浆料流动行为的影响。可以看出，常规掺杂浆料406显示出典型的近牛顿行为，这是因为溶胶颗粒具有低表面相互作用。因此，所述流体的粘度在不同剪切速率下轻微改变。然而，硅墨水基高保真度掺杂浆料408的特征在于显著的颗粒-颗粒相互作用，其显示出强得多的剪切致稀行为。增加的剪切致稀行为导致墨水更好地流动穿过丝网而在目标表面上降低印刷特征的铺展，其可从图4B中看出。
图4B显示了常规铁n-型浆料和硅墨水基高保真度掺杂浆料在用相同丝网沉积之后的线宽度403。用氢氟酸/盐酸混合物在浆料沉积之前各自清洁两种p-型基板。用175μm的丝网掩膜开口沉积两种浆料，然后在200℃下烘焙约3分钟的时间以除去溶剂并且使沉积的浆料致密。可以看出，高保真度掺杂浆料可以用比常规掺杂浆料更小的绝对线宽度沉积，因为其具有更强的剪切致稀行为。常规掺杂浆料的中值线宽度为约365μm，而高保真度掺杂浆料的中值线宽度为224um。与175μm的细栅开口相比，相比于常规掺杂浆料的190μm，高保真度浆料铺展～50μm。
实验2
图5比较了常规(铁n-型)掺杂浆料(参见Matthew Edwards,y,JonathanBocking,Jeffrey E.Cotter和Neil Bennett；Prog.Photovolt：Res.Appl.16(1)第31-45页，2008年)与根据本发明的n-型高保真度掺杂浆料之间在ISO纹理化基板上的不同处理阶段的平均线宽度。
常规掺杂剂浆料是通过400μm的丝网开口(504a)印刷的，其产生～520um的印刷线宽度(506a)，然后在300℃下烘焙1-2分钟的时间以除去溶剂并且使沉积的浆料致密，产生约570μm的线宽度(508a)，由丝网掩膜开口增加了约40%。将常规的掺杂浆料加热到950℃的温度持续90分钟的时间，以使掺杂剂扩散到基板中，产生约870μm(510a)的掺杂剂宽度，或者为原始丝网开口的217.5%。
对于高保真度掺杂浆料来说，使用175μm的丝网掩膜开口(504b)来沉积所述浆料，产生约220μm的沉积宽度(506b)，增加了约20%。然后将常规的掺杂浆料在200℃下烘焙约3分钟的时间，以除去溶剂并且使沉积的浆料致密。然而，所产生的线宽度仍然比丝网开口(508b)大约20%。然后将高保真度掺杂浆料加热至950℃的温度持续90分钟的时间，以使掺杂剂扩散到基板中。如此前，不像常规的掺杂浆料，所产生的线宽度仍然为丝网掩膜开口(510b)的约120%。
掺杂比较
图6示出了使用根据本发明的高保真度掺杂浆料的背对背掺杂剂扩散构造的简图。
硅基板604垂直定位于背对背构造中以使环境掺杂剂的影响最小化，所述环境掺杂剂在掺杂环境中变得可以从掺杂浆料中挥发。将p-型硅基板604背对背地垂直置于水平扩散炉中的石英管中，从而在N2环境中用相应的基板覆盖沉积的铁掺杂浆料和高保真度掺杂浆料606(如果合适的话)。
实验3
现在参照图7，比较了HF掺杂浆料与铁n-型掺杂浆料对一组根据本发明的(2欧姆-厘米/180μm/可见损伤蚀刻(saw damage etched))p-型硅基板的薄层电阻的简图。发明人相信掺杂曲线的铁掺杂浆料基本上类似于大多数掺杂浆料。
通过如下方法制备所述高保真度掺杂浆料：向在萜品醇溶剂中含有1.5重量%乙基纤维素基料和8重量%硅纳米颗粒的硅纳米颗粒浆料中加入10%的磷酸，接着通过行星混合器充分混合。不经修饰而使用常规的(铁)掺杂浆料。在浆料沉积之前用氢氟酸/盐酸混合物分别清洁p-型硅基板组。
分别在三个独立的基板亚组上沉积铁浆料和高保真度掺杂浆料。然后在N2环境中在200℃下将具有高保真度掺杂浆料的基板亚组烘焙3分钟以使膜致密，并且使磷酸脱水。然后将所有基板亚组在具有N2环境的石英管中加热30分钟以驱入磷掺杂剂：将第一亚组加热至860℃，将第二亚组加热至900℃，并且将第三亚组加热至1000℃。然后用10分钟的BOE清洁所有基板亚组，并且用4点探针测量墨水区域下的薄层电阻。一般来讲，4点探针通过供给高阻抗电流源穿过外部的两个探针，并且测量横跨内部两个探针的电压来确定样品的电阻率。
在860℃的驱动温度下，具有铁浆料的基板的薄层电阻为约330欧姆/sq，而具有HF掺杂浆料的基板的薄层电阻为约237欧姆/sq。在900℃的驱动温度下，具有铁浆料的基板的薄层电阻为约372欧姆/sq，而具有HF掺杂浆料的基板的薄层电阻为约161欧姆/sq。并且在1000℃的驱动温度下，具有铁浆料的基板的薄层电阻为约224欧姆/sq，而具有HF掺杂浆料的基板的薄层电阻为约75欧姆/sq。对于任何给定的温度，可以观察到较低的薄层电阻以及由此导致的较高的被驱动到基板中的掺杂剂浓度。
实验4
现在参照图8，比较多种n-型高保真度掺杂浆料构造在一组(2欧姆-厘米/180μm/可见损伤蚀刻)根据本发明的p-型硅基板上的薄层电阻的简图。
薄层电阻(/欧姆sq)802沿垂直轴显示，而暴露804、掺杂浓度%806和驱动温度(℃)808沿水平轴显示。
如前所述，通过如下方法制备所述高保真度掺杂浆料：向在萜品醇溶剂中含有1.5重量%乙基纤维素基料和8重量%硅纳米颗粒的硅纳米颗粒浆料中加入5、10或18%的磷酸，接着通过行星混合器充分混合。不经修饰而使用常规的(铁)掺杂浆料。
在浆料沉积之前用氢氟酸/盐酸混合物分别清洁p-型硅基板组。然后在200℃下将基板烘焙3分钟以除去溶剂。然后将所有基板亚组在具有N2环境的石英管中加热以使磷酸脱水并且驱入磷掺杂剂。使用图6中描述的背对背构造将覆盖晶片置于加热的石英管中。将暴露的晶片置于加热的石英管中，使墨水区域直接暴露于N2环境中。
在860℃的驱动温度下以及5%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约267欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约162欧姆/sq。
在860℃的驱动温度下以及10%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约237欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约127欧姆/sq。
在860℃的驱动温度下以及18%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约126欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约83欧姆/sq。
在900℃的驱动温度下以及5%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约198欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约112欧姆/sq。
在900℃的驱动温度下以及10%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约160欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约89欧姆/sq。
在900℃的驱动温度下以及18%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约89欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约57欧姆/sq。
在1000℃的驱动温度下以及5%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约114欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约42欧姆/sq。
在1000℃的驱动温度下以及10%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约75欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约52欧姆/sq。
在1000℃的驱动温度下以及18%的磷掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约36欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约41欧姆/sq。
对于任何给定的温度，可以观察到较低的薄层电阻以及由此导致的较高的被驱动到基板中的掺杂剂浓度。
实验5
现在参照图9A-B，比较了多种p-型(硼)高保真度掺杂浆料构造在一组(2欧姆-厘米/180μm/可见损伤蚀刻)根据本发明的n-型硅基板上的薄层电阻的一组简图。图9A显示了对数标度的数据，而图9B显示了线性标度的数据。
薄层电阻(欧姆/sq)902沿垂直轴显示，而暴露904、掺杂浓度%906和驱动温度(℃)908沿水平轴显示。
通过如下方法制备所述高保真度掺杂浆料：向在萜品醇溶剂中含有1.5重量%乙基纤维素基料和8重量%硅纳米颗粒的硅纳米颗粒浆料中加入5、10或19%的硼酸三乙酯，接着通过行星混合器充分混合。
制备三种高保真度掺杂浆料的硼浓度(5%、10%和19%)。在浆料沉积之前使用氢氟酸/盐酸混合物分别清洁n-型硅基板组。然后在N2环境中在200℃下将基板亚组焙烧3分钟以使膜致密。然后将所有基板亚组在具有N2环境的石英管中加热30分钟以驱入硼掺杂剂。
在860℃的驱动温度下以及5%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约1588欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约431欧姆/sq。
在860℃的驱动温度下以及10%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约889欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约268欧姆/sq。
在860℃的驱动温度下以及19%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约629欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约247欧姆/sq。
在900℃的驱动温度下以及5%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约1232欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约231欧姆/sq。
在900℃的驱动温度下以及10%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约603欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约171欧姆/sq。
在900℃的驱动温度下以及19%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约520欧姆，而基板的覆盖薄层电阻为约154欧姆/sq。
在1000℃的驱动温度下以及5%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约653欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约58欧姆/sq。
在1000℃的驱动温度下以及10%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约297欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约43欧姆/sq。
在1000℃的驱动温度下以及19%的硼掺杂浓度下，基板的暴露薄层电阻为约105欧姆/sq，而基板的覆盖薄层电阻为约43欧姆/sq。
对于任何给定的温度，可以观察到较低的薄层电阻以及由此导致的较高的被驱动到基板中的掺杂剂浓度。
可在不存在本文未具体描述的一种或多种任何元件或者一项或多项限制的情况下，适当地实施本文示例性描述的发明。因此，不受限制，可以广义地理解例如术语“包括”、“包含”等。此外，本文所用的术语和表述可用于描述而并非进行限制，使用此类术语和表述并无意排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同形式，但公认的是在受权利要求书保护的本发明的范围内可以使用各种修改形式。
因此，应当理解，虽然通过优选实施例和任选特征对本发明进行了具体描述，但是本领域的技术人员可以借助于本文所公开的发明的修改形式、改善形式和变型形式，并且应当理解此类修改形式、改善形式和变型形式在本发明的范围内。此处提供的材料、方法和实例代表优选的实施方案，它们是示例性的，并不旨在限制本发明的范围。
如本领域内的技术人员所理解的那样，就任何和所有目的而言，尤其是从提供书面描述来讲，本文公开的所有范围还包含任何以及所有可能的子范围以及它们的子范围的组合。任何所列出的范围可以被容易地认识到已经进行了充分的描述并且能够使相同的范围被分割成至少相等的两份、三份、四份、五份、十份等。作为一个非限制性实例，本文所讨论的每个范围可以容易地被分割成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员也会理解所有的语言例如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”等包括所述数字并且指可以被随后分割为如上所述子范围的范围。此外，术语“掺杂剂或掺杂的”和“反向掺杂剂或反向掺杂的”是指一组类型相反的掺杂剂。即如果掺杂剂为p-型，则反向掺杂剂为n-型。此外，除非另外指明，掺杂剂类型可互换。此外，硅基板可为单晶或多晶。此外，“未掺杂的”是指不含掺杂剂的材料。如本文所述，酮分子和醇分子可以是环状的、直链的或支化的。
此外，本发明可应用到如提交于2008年2月12日的美国专利申请12/029,838，题目为Methods and Apparatus for Creating Junctions on aSubstrate，将其全部公开内容以引用方式并入。
所有出版物、专利申请、公布的专利以及本说明书中提及的其它文献均以引用方式并入本文，如同已具体并单独地指示各个单独的出版物、专利申请、公布的专利或其它文献的全文以引用方式并入本文。如果以引用方式并入本文的文字中包含的定义与本公开中的定义矛盾，则将所引用内容中的定义排除在外。
就本公开的目的而言并且除非另外指明，“一个”或“一种”是指一个或多个。本文所引用的所有专利、专利申请、参考文献和出版物均全文以引用方式并入，如同将它们单独地以引用方式并入一样。此外，词汇“组”是指一个或多个项目或对象的集合。
本发明的优点包括高保真度掺杂浆料，其被最优化以用于以高容量制造太阳能电池中的丝网印刷。
虽然已公开了示例性实施方案和最佳模式，但在保留以下权利要求书所限定的本发明的主题和实质范围内的同时，可对公开的实施方案作出多种修改和变型。

Claims (19)

1.高保真度掺杂剂浆料，包含：
溶剂；
分散到所述溶剂中的一组非玻璃基质颗粒；
掺杂剂。
2.根据权利要求1所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述溶剂为具有高于约200℃的沸点的有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述溶剂包括具有直链或环状结构的溶剂、具有饱和或不饱和烃部分的溶剂、烃基溶剂(即烷烃、烯烃、炔烃)、醇、硫醇、醚、酯、醛、酮、或具有它们的组合的溶剂。
4.根据权利要求1所述的高保真度掺杂剂浆料，还包含基料。
5.根据权利要求4所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述基料是可溶解于有机溶剂中的聚合物。
6.根据权利要求4所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述基料为聚丙烯酸酯、聚缩醛、聚乙烯、纤维素、以及它们的共聚物中的一种。
7.根据权利要求1所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述非玻璃基质颗粒组包括陶瓷和元素化合物中的至少一种。
8.根据权利要求8所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述陶瓷是Al2O3、MgO、CeO2、TiO2、Y2O3、ZnO、ZrO2、ZrO2-3和Y2O3中的一种。
9.根据权利要求8所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述元素化合物是碳和硅中的一种。
10.根据权利要求1所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述掺杂剂是n-型掺杂剂前体和p-型掺杂剂前体中的一种。
11.根据权利要求10所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述n-型掺杂剂前体是n-型液体、n-型固体和n-型聚合物中的一种。
12.根据权利要求11所述的高保真度掺杂剂浆料，其中n-型液体中的是H3PO4和O=P(OR)x(OH)3-x中的一种。
13.根据权利要求11所述的高保真度掺杂剂浆料，其中n-型固体是P2O5、Na3PO4、AlPO4、AlP和Na3P中的一种。
14.根据权利要求11所述的高保真度掺杂剂浆料，其中n-型聚合物是聚磷酸酯和聚磷腈中的一种。
15.根据权利要求10所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述p-型掺杂剂前体是p-型液体、p-型固体、p-型二元化合物和p-型聚合物中的一种。
16.根据权利要求15所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述p-型液体是B(OR)3。
17.根据权利要求15所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述p-型固体是B(OH)3、NaBO2、Na2B4O7和B2O3中的一种。
18.根据权利要求15所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述p-型二元化合物是氮化硼、碳化硼、硅化硼和元素硼中的一种。
19.根据权利要求15所述的高保真度掺杂剂浆料，其中所述p-型聚合物是聚硼唑和有机硼-硅中的一种。
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