CN105428224A - 硅片硼掺杂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅片硼掺杂方法。该方法包括步骤：将硅片的表面进行制绒处理，并在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层；采用第一激光参数，对所述硼掺杂源层进行激光处理，形成第一p+区域；对所述硅片的表面进行清洗，去除剩余的所述硼掺杂源；采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域，其中，所述第二激光参数中的激光脉冲宽度小于所述第一激光参数中的激光脉冲宽度。上述硅片硼掺杂方法，不仅提高掺杂的均匀性，还能实现低浓度深掺杂结，使得短波响应更加明显。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光电技术领域，特别是涉及一种硅片硼掺杂方法。
背景技术
太阳能电池是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于其为可再生资源，且不会引起环境污染，得到越来越广泛的应用。
为了改善太阳的光电转化效率，人们开发了不同种类的太阳能电池。其中，由于N型硅片具有寿命长、无衰减以及转化率高等优势，因此，N型太阳能电池越来越受到关注。
一般地，N型太阳能电池通过炉管热扩散的方式进行掺杂。但是，采用这种方式，会影响掺杂的均匀性。
发明内容
基于此，有必要针对如何提高硼掺杂源的均匀性的问题，提供一种硅片硼掺杂方法。
一种硅片硼掺杂方法，包括步骤：
将硅片的表面进行制绒处理，并在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层；
采用第一激光参数，对所述硼掺杂源层进行激光处理，形成第一p+区域；
对所述硅片的表面进行清洗，去除剩余的所述硼掺杂源；
采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域，其中，所述第二激光参数中的激光脉冲宽度小于所述第一激光参数中的激光脉冲宽度。
上述硅片硼掺杂方法，先采用第一激光参数对硼掺杂源层进行处理，形成第一p+区域，再采用第二激光参数对硼掺杂源进行处理，而第一激光参数中的激光脉冲宽度大于第二激光参数中的激光脉冲宽度，从而先用脉冲宽度比较大的激光对硼掺杂源层进行处理，形成第一p+区域，再用脉冲宽度比较小的激光对第一p+区域进行处理，从而第一p+区域中的硼掺杂源会进行再扩散，使得硼掺杂源的掺杂更加均匀。
在其中一个实施例中，在所述将硅片的表面进行制绒处理，并在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层的步骤中，通过旋涂或丝网印刷的方法，在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层。
在其中一个实施例中，在所述将硅片的表面进行制绒处理，并在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层的步骤中，所述硼掺杂源层的厚度大于等于3微米。
在其中一个实施例中，在所述采用第一激光参数，对所述硼掺杂源层进行激光处理，形成第一p+区域的步骤中，所述第一激光参数为：激光的脉冲宽度为12-30纳秒；激光波长为355-600纳米；扫描速率为10-20米/秒；光斑直径为10-50微米；扫描功率为30-80瓦。
在其中一个实施例中，在所述对所述硅片的表面进行清洗，去除剩余的所述硼掺杂源的步骤中，采用双氧水和盐酸的混合溶液对所述硅片的表面进行清洗。
在其中一个实施例中，所述双氧水和盐酸的混合溶液中所述双氧水和所述盐酸的体积比为1:2-1:5。
在其中一个实施例中，在所述采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域的步骤中，所述第二激光参数为：激光的脉冲宽度为2-10纳秒；激光波长为355-600纳米；扫描速率为10-20米/秒；光斑直径为10-50微米；扫描功率为20-50瓦。
在其中一个实施例中，在所述采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域的步骤之后，还包括步骤：根据退火参数，对所述硅片进行退火处理。
在其中一个实施例中，所述退火参数为：退火氛围为氮气氢气混合气体；退火温度为300-500℃；退火时间为15-30分钟。
在其中一个实施例中，在所述采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域的步骤中，所述第二p+区域的深度为0.5-1微米。
附图说明
图1为一实施例的硅片硼掺杂源方法的流程示意图。
具体实施方式
由于才有用炉管热扩散的方式进行硼掺杂源掺杂时，硼掺杂源如三溴化硼在扩散过程中是液体，液体的液滴大小影响掺杂的均匀性。因此，在本实施例中，采用先通过脉冲宽度宽的激光，再通过脉冲宽度窄的激光对硼掺杂源层进行激光扫描的方式，使得硼掺杂源的掺杂的均匀性提高。
如图1所示，一实施例的硅片硼掺杂源方法，包括步骤：
S1：将硅片的表面进行制绒处理，并在硅片的表面上形成硼掺杂源层。
在本实施例中，所采用的硅片为N型硅片。具体地，采用制绒添加剂对N型硅片的表面进行织构化处理，制绒添加剂为水、异丙醇、碱以及添加剂的混合溶液，其中，碱为氢氧化钠、氢氧化钾或四甲基氢氧化铵。按质量比，制绒添加剂中的各组分的含量为：氢氧化钠0.1％～3％，异丙醇2％～10％，添加剂0.01％～2％，其余为水。按质量比，添加剂的各组分含量为：葡萄糖、葡萄糖酸钠或葡萄糖酸钾0.001％～3％，聚氧乙烯醚100ppb～8000ppb，乳酸钠或柠檬酸钠0.001％～2％，丙二醇0.001％～2％，硅酸钠0.01％～6％，碳酸钠或碳酸氢钠0.001％～2％，其余为水。
在本实施例中，制绒添加剂为：碱、异丙醇、添加剂以及水的质量比为2.5:10:0.5:87。将N型硅片放入制绒添加剂中反应，控制反应温度为80℃，反应时间为20min，完成对N型硅片的制绒处理。从而使得N型硅片的表面呈金字塔形状的绒面结构。通过对N型硅片的表面进行制绒处理，从而提高N型硅片的陷光作用。
接着，在进行制绒处理了的N型硅片的表面上形成硼掺杂源层。具体地，在N型硅片的表面旋涂硼掺杂源或通过丝网印刷的方式将硼掺杂源覆盖在硅片的表面上，形成硼掺杂源层，硼掺杂源层为硼酸溶液干燥后所形成的膜层、三溴化硼溶液干燥后所形成的膜层等，硼掺杂源的量为0.1-0.2克。将旋涂或丝网印刷的硼掺杂源烘干，形成硼掺杂源层，该硼掺杂源层的厚度大于等于3微米。
需要说明的是，当需要在N型硅片的整个表面上形成硼掺杂源层时，通过旋涂的方法将硼掺杂源旋涂在N型硅片的表面上；当需要在N型硅片的表面的局部区域上形成硼掺杂源层时，通过丝网印刷的方法将硼掺杂源沉积在N型硅片的表面上，使得N型硅片的表面图案化。其中，丝网印刷的方法在N型硅片的表面形成的图案可以根据实际的需要进行选择。
S2：采用第一激光参数，对硼掺杂源层进行激光处理，形成第一p+区域。
具体地，采用第一激光参数，对步骤S1中所形成的硼掺杂源层进行激光处理，在N型硅片的表面上形成多个第一p+结，第一p+结的方块电阻为65Ω/□左右，多个第一p+结组成第一p+区域。
当通过旋涂的方法在N型硅片的表面上形成硼掺杂源层时，采用第一激光参数，对N型硅片的整个表面进行激光处理，形成第一p+区域；或采用第一激光参数，对N型硅片的特定区域进行激光处理，在这些特定区域上形成第一p+结，进而形成第一p+区域。当通过丝网印刷的方法在N型硅片的表面上形成硼掺杂源层时，采用第一激光参数，对N型硅片的表面上有硼掺杂源的区域进行激光处理，形成第一p+区域。
在本实施例中，所采用的硼掺杂源为三溴化硼，三溴化硼的量为0.1克，将0.1克三溴化硼旋涂在N型硅片的整个表面，并对其进行烘干，在N型硅片的整个表面上形成硼掺杂源层。
由于采用激光对硼掺杂源层进行激光处理，从而使得硼掺杂源层中的硼掺杂源三溴化硼进行扩散，形成第一p+区域。
其中，第一激光参数为：激光的脉冲宽度为12纳秒-30纳秒；激光波长为355纳米-600纳米；扫描速率为10米/秒-20米/秒；光斑直径为10微米-50微米；扫描功率为30瓦-80瓦。
S3：对硅片的表面进行清洗，去除剩余的硼掺杂源。
具体地，在本实施例中，通过化学清洗法对N型硅片的表面进行清洗。采用双氧水和盐酸的混合溶液对N型硅片的表面进行清洗，以去除N型硅片表面上剩余的硼掺杂源。其中，双氧水和盐酸的混合溶液中双氧水和盐酸的体积比为1:2-1:5。将N型硅片放在双氧水和盐酸的混合溶液中30-100秒，从双氧水和盐酸的混合溶液中取出N型硅片，并用甩干机将N型硅片甩干。
S4：采用第二激光参数，对第一p+区域进行处理，使得第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域。
具体地，采用第二激光参数，对步骤S2中形成的第一p+区域进行激光处理，第一p+区域中的硼掺杂源进行二次扩散，形成第二p+区域。需要说明的是，采用第二激光参数，对整个第一p+区域进行激光处理。
其中，第二激光参数为：激光的脉冲宽度为2纳秒-10纳秒；激光波长为355纳米-600纳米；扫描速率为10米/秒-20米/秒；光斑直径为10微米-50微米；扫描功率为20瓦-50瓦。
又第二激光参数中的激光脉冲宽度小于第一激光参数中的激光脉冲宽度，从而先通过脉冲宽的激光先对硼掺杂源层进行激光处理，形成多个第一p+结，此时，激光的能量比较高，从而硼掺杂源层进行快速扩散；接着，通过窄脉冲的激光对第一p+结进行激光处理，此时，激光的能量相对比较低，从而第一p+结中的硼掺杂源进行二次扩散，扩散的速度降低，从而使得得到的第二P+结的均匀性更好。由于采用激光进行扫描，硼掺杂源如三溴化硼在扩散过程中并不是液体，从而掺杂的均匀性不受硼掺杂源的形态的影响。
此外，采用两种不同脉冲宽度的激光对硼掺杂源层进行处理，得到的第二p+结的深度更深，其深度可达到0.5-1微米，而传统的热扩散方法得到的p+结的深度为0.2-0.4微米。由步骤S1可知，硼掺杂源的量为0.1-0.2克，从而通过该方法，可以实现低浓度深掺杂结，使得短波响应更加明显。
而与传统的热扩散方法相比，该方法不需要进行长时间的高温热处理，大大缩短工艺时间，且工艺比较简单，成本比较低，更适合产业化。
在另一个实施例中，在步骤S4之后，还包括步骤S5：根据退火参数，对N型硅片进行退火处理。具体地，将步骤S4中的得到的N型硅片放入充满氮气和氢气混合气体的仪器中，在温度300-500℃下进行退火15-30分钟。其中，氮气和氢气的混合气体中氮气和氢气的体积比为10:1-5:1。
实施例1
将N型硅片放入制绒添加剂中反应，控制反应温度为80℃，反应时间为20min，使得N型N型硅片110的第一表面和第二表面均呈金字塔形状的绒面结构，制绒添加剂为：碱、异丙醇、添加剂以及水的质量比为2.5:10:0.5:87；
在N型硅片的表面旋涂0.1克三溴化硼溶液，并将其烘干，烘干之后，对N型硅片的表面的整个表面进行激光扫描，激光扫描条件为：激光脉冲宽度30纳秒、532纳米绿光脉冲激光、50瓦功率、10米/秒扫描速度以及50微米光斑直径，在表面上形成第一p+区域，第一p+区域中的第一p+结的方块电阻为65Ω/□；
将N型硅片放入双氧水和盐酸的混合溶液(双氧水和盐酸的体积比为1:4)中进行清洗，清洗时间为60秒，去除N型硅片的表面的残留的三溴化硼，再用去离子水进行清洗，清洗之后放在甩干机中进行烘干；
对第一p+区域进行激光扫描，激光扫描条件为：激光脉冲宽度5纳秒、532纳米绿光脉冲激光、50瓦功率、10米/秒扫描速度以及50微米光斑直径，第一p+区域中的硼掺杂源进行二次扩散，形成第二p+区域，第二p+区域中的第二p+结的方块电阻为60Ω/□，第二p+结的深度为为0.6微米。
对比例
将N型硅片放入制绒添加剂中反应，控制反应温度为80℃，反应时间为20min，使得N型N型硅片110的表面呈金字塔形状的绒面结构，制绒添加剂为：碱、异丙醇、添加剂以及水的质量比为2.5:10:0.5:87；
在N型硅片的表面旋涂0.1克三溴化硼溶液，并将其烘干，烘干之后，将N型硅片投入扩散炉进行三溴化硼扩散，其中，扩散炉的炉内温度为800℃，扩散时间为10分钟，扩散后得到的p+结的方块电阻为60Ω/□，该p+结的深度为0.2微米。
上述N型硅片硼掺杂方法，先采用第一激光参数对硼掺杂源层进行处理，形成第一p+区域，再采用第二激光参数对硼掺杂源进行处理，而第一激光参数中的激光脉冲宽度大于第二激光参数中的激光脉冲宽度，从而先用脉冲宽度比较大的激光对硼掺杂源层进行处理，形成第一p+区域，再用脉冲宽度比较小的激光对第一p+区域进行处理，从而第一p+区域中的硼掺杂源会进行再扩散，使得硼掺杂源的掺杂更加均匀。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种硅片硼掺杂方法，其特征在于，包括步骤：
将硅片的表面进行制绒处理，并在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层；
采用第一激光参数，对所述硼掺杂源层进行激光处理，形成第一p+区域；
对所述硅片的表面进行清洗，去除剩余的所述硼掺杂源；
采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域，其中，所述第二激光参数中的激光脉冲宽度小于所述第一激光参数中的激光脉冲宽度。
2.根据权利要求1所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，在所述将硅片的表面进行制绒处理，并在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层的步骤中，通过旋涂或丝网印刷的方法，在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层。
3.根据权利要求2所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，在所述将硅片的表面进行制绒处理，并在所述硅片的表面上形成硼掺杂源层的步骤中，所述硼掺杂源层的厚度大于等于3微米。
4.根据权利要求1所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，在所述采用第一激光参数，对所述硼掺杂源层进行激光处理，形成第一p+区域的步骤中，所述第一激光参数为：激光的脉冲宽度为12纳秒-30纳秒；激光波长为355纳米-600纳米；扫描速率为10米/秒-20米/秒；光斑直径为10微米-50微米；扫描功率为30瓦-80瓦。
5.根据权利要求1所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，在所述对所述硅片的表面进行清洗，去除剩余的所述硼掺杂源的步骤中，采用双氧水和盐酸的混合溶液对所述硅片的表面进行清洗。
6.根据权利要求5所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，所述双氧水和盐酸的混合溶液中所述双氧水和所述盐酸的体积比为1:2-1:5。
7.根据权利要求1所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，在所述采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域的步骤中，所述第二激光参数为：激光的脉冲宽度为2纳秒-10纳秒；激光波长为355纳米-600纳米；扫描速率为10米/秒-20米/秒；光斑直径为10微米-50微米；扫描功率为20瓦-50瓦。
8.根据权利要求1所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，在所述采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域的步骤之后，还包括步骤：根据退火参数，对所述硅片进行退火处理。
9.根据权利要求8所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，所述退火参数为：退火氛围为氮气氢气混合气体；退火温度为300℃-500℃；退火时间为15分钟-30分钟。
10.根据权利要求1所述的硅片硼掺杂方法，其特征在于，在所述采用第二激光参数，对所述第一p+区域进行处理，使得所述第一p+区域内的硼掺杂源进一步扩散，形成第二p+区域的步骤中，所述第二p+区域的深度为0.5微米-1微米。
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