CN107425091A - 双面电池的掺杂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面电池的掺杂方法，包括：S1：对硅衬底双面制绒，该硅衬底具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面；S2：通过CVD在该硅衬底的第一表面上形成含磷掺杂剂，通过CVD在该硅衬底的第二表面上形成含硼掺杂剂；S3：在750℃‑1000℃下热处理步骤S2所得的结构，以使得磷进入第一表面侧的硅衬底中形成磷掺杂层，硼进入第二表面侧的硅衬底中形成硼掺杂层；S4：去除残余的含磷掺杂剂和残留的含硼掺杂剂，对硅衬底进行等离子体边缘刻蚀。本发明的掺杂方法只需一步高温工艺，就能完成两个表面的不同类型掺杂，且能保留两面的绒面，由此制得的双面电池的背面效率和正面效率非常接近。
Description
技术领域
本发明涉及一种掺杂方法，特别是涉及一种双面电池的掺杂方法。
背景技术
双面电池是指可双面接收太阳光的太阳能电池，因其结构简单且具有相对较高的光电转换效率而广受关注。目前比较常用的双面电池的掺杂结构的工艺如下：先对硅片进行第一导电类型掺杂元素的掺杂扩散(例如正面需要第一导电类型掺杂)，但是在扩散过程中硅片的所有表面都暴露于第一导电类型掺杂源的作用下，这样需要在该次扩散之后抛光硅片的背面以去除背面的第一导电类型掺杂层，还需刻蚀硅片的边缘以除去进入硅片侧壁的第一导电类型掺杂元素。之后，保护好硅片的正面，再进行第二次的第二导电类型掺杂元素的扩散以在硅片的背面中形成第二导电类型掺杂层。
这种工艺存在以下缺陷：为了增加太阳光的利用率，较为理想的双面电池的正面和背面都能保留绒面，但是在双面扩散的工艺中由于背面抛光使得背面的绒面不复存在，从而从一定程度上降低了对太阳光的利用率。再者，因为扩散并无方向性，在第二次扩散之前，必须在正面设置保护层来保护已经形成的第一导电类型掺杂层，在完成第二次扩散之后再去除该保护层。由此这样的工艺比较复杂，并且需要两道高温工序，增加了生产成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中掺杂双面电池结构时有两道热工艺且背面绒面难以保留的缺陷，提供一种仅有一道热工艺且能保留背面绒面的掺杂方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种双面电池的掺杂方法，其特点在于，包括以下步骤：
S1：对硅衬底双面制绒，该硅衬底具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面；
S2：通过CVD(化学气相沉积)在该硅衬底的第一表面上形成含磷掺杂剂，通过CVD在该硅衬底的第二表面上形成含硼掺杂剂，其中形成含磷掺杂剂和形成含硼掺杂剂的顺序不限；
S3：在750℃-1000℃下热处理步骤S2所得的结构，以使得磷进入第一表面侧的硅衬底中形成磷掺杂层，硼进入第二表面侧的硅衬底中形成硼掺杂层；
S4：去除残余的含磷掺杂剂和残留的含硼掺杂剂，对硅衬底进行等离子体边缘刻蚀，以去除有可能在热处理过程中进入硅衬底侧壁中的磷和/或硼。其中，等离子体边缘刻蚀和去除掺杂剂的顺序不限。
在本工艺中，仅需一道热工艺就能完成硅衬底两个表面的掺杂，同时还能够保留硅衬底两个表面的绒面。这种掺杂结构制得的双面电池的背面效率和正面效率非常接近，背面效率可达正面效率的95％，最高可达正面效率的98％。
优选地，步骤S4中还包括：去除热处理过程中形成的氧化层。
优选地，步骤S4后利用回蚀试剂用于去除1nm-50nm的第二表面侧的硅层。
优选地，该回蚀试剂选自：氢氟酸和双氧水的混合物、氢氟酸和硝酸的混合物、氢氧化钾、TMAH(四甲基氢氧化铵)、氨水和双氧水的混合物中的一种或多种。
由于氧化层的存在，硼在表面50nm的范围内的浓度会较低，通过回蚀可以去掉表面硼浓度较低的一层，由此使得硼掺杂更均匀。
优选地，该回蚀试剂为NH4OH和H2O2的混合物，其中NH4OH：H2O2＝1：1-5：1(体积比)，该回蚀试剂的作用温度为70℃-80℃，反应时间5-30min。
优选地，掺杂后第一表面侧的磷掺杂浓度为2E20-1E21/cm3。
优选地，掺杂后第二表面侧的硼掺杂浓度为1E19-5E20/cm3。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的掺杂方法只需一步高温工艺，就能完成两个表面的不同类型掺杂，最重要的是能够保留两面的绒面，由此制得的双面电池的背面效率和正面效率非常接近。
另外，由于氧化层的存在，硼在表面50nm的浓度会较低，通过回蚀可以去掉表面硼浓度较低的一层，使硼掺杂更均匀。
附图说明
图1为本发明实施例1中双面制绒后的硅衬底示意图。
图2为本发明实施例1中形成含磷非晶硅和含硼非晶硅的示意图。
图3为本发明实施例1中CVD之后经热处理的硅衬底的示意图。
图4为本发明实施例1中去除氧化层后的掺杂结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
参考图1-图4，本实施例所述的双面电池的掺杂方法包括以下步骤：
对硅衬底双面制绒，该硅衬底10具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面；
参考图2，通过CVD在该硅衬底的第一表面上形成含磷非晶硅21，通过CVD在该硅衬底的第二表面上形成含硼非晶硅31；
参考图3，接着在750℃-1000℃下热处理图2所示的结构，以使得磷进入第一表面侧的硅衬底中形成磷掺杂层20，硼进入第二表面侧的硅衬底中形成硼掺杂层30，在热处理过程中硅衬底的两个表面上会形成氧化层40(残留的含磷掺杂剂和残留的含硼掺杂剂未示出，氧化层均以40表示)，掺杂后第一表面侧的磷掺杂浓度为5E20/cm3，掺杂后第二表面侧的硼掺杂浓度为1E20/cm3；
参考图4，对硅衬底进行等离子体边缘刻蚀以去除可能在热处理过程中进入硅衬底侧壁中的硼和磷，另外去除氧化层40。
实施例2
实施例2的基本原理与实施例1相同，不同之处在于：
等离子体边缘刻蚀和去除氧化层后利用回蚀试剂用于去除50nm的第二表面侧的硅层。由于氧化层的存在，硼在表面50nm的范围内的浓度会较低，通过回蚀可以去掉表面硼浓度较低的一层，由此使得硼掺杂更均匀。
本实施例中回蚀试剂为NH4OH和H2O2的混合物，其中NH4OH：H2O2＝3：1(体积比)，该回蚀试剂的作用温度为70℃，反应时间5-30min。
其余未提及之处参照实施例1。
实施例3
实施例3的基本原理与实施例2相同，不同之处在于：
本实施例中含磷掺杂剂采用磷硅玻璃，含硼掺杂剂采用硼硅玻璃。
其余未提及之处参照实施例2。
本发明只需一步高温工艺，就能完成两个表面的不同类型掺杂，最重要的是能够保留两面的绒面，由此制得的双面电池的背面效率和正面效率非常接近。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种双面电池的掺杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对硅衬底双面制绒，该硅衬底具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面；
S2：通过CVD在该硅衬底的第一表面上形成含磷掺杂剂，通过CVD在该硅衬底的第二表面上形成含硼掺杂剂；
S3：在750℃-1000℃下热处理步骤S2所得的结构，以使得磷进入第一表面侧的硅衬底中形成磷掺杂层，硼进入第二表面侧的硅衬底中形成硼掺杂层；
S4：去除残余的含磷掺杂剂和残留的含硼掺杂剂，对硅衬底进行等离子体边缘刻蚀。
2.如权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，步骤S4中还包括：去除热处理过程中形成的氧化层。
3.如权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，步骤S4后利用回蚀试剂用于去除1nm-50nm的第二表面侧的硅层。
4.如权利要求3所述的掺杂方法，其特征在于，该回蚀试剂选自：氢氟酸和双氧水的混合物、氢氟酸和硝酸的混合物、氢氧化钾、TMAH、氨水和双氧水的混合物中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的掺杂方法，其特征在于，该回蚀试剂为NH4OH和H2O2的混合物，其中NH4OH：H2O2＝1：1-5：1，该回蚀试剂的作用温度为70℃-80℃，反应时间5-30min。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的掺杂方法，其特征在于，掺杂后第一表面侧的磷掺杂浓度为1E20-1E21/cm3。
7.如权利要求1-5中任意一项所述的掺杂方法，其特征在于，掺杂后第二表面侧的硼掺杂浓度为1E19-1E21/cm3。
8.如权利要求1-5中任意一项所述的掺杂方法，其特征在于，该含磷掺杂剂为含磷的非晶硅、含磷的多晶硅、磷硅玻璃或五氧化二磷。
9.如权利要求1-5中任意一项所述的掺杂方法，其特征在于，该含硼掺杂剂为含硼的非晶硅、含硼的多晶硅或硼硅玻璃。
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