CN110148650A - 在硅片表面进行激光掺杂se的制备方法 - Google Patents

在硅片表面进行激光掺杂se的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法,本发明提供一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法及扩散优化工艺，对裸硅片依次进行清洗制绒、扩散、激光掺杂、后清洗、背钝化、正面镀膜、背面镀膜、激光开孔和丝网印刷，以解决现有工艺中扩散制备高方阻不稳定性、扩散表面浓度不够、激光烧蚀磷源不够以及激光烧蚀易形成死伤层的问题。

Description

在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法
技术领域
本发明涉及一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法。
背景技术
随着光伏技术的不断推陈出新，市场需求对于技术领域的要求越来越大，加载高效电池技术已然成为了目前光伏电池产品的技术手段之一，例如PERC、热氧化加载、选择性发射极加载等手段提高电池转换效率。在不断叠加技术当中，其中之一可以利用激光进行局域掺杂，制备选择性发射电极(SE)电池。PERC SE电池在制备过程中主要具有一下两个特征：
1)重掺杂区域为硅片与金属栅线接触区域，通过形成良好的欧姆接触，从而改善填充因子；
2)其余未激光掺杂区域为轻掺杂区域，称为受光区域，通过改善短波响应，低的表面浓度减少了少子的复合，从而提升了开路电压和短路电流。
激光磷硅玻璃掺杂法是近期研究较多的SE新技术，主要是利用磷硅玻璃(PSG)作为磷源，采用激光烧蚀的方式形成重掺，该技术的特点是工艺流程简单，易于实现。
目前常规工艺是制备高方阻硅片，通过激光掺杂将表面的磷硅玻璃的磷源再向硅片里推进，最终形成重掺杂。但目前此工艺存在的问题有：
一、激光烧蚀区域容易形成死伤层，最终导致欧姆接触不良，导致电性能参数下降；
二、因表面需要足够的磷源，所以在硅表面需要很高的表面浓度，所以要增加扩散后的表面浓度，但这一做法极易增加浅结的表面浓度，最终导致SE未能实现其功能；
三、越高的方阻，其开压和电流会越好，但越高的方阻其稳定性越难控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法。
为解决上述问题，本发明提供一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法，包括：
将硅片在HF或HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层、切割线痕以及金属离子；
将清洗过后的硅片放于石英舟上推入扩散炉内，将炉内温度升至750～800℃，在扩散炉内对硅片表面进行前氧化预处理，处理时间为5～12min；其次向所述扩散炉内通入携带POCl3的氮气进行第一层磷源的沉积，沉积时间为5～20min，在硅片上形成扩散第一层磷层，停止通入携带POCl3的氮气，并将扩散炉内的温度升至800～850℃，对硅片作高温推进处理，推进时间为2～15min；再次向扩散炉通入携带POCl3的氮气进行第二层磷源的沉积，沉积时间为5～15min，在硅片上形成扩散第二层磷层，炉内温度升至830～880℃；停止通入携带POCl3的氮气，并将扩散炉内的温度升至830～900℃，对硅片作高温推进处理，推进时间为3～15min；在扩散炉内对硅片表面进行后氧化处理，处理时间为3～15min；向扩散炉通入携带POCl3的氮气进行磷源的沉积，沉积时间为5～20min，在硅片上形成附磷层，同时将炉内温度下降至760～810℃；扩散炉内停止通入携带POCl3的氮气，对硅片进行氮气吹扫；扩散处理结束，将所述石英舟推出扩散炉，取出设于所述石英舟上的扩散后的硅片；
将扩散后的硅片进行正面激光局域掺杂；
利用HF和KOH、或HNO3和KOH进行对正面激光局域掺杂后的硅片进行清洗和刻蚀，除去硅片表面的死层PSG和对硅片的背面抛光，并且使硅片的重掺杂区域的方阻控制在70～100Ω，硅片的浅结区域的方阻在90～120Ω范围内；
利用预设设备对硅片进行背钝化，在硅片上沉积制备AlOx层，然后镀上SiNx层；
利用PECVD对硅片进行正面镀膜；
将硅片的背面进行激光开孔；
将激光开孔后的硅片进行丝网印刷烧结背铝浆、背电极和正电极。
进一步的，在上述方法中，利用预设设备对硅片进行背钝化，沉积制备AlOx层，然后镀上SiNx层中，
AlOx层和SiNx层的总厚度在50nm～90nm之间。
进一步的，在上述方法中，利用PECVD对硅片进行正面镀膜中，
正面镀膜的膜厚控制在80nm～120nm之间。
进一步的，在上述方法中，将硅片的背面进行激光开孔中，
激光开孔的孔直径控制在30um～50um之间。
进一步的，在上述方法中，将扩散后的硅片进行正面激光局域掺杂中，
掺杂时激光能量控制在30W～60W范围内，并使掺杂区域的方阻测试后达到60～90Ω范围内。
与现有技术相比，本发明提供一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法及扩散优化工艺，对裸硅片依次进行清洗制绒、扩散、激光掺杂、后清洗、背钝化、正面镀膜、背面镀膜、激光开孔和丝网印刷，以解决现有工艺中扩散制备高方阻不稳定性、扩散表面浓度不够、激光烧蚀磷源不够以及激光烧蚀易形成死伤层的问题。本发明的扩散工艺采用多步进行扩散，并在正常扩散步骤后，增加附磷层沉积处理而在硅片外表面形成附磷层，其作用是解决了后续工艺中，在制备高方阻时激光烧蚀的PSG浓度不够的问题，也即解决了高方阻选择性发射电极电池欧姆接触不良的问题。在扩散工艺中采用低方阻进行SE激光掺杂，解决了扩散制备高方阻不稳定性问题，也解决了扩散表面浓度不够、激光掺杂磷源不够以及易形成死伤层等问题。
附图说明
图1是本发明一实施例的在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法，包括：
步骤S1，清洗制绒：将硅片在HF或HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层、切割线痕以及金属离子；
步骤S2，扩散：将清洗过后的硅片放于石英舟上推入扩散炉内，将炉内温度升至750～800℃，在扩散炉内对硅片表面进行前氧化预处理，处理时间为5～12min；其次向所述扩散炉内通入携带POCl3的氮气进行第一层磷源的沉积，沉积时间为5～20min，在硅片上形成扩散第一层磷层，停止通入携带POCl3的氮气，并将扩散炉内的温度升至800～850℃，对硅片作高温推进处理，推进时间为2～15min；再次向扩散炉通入携带POCl3的氮气进行第二层磷源的沉积，沉积时间为5～15min，在硅片上形成扩散第二层磷层，炉内温度升至830～880℃；停止通入携带POCl3的氮气，并将扩散炉内的温度升至830～900℃，对硅片作高温推进处理，推进时间为3～15min；在扩散炉内对硅片表面进行后氧化处理，处理时间为3～15min；附磷层沉积：向扩散炉通入携带POCl3的氮气进行磷源的沉积，沉积时间为5～20min，在硅片上形成附磷层，同时将炉内温度下降至760～810℃；扩散炉内停止通入携带POCl3的氮气，对硅片进行氮气吹扫；扩散处理结束，将所述石英舟推出扩散炉，取出设于所述石英舟上的扩散后的硅片；
步骤S3，激光掺杂：将扩散后的硅片进行正面激光局域掺杂，掺杂时激光能量控制在30W～60W范围内，并使掺杂区域的方阻测试后达到60～90Ω范围内；
步骤S4，后清洗：利用HF和KOH、或HNO3和KOH进行对正面激光局域掺杂后的硅片进行清洗和刻蚀，除去硅片表面的死层PSG和对硅片的背面抛光，并且使硅片的重掺杂区域的方阻控制在70～100Ω，硅片的浅结区域的方阻在90～120Ω范围内；
步骤S5，背钝化：利用预设设备对硅片进行背钝化，沉积制备AlOx层，然后镀上SiNx层，背钝化中控制AlOx层和SiNx层的总厚度在50nm～90nm之间；
步骤S6，正面镀膜：利用PECVD对硅片进行正面镀膜，其中，正面镀膜的膜厚控制在80nm～120nm之间，以减少正面反射，增加载流子寿命，提高电流；
步骤S7，激光刻槽：将硅片的背面进行激光开孔，其中，激光开孔的孔直径控制在30um～50um之间；
步骤S8，丝网印刷：将激光开孔后的硅片进行丝网印刷烧结背铝浆、背电极和正电极。
在此，本发明提供一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法及扩散优化工艺，对裸硅片依次进行清洗制绒、扩散、激光掺杂、后清洗、背钝化、正面镀膜、背面镀膜、激光开孔和丝网印刷，以解决现有工艺中扩散制备高方阻不稳定性、扩散表面浓度不够、激光烧蚀磷源不够以及激光烧蚀易形成死伤层的问题。本发明的扩散工艺采用多步进行扩散，并在正常扩散步骤后，增加附磷层沉积处理而在硅片外表面形成附磷层，其作用是解决了后续工艺中，在制备高方阻时激光烧蚀的PSG浓度不够的问题，也即解决了高方阻选择性发射电极电池欧姆接触不良的问题。在扩散工艺中采用低方阻进行SE激光掺杂，解决了扩散制备高方阻不稳定性问题，也解决了扩散表面浓度不够、激光掺杂磷源不够以及易形成死伤层等问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法，其特征在于，包括：
将硅片在HF或HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层、切割线痕以及金属离子；
将清洗过后的硅片放于石英舟上推入扩散炉内，将炉内温度升至750～800℃，在扩散炉内对硅片表面进行前氧化预处理，处理时间为5～12min；其次向所述扩散炉内通入携带POCl3的氮气进行第一层磷源的沉积，沉积时间为5～20min，在硅片上形成扩散第一层磷层，停止通入携带POCl3的氮气，并将扩散炉内的温度升至800～850℃，对硅片作高温推进处理，推进时间为2～15min；再次向扩散炉通入携带POCl3的氮气进行第二层磷源的沉积，沉积时间为5～15min，在硅片上形成扩散第二层磷层，炉内温度升至830～880℃；停止通入携带POCl3的氮气，并将扩散炉内的温度升至830～900℃，对硅片作高温推进处理，推进时间为3～15min；在扩散炉内对硅片表面进行后氧化处理，处理时间为3～15min；向扩散炉通入携带POCl3的氮气进行磷源的沉积，沉积时间为5～20min，在硅片上形成附磷层，同时将炉内温度下降至760～810℃；扩散炉内停止通入携带POCl3的氮气，对硅片进行氮气吹扫；扩散处理结束，将所述石英舟推出扩散炉，取出设于所述石英舟上的扩散后的硅片；
将扩散后的硅片进行正面激光局域掺杂；
利用HF和KOH、或HNO3和KOH进行对正面激光局域掺杂后的硅片进行清洗和刻蚀，除去硅片表面的死层PSG和对硅片的背面抛光，并且使硅片的重掺杂区域的方阻控制在70～100Ω，硅片的浅结区域的方阻在90～120Ω范围内；
利用预设设备对硅片进行背钝化，在硅片上沉积制备AlOx层，然后镀上SiNx层；
利用PECVD对硅片进行正面镀膜；
将硅片的背面进行激光开孔；
将激光开孔后的硅片进行丝网印刷烧结背铝浆、背电极和正电极。
2.如权利要求1所述的在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法，其特征在于，利用预设设备对硅片进行背钝化，沉积制备AlOx层，然后镀上SiNx层中，
AlOx层和SiNx层的总厚度在50nm～90nm之间。
3.如权利要求1所述的在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法，其特征在于，利用PECVD对硅片进行正面镀膜中，
正面镀膜的膜厚控制在80nm～120nm之间。
4.如权利要求1所述的在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法，其特征在于，将硅片的背面进行激光开孔中，
激光开孔的孔直径控制在30um～50um之间。
5.如权利要求1所述的在硅片表面进行激光掺杂SE的制备方法，其特征在于，将扩散后的硅片进行正面激光局域掺杂中，
掺杂时激光能量控制在30W～60W范围内，并使掺杂区域的方阻测试后达到60～90Ω范围内。
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