CN113363352B - 一种n型电池选择性发射极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种N型电池选择性发射极的制备方法，在链式设备中对硅片依次实施：沉积硼浆，以硼浆作为重掺区掺杂源；第一次高温推进，使重掺区掺杂源向硅片中扩散；沉积液态硼源，以液态硼源作为轻掺区掺杂源；第二次高温推进，使重掺区掺杂源和轻掺区掺杂源向硅片中扩散。本发明以硼浆作为重掺区掺杂源，以液态硼源作为轻掺区掺杂源，通过链式设备实现重轻掺区发射极的制备，外扩可控，不损伤绒面，步骤简单，节省时间，产量大，便于大批量生产。本发明采用全程链式方式，整个制备工艺在同一个链式设备中实施，硅片不需要在多个设备之间周转，对电池片洁净度有很大提升。本发明工艺窗口宽，结深差异化可控，无硼源外扩影响。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种N型电池选择性发射极的制备方法。
背景技术
PERC电池SE工艺已经成熟，并在电池工厂大批量生产，但是N型电池至今没有形成量产的选择性发射极工艺，其中最主要的原因是由于硼掺杂工艺的难度较高，而掺杂的难易主要由材料本身性质决定的。
目前，N型电池选择性发射极制备工艺主要有：二次扩散法、掩膜法、反刻蚀法、激光掺杂法和掺杂浆料热扩散法等。
二次扩散法需要经历沉积掩膜层-激光开槽（重掺区）、第一次热扩散（重掺区制备）、清洗掩膜层、第二次热扩散（轻掺区制备）等步骤，需要2次进出管式炉，并且需要用到激光设备，易损伤绒面结构，耗时长，成本大，工艺繁琐。
掩膜法需要经历第一次热扩散、掩膜图形化、清洗非掩膜区BSG、去掩膜、第二次热扩散等步骤，全程也需2次进出管式炉，耗时较长，操作繁琐。
反刻蚀法需要经历热扩散、掩膜图形化、酸腐蚀（非掩膜区）、去掩膜层等步骤，虽工艺步骤简单但是工艺窗口窄，不利于工艺控制，而且破坏绒面，不适用受光面结构制备，且存在环保压力。
激光掺杂法，在热扩散后的电池片BSG表面进行图案化激光处理，存在2个难点：首先是激光对绒面的损伤无法消除；其次是由于硼在硅中的掺杂难度大，激光能量控制难度高，工艺窗口窄；这两方面的矛盾导致工艺尚未成熟。
综上所述，现有的N型电池选择性发射极制备工艺的缺点总结如下：①耗时较长，需2次进出管式炉，管式炉升温降温，进出炉都比较耗时，且热历程过长，影响硅片性能；②工艺复杂，如使用掩膜，需沉积膜层或印刷掩膜，还需使用湿法方式进行清洗和去除掩膜，化学品的使用增加环保压力；③工艺不稳定，窗口小，如激光掺杂工艺，激光能量过大损伤正面绒面结构，激光能量太小硼源掺杂不够，达不到预期效果；④损伤绒面，N型电池正面为受光面，激光的方式或化学品腐蚀的方式都会破坏绒面，对电池短路电流有很大影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种N型电池选择性发射极的制备方法，在链式设备中平置输送N型单晶硅片，且在硅片输送过程中对硅片依次实施如下处理步骤：
沉积硼浆：在硅片上表面重掺区沉积硼浆形成硼浆层，以该硼浆层作为重掺区掺杂源，该硅片为制绒后的硅片；
一次高温推进：对硅片进行第一次高温推进处理，使重掺区掺杂源向硅片中扩散；
沉积液态硼源：在硅片上表面轻掺区沉积液态硼源，以该液态硼源作为轻掺区掺杂源；
二次高温推进：对硅片进行第二次高温推进处理，使重掺区掺杂源和轻掺区掺杂源向硅片中扩散。
优选的，采用丝网印刷、喷墨打印、转印或喷涂方式沉积硼浆；所述硼浆选自纳米硅体系硼浆、硼化合物硼浆、硼聚合物硼浆中的一种或几种。
优选的，采用喷涂、旋涂或滚刷方式沉积液态硼源；所述液态硼源选自硼化合物、硼聚合物中的一种或两种。
优选的，在沉积硼浆步骤之前，还进行一次氧化：对硅片进行第一次氧化处理，在硅片表面形成第一氧化层，该硅片为制绒后的硅片。
优选的，在沉积硼浆步骤和一次高温推进步骤之间，还进行二次氧化：对硅片进行第二次氧化处理，在硼浆层表面形成第二氧化层。
优选的，在二次高温推进之后，还进行三次氧化：对硅片进行第三次氧化处理。
优选的，在一次氧化步骤之前，还进行制绒：对硅片进行链式制绒，在硅片上表面和下表面形成绒面。
优选的，在沉积硼浆步骤和二次氧化步骤之间，还进行烘干硼浆：对硅片进行烘干处理，使硅片上的硼浆层被烘干。
优选的，在相邻两个处理步骤之间设置气幕，通过气幕阻挡相邻两个处理步骤之间的气体流通。
本发明的优点和有益效果在于：
本发明以硼浆作为重掺区掺杂源，以液态硼源作为轻掺区掺杂源，通过链式设备实现重轻掺区发射极的制备，外扩可控，不损伤绒面，步骤简单，节省时间，产量大，便于大批量生产。
本发明采用全程链式方式，整个制备工艺在同一个链式设备中实施，硅片不需要在多个设备之间周转，对电池片洁净度有很大提升。
本发明工艺窗口宽，结深差异化可控，无硼源外扩影响。
本发明可全程使用链式设备进行生产，可提升产能，便于大批量生产。
在沉积硼浆之前对硅片进行第一次氧化，可在硼浆层下预先设置第一氧化层，在第一次高温推进过程中，该第一氧化层可有效减少硼浆的横向扩散。
在第一次高温推进之前对硅片进行第二次氧化，可在硼浆层表面形成第二氧化层，在第一次高温推进过程中，该第二氧化层可以阻挡重掺区掺杂源外扩，减少或避免外扩硼源对轻掺区的影响。
而且，在第二次高温推进（共同推进）过程中，可利用硼在氧化层中固溶度更高的原理，减缓轻掺区的掺杂，实现重轻掺杂的差异化分布。
在第二次高温推进之后对硅片进行第三次氧化，可降低硅片表面掺杂浓度，减小表面复合，还有继续推进结深的作用。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
一种N型电池选择性发射极的制备方法，在链式设备中平置输送N型单晶硅片，在硅片输送过程中对硅片依次实施如下处理步骤：制绒→一次氧化→沉积硼浆→烘干硼浆→二次氧化→一次高温推进→沉积液态硼源→二次高温推进→三次氧化；且在相邻两个处理步骤之间设置气幕，通过气幕阻挡相邻两个处理步骤之间的气体流通；全程链式：
1）制绒：对硅片进行链式制绒，在硅片上表面和下表面形成绒面；该链式制绒包括对完成制绒的硅片进行清洗和风干的步骤；
2）一次氧化：对硅片进行第一次氧化处理，在硅片上表面形成第一氧化层；第一次氧化处理的温度为500-700℃，时间为30-180s，气氛为氧气；
3）沉积硼浆：采用丝网印刷、喷墨打印、转印或喷涂的方式，在硅片上表面的重掺区沉积硼浆形成硼浆层，以该硼浆层作为重掺区掺杂源；硼浆可选用纳米硅体系硼浆、硼化合物硼浆、硼聚合物硼浆中的一种或几种；如果有必要，硅片在沉积硼浆时，该硅片可暂停输送或增加缓存功能；
4）烘干硼浆：对硅片进行烘干处理，使硅片上的硼浆层被烘干；烘干处理的温度为200-400℃，时间为20-180s，气氛为空气；
5）二次氧化：对硅片进行第二次氧化处理，在硼浆层表面形成第二氧化层；第二次氧化处理的温度为650-800℃，时间为5-10min，气氛为氧气；
6）一次高温推进：对硅片进行第一次高温推进处理，使重掺区掺杂源向硅片中扩散；第一次高温推进处理的温度为750-950℃，时间为5-15min，气氛为氮气；
7）沉积液态硼源：采用喷涂、旋涂或滚刷的方式，在硅片上表面轻掺区沉积液态硼源，以该液态硼源作为轻掺区掺杂源；液态硼源可选用符合化学计量比和非化学计量比的硼化合物、硼聚合物（硼化合物、硼聚合物都用，或只用其一）；如果有必要，硅片在沉积液态硼源时，该硅片可暂停输送或增加缓存功能；
8）二次高温推进：对硅片进行第二次高温推进处理，使重掺区掺杂源和轻掺区掺杂源向硅片中扩散；第二次高温推进处理的温度为800-950℃，时间为5-20min，气氛为氮气或氮气与氧气；
9）三次氧化：对硅片进行第三次氧化处理；第三次氧化处理的温度为800-900℃，时间为5-20min，气氛为氧气或氧气与氮气。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.在N型电池选择性发射极制备过程中降低硅片表面掺杂浓度和减小表面复合的方法，其特征在于，在链式设备中平置输送N型单晶硅片，在硅片输送过程中对硅片依次实施如下处理步骤：制绒，一次氧化，沉积硼浆，烘干硼浆，二次氧化，一次高温推进，沉积液态硼源，二次高温推进，三次氧化；且在相邻两个处理步骤之间设置气幕，通过气幕阻挡相邻两个处理步骤之间的气体流通；全程链式：
1）制绒：对硅片进行链式制绒，在硅片上表面和下表面形成绒面；该链式制绒包括对完成制绒的硅片进行清洗和风干的步骤；
2）一次氧化：对硅片进行第一次氧化处理，在硅片上表面形成第一氧化层；第一次氧化处理的温度为500-700℃，时间为30-180s，气氛为氧气；
3）沉积硼浆：采用喷墨打印、转印或喷涂的方式，在硅片上表面的重掺区沉积硼浆形成硼浆层，以该硼浆层作为重掺区掺杂源；硼浆选用硼化合物硼浆、硼聚合物硼浆中的一种或两种；硅片在沉积硼浆时，硅片暂停输送或增加缓存功能；
4）烘干硼浆：对硅片进行烘干处理，使硅片上的硼浆层被烘干；烘干处理的温度为200-400℃，时间为20-180s，气氛为空气；
5）二次氧化：对硅片进行第二次氧化处理，在硼浆层表面形成第二氧化层；第二次氧化处理的温度为650-800℃，时间为5-10min，气氛为氧气；
6）一次高温推进：对硅片进行第一次高温推进处理，使重掺区掺杂源向硅片中扩散；第一次高温推进处理的温度为750-950℃，时间为5-15min，气氛为氮气；
7）沉积液态硼源：采用喷涂、滚刷的方式，在硅片上表面轻掺区沉积液态硼源，以该液态硼源作为轻掺区掺杂源；液态硼源选用符合化学计量比和非化学计量比的硼化合物、硼聚合物；硅片在沉积液态硼源时，硅片暂停输送或增加缓存功能；
8）二次高温推进：对硅片进行第二次高温推进处理，使重掺区掺杂源和轻掺区掺杂源向硅片中扩散；第二次高温推进处理的温度为800-950℃，时间为5-20min，气氛为氮气或氮气与氧气；
9）三次氧化：对硅片进行第三次氧化处理；第三次氧化处理的温度为800-900℃，时间为5-20min，气氛为氧气与氮气；通过第三次氧化降低硅片表面掺杂浓度，减小表面复合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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