CN114038935B - 一种太阳能电池新型硼扩散方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池新型硼扩散方法,具体包括:S1、N型硅片正面沉积硼掺杂非晶硅;S2、将步骤S1得到的硅片刻蚀去四周及背面绕镀;S3、将步骤S2得到的硅片进行高温退火并完成硼掺杂;本发明方法避开了常规管式硼扩散预沉积过程中,由于反应产物B2O3的沸点在1600℃以上,反应产物始终处于液态B2O3,扩散过程中对石英器件的腐蚀严重,扩散结束后在恒温区外快速冷却凝固,易造成尾管堵塞,引起扩散机台石英炉门与石英炉管的粘连,造成维护成本高。

Description

一种太阳能电池新型硼扩散方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域,具体涉及一种太阳能电池新型硼扩散方法。
背景技术
目前P型晶硅电池占据晶硅电池市场的绝对份额。然而,不断追求效率提升和成本降低是光伏行业永恒的主题。N型单晶硅较常规的P型单晶硅具有少子寿命高、光致衰减小等优点,具有更大的效率提升空间,同时,N型单晶组件具有弱光响应好、温度系数低等优点。因此,N型单晶系统具有发电量高和可靠性高的双重优势。
硼扩散是N型电池核心工序。在硼扩散工艺过程中由于直接作用在硅片的B2O3沸点达到1860℃,而扩散工艺温度一般在900~1100℃之间,B2O3在工艺过程中以液态的形式与太阳能电池片接触,导致太阳能电池片的工艺结果均匀性较差。另一方面,由于副产物BSG(硼硅玻璃)的存在,致使石英件存在粘黏现象,导致硼扩散设备存在维护周期短、成本高等问题,严重制约着N型电池发展。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术的缺陷,本发明提供一种太阳能电池新型硼扩散方法。
为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
一种太阳能电池新型硼扩散方法,包括以下步骤:
S1、在N型硅片上沉积硼掺杂非晶硅层,硼掺杂非晶硅沉积厚度在100nm-500nm,生长非晶硅层过程同时通入硼源;
采用LPCVD的方式在N型硅片上沉积硼掺杂非晶硅层,考虑到管式硼扩散,在表层深100nm-200nm处由于掺杂浓度大,该深度杂质分布状况主要以间隙扩散为主,硼激活率非常低,亦称之为“死层”。
优先地,硼掺杂非晶硅沉积厚度在100nm-500nm,为使得硼原子均匀分布在膜层中,生长非晶硅层过程同时通入硼源。
S2、将步骤S1得到的硅片刻蚀去除四周及背面绕镀;
S3、将步骤S2得到的硅片进行高温退火并完成硼掺杂:
(1)将硅片送入炉管,氮气氛围下升温至900℃-1100℃;
(2)氮气氛围下掺杂非晶硅层进行高温晶化及杂质分布,温度稳定在900℃-1100℃;
晶化过程实现了硼原子在硅中的原位掺杂,达到替位扩散效果,激活杂质硼原子,多余的硼原子将以间隙/替位扩散的方式继续向硅中扩散;
(3)氮、氧气氛围下掺杂晶硅层进行杂质再分布,温度稳定在900℃-1100℃;
(4)氮气氛围下降温退火并出管。
进一步地,步骤S1中,硼掺杂非晶硅沉积过程,温度为560℃-620℃,管压为220mTor-400mTor。
作为优选,步骤S1中,硼掺杂非晶硅沉积过程,温度为600℃,管压为300mTor。
进一步地,步骤S1中,掺杂源为BBr3/BCl3蒸汽。
进一步地,步骤S1中,通入200sccm-400sccm SiH4以及20sccm-40sccm BCl3,沉积硼掺杂非晶硅层,时间为40min-80min。
作为优选,步骤S1中,通入300sccm SiH4以及30sccm BCl3,沉积硼掺杂非晶硅层,时间为60min。
进一步地,步骤S3(1)中,N2流量控制在1000-10000sccm。
进一步地,步骤S3(2)中,N2流量控制在1000-10000sccm,时间控制在30min-200min。
进一步地,步骤S3(3)中,N2流量控制在1000-10000sccm,O2流量控制在3000sccm-10000sccm,时间控制在20min-30min,这样能够降低表面杂质浓度同时实现结深要求。
进一步地,步骤S3(4)中,N2流量控制在1000-10000sccm。
进一步地,步骤S3(4)中,降温至800℃。
本发明的有益效果是:
(1)本发明的太阳能电池新型硼扩散方法,能够提高硼扩散质量以及解决硼扩散副产物对于机台备件的损伤,降低运营成本。
(2)与现有技术相比,本发明采用先沉积掺硼非晶硅再退火扩散的方式,不会产生B2O3副产物,对于石英件无损伤,可有效降低硼扩运营成本。
具体实施方式:
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本申请进行描述和说明。
实施例1
一种太阳能电池新型硼扩散方法,包括以下步骤:
(1)将制绒后的N型硅片用LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)低压力化学气相沉积法,恒温600℃,在管压300mTor下通入300sccm的SiH4以及30sccm的BCl3沉积非晶硅,时间为60min,得到监控约在120nm厚的非晶硅;
所述N型硅片作为衬底材料,通过清洗制绒使硅片表面产生金字塔状表面结构。
(2)使用质量分数15%的酸(比如15%HF)对步骤(1)得到的硅片,进行刻蚀去除四周绕镀非晶硅,使用质量分数10%的碱(比如10%KOH)对步骤(1)得到的硅片,进行背面抛光;
(3)将去除完绕镀的硅片放入高温退火炉中;
(4)升温:保持通入3000sccm的N2下升温到950℃;
(5)退火:保持通入3000sccm的N2,温度950℃条件下恒温60min,掺杂非晶硅晶化过程中兼备杂质扩散;实现了硼原子在硅中的原位掺杂,达到替位扩散效果,激活杂质硼原子,多余的硼原子将以间隙/替位扩散的方式继续向硅中扩散;
(6)推进:保持通入3000sccm的N2,并同时通入3000sccm的O2,在950℃的条件下恒温30min;
(7)降温:保持通入3000sccm的N2,降温至800℃。
(8)出舟。
实施例2
一种太阳能电池新型硼扩散方法,包括以下步骤:
(1)将制绒后的N型硅片用LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)低压力化学气相沉积法,恒温600℃,在管压300mTor下通入300sccm的SiH4以及30sccm的BCl3沉积非晶硅,时间为60min,得到监控约在120nm厚的非晶硅;
所述N型硅片作为衬底材料,通过清洗制绒使硅片表面产生金字塔状表面结构。
(2)使用质量分数15%的酸(比如15%HF)对步骤(1)得到的硅片,进行刻蚀去除四周绕镀非晶硅,使用质量分数10%的碱(比如10%KOH)对步骤(1)得到的硅片,进行背面抛光;
(3)将去除完绕镀的硅片放入高温退火炉中;
(4)升温:保持通入3500sccm的N2下升温到920℃;
(5)退火:保持通入3500sccm的N2,温度920℃条件下恒温80min,掺杂非晶硅晶化过程中兼备杂质扩散;实现了硼原子在硅中的原位掺杂,达到替位扩散效果,激活杂质硼原子,多余的硼原子将以间隙/替位扩散的方式继续向硅中扩散;
(6)推进:保持通入3500sccm的N2,并同时通入3000sccm的O2,在920℃的条件下恒温25min;
(7)降温:保持通入3500sccm的N2,降温至800℃。
(8)出舟。
现有技术中的硼扩散工艺中通常会有液态B2O3存在,本发明采用先沉积掺硼非晶硅再退火扩散的方式,不会产生B2O3副产物,对于石英件无损伤,可有效降低硼扩运营成本。
本发明方法避开了常规管式硼扩散预沉积过程中,由于反应产物B2O3的沸点在1600℃以上,反应产物始终处于液态B2O3,扩散过程中对石英器件的腐蚀严重,扩散结束后在恒温区外快速冷却凝固,易造成尾管堵塞,引起扩散机台石英炉门与石英炉管的粘连,造成维护成本高。
本领域的技术人员应该明白,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申请的几种实施方式,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,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能电池新型硼扩散方法,其特征是,包括以下步骤:
S1、在N型硅片上沉积硼掺杂非晶硅层,硼掺杂非晶硅沉积厚度在100nm-500nm,生长非晶硅层过程同时通入硼源;
S2、将步骤S1得到的硅片刻蚀去除四周及背面绕镀;
S3、将步骤S2得到的硅片进行高温退火并完成硼掺杂:
(1)将硅片送入炉管,氮气氛围下升温至900℃-1100℃;
(2)氮气氛围下掺杂非晶硅层进行高温晶化及杂质分布,温度稳定在900℃-1100℃;
(3)氮、氧气氛围下掺杂晶硅层进行杂质再分布,温度稳定在900℃-1100℃;
(4)氮气氛围下降温退火并出管;
步骤S1中,硼掺杂非晶硅沉积过程,温度为560℃-620℃,管压为220mTor-400mTor;
步骤S1中,通入200sccm-400sccm SiH4以及20sccm-40sccmBCl3,沉积硼掺杂非晶硅层,时间为40min-80mi;
步骤S3(2)中,N2流量控制在1000-10000sccm,时间控制在30min-200min。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池新型硼扩散方法,其特征是,步骤S1中,掺杂源为BBr3/BCl3蒸汽。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池新型硼扩散方法,其特征是,步骤S3(1)中,N2流量控制在1000-10000sccm。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池新型硼扩散方法,其特征是,步骤S3(3)中,N2流量控制在1000-10000sccm,O2流量控制在3000sccm-10000sccm,时间控制在20min-30min。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池新型硼扩散方法,其特征是,步骤S3(4)中,N2流量控制在1000-10000sccm。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池新型硼扩散方法,其特征是,步骤S3(4)中,降温至800℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101129422B1 (ko) * 2010-11-09 2012-03-26 고려대학교 산학협력단 태양전지 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지
CN111341649A (zh) * 2020-02-03 2020-06-26 深圳市拉普拉斯能源技术有限公司 一种n型太阳能电池硼扩散方法

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