在基板中提供硼掺杂区域的方法以及使用该基板的太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种在硅基板中提供硼掺杂区域的方法。
【背景技术】
[0002]美国专利公开号5，928，438 (Salami等)公开了具有选择性(硼)发射器(emitter)的太阳能电池。该太阳能电池包括具有第一表面和第二表面的半导体基板、形成于第一表面和第二表面之一的具有相对较低掺杂浓度的第一多个发射器区域、形成于所述第一表面和第二表面之一的比第一多个区域实质上更深的第二多个发射器区域，第二多个发射器区域优选比第一多个区域具有相对更高的掺杂浓度。所述半导体基板优选包括η型掺杂硅，且所述第一多个发射器区域优选使用P+型掺杂材料(例如硼)所形成。所述第二多个发射器区域优选由含有纯铝或铝与硅的合金的P+型掺杂材料所形成。形成于基板表面另一面的掺杂区域优选使用η+型掺杂材料(例如磷)所形成。
[0003]N.Bateman 等人发表于 Energy.Procedia 8 (2011), p 509-514 的文章“具 20 %效率的交叉背面接触的太阳能电池(interdigitated back contact solar cells)中的高品质离子植入硼发射器(High quality 1n implanted boron emitters in aninterdigitated back contact solar cell with 20% efficiency) ”,其公开了基板中的低掺杂硼层和选择性低-高掺杂曲线，可使得在太阳能电池中应用选择性发射器。然而，这需要昂贵的处理步骤。
【发明内容】
[0004]本发明试图提供一种方法，该方法提供了在合理成本下具有较高效率的提高同质性和选择性的硼掺杂区域或发射器。
[0005]根据本发明，根据前文提供的方法，其中该方法包括:
[0006](a)在基板的第一表面上沉积硼掺杂源；
[0007](b)将所述基板退火，使硼从所述硼掺杂源扩散进入所述第一表面，从而得到硼掺杂区域；
[0008](c)从所述第一表面的至少部分(即全部地或选择性地)移除所述硼掺杂源；
[0009](d)在所述第一表面上沉积未掺杂的娃氧化物(silicon oxide)；
[0010](e)将所述基板退火，以通过所述未掺杂的硅氧化物对硼的吸收而降低所述硼掺杂区域内的硼波峰浓度。
[0011]处理步骤(a)与(b)可合并为单一步骤，这是本领域技术人员所公知的。退火(步骤(b)及步骤(e))包括将基板的温度增加随后将基板冷却。同样地，本领域技术人员公知这可通过使用多种方式完成。
[0012]所述硼掺杂区域可以在η型基板中作为发射器应用。或者，当基板是P型基板时硼掺杂区域也可以应用。在有些应用中，P型基板已掺杂硼，但浓度较低。然后，术语“硼掺杂区域”被理解为高掺杂区域，其中硼浓度比基板其它部分高很多(如至少100倍)。
[0013]根据要获得的硼掺杂区域的类型，移除硼掺杂源(C)包括全部地或选择性地(部分)移除硼掺杂源。特别地，从第一表面全部地移除硼掺杂源意味着获得同质性的硼掺杂区域，而从第一表面选择性地(部分)移除硼掺杂源则意味着获得选择性的硼掺杂区域。
[0014]因此本发明【具体实施方式】的方法可得到硼掺杂区域，该硼掺杂区域包括具有普遍低同质性硼浓度的连续硼掺杂层，即同质性硼掺杂发射器，或具有较高和较低硼浓度的平稳散置区域(interspersed reg1ns)的连续硼掺杂层，即选择性硼掺杂发射器。
[0015]将沉积的未掺杂的硅氧化物退火能够将硼原子从发射器中拉出，从而降低了掺杂程度。就选择性发射器【具体实施方式】而言，将选择性剩余的硼掺杂源进行退火来维持高掺杂程度以用于接触。因此，可在具有高对比度硼掺杂程度的基板中获得选择性发射器。
[0016]根据本发明，退火(e)可以进一步包括将磷扩散进入基板的第二表面，以得到磷掺杂层，如作为背面电场(BSF)，其中硼吸收与磷扩散在退火阶段发生于同样的处理步骤中。实际上，退火(e)需要至少900°C，而磷扩散则在780-860°C之间发生。因此，退火与磷扩散不一定同时发生，但可以在同一加工室中相继完成。因为磷扩散可利用退火(e)的降温程序，所以其不需加热步骤。在此处理步骤中，未掺杂的硅氧化物膜起着两个作用:退火阶段的硼拉出者/吸收者和磷扩散阶段的扩散障碍。
【附图说明】
[0017]将在下文中基于多个示例性实施方式并引用附图进一步详细地讨论本发明，其中:
[0018]图la-g表示根据本发明一种【具体实施方式】的方法处理基板的中间状态。
[0019]图2a_d表示根据本发明的基板的另一种【具体实施方式】的方法处理基板的中间状
O
[0020]图3示出了描述使用根据本发明一种【具体实施方式】的方法获得的硼掺杂曲线的示例性图。
[0021]图4a_h示出了根据另一种【具体实施方式】的又一种方法处理的基板的状态。
【具体实施方式】
[0022]根据本发明，图1a示出了提供有硼掺杂区域的硅基板1，更具体地说，其为同质性或选择性的硼掺杂发射器，特别用于太阳(光电伏特)电池。该基板I包括第一表面2与第二表面4。所述第一表面2可被称为前面，而所述第二表面4可被称为背面。在一种【具体实施方式】中，硅基板I是P型基板I。在另一种【具体实施方式】中，基板I是η型基板I。
[0023]上面所定义的图1a所述的基板I随后根据本发明的一种【具体实施方式】的方法的处理步骤进行处理，以在硅基板I中提供硼掺杂区域8，其中如(a)、(b)、(c)……等标记，是用来标记并便于提及所述方法的功能处理步骤的。
[0024]如图1b所述，本发明【具体实施方式】的方法包括沉积(a)硼掺杂源6于基板I的第一表面2上。在代表性的实施方式中,所述硼掺杂源6是一个覆盖基板I的第一表面2的层。在另一组【具体实施方式】中，硼掺杂源6的沉积(a)可以包括在高温(例如高于850°C、通常介于900-950°C之间)下，通过BBr3程序或此13与02程序形成硼硅酸盐玻璃(BSG)。在另外的【具体实施方式】中，硼掺杂源6的沉积(a)可以包括BSG、或固相硼、或无定型硼(amorphousboron)、或B2O3,或它们的混合物的化学气相沉积(CVD)。在550_1500°C下，B2O3是液态，而其它提及的扩散源则是固态。B2O3可以在表面上作为涂布液而停留于基板上，并能够作为扩散源。在另一种【具体实施方式】中，硼掺杂源6的沉积(a)可以包括硼的旋转涂布。
[0025]如图1c所述，本发明【具体实施方式】的方法还包括将基板I退火(b)，使硼从硼掺杂源6扩散进入基板I的第一表面2，而在第一表面2内得到了具有深度与硼波峰浓度的硼掺杂区域或发射器8。在一种优选的【具体实施方式】中，退火(b)包括将基板加热至温度至少为850°C的步骤。
[0026]一般地，扩散所形成的硼掺杂区域8的波峰浓度与其固体溶解度限制是相同的，即2E20/cm3。为了改善表面钝化和减少硼掺杂区域8中的少数载体的再结合，应当显著降低所述波峰浓度，特别是在选择性发射器的情况下介于接触指(contact finger)之间，即照明或透明区域。
[0027]根据本发明，属于“退火”是指加热处理样品后将所述样品冷却，例如将所述基板I加热至预定温度并持续预定时间段，然后将该基板I主动或被动地冷却，例如冷却至环境温度。
[0028]根据本发明的方法中的下一步处理步骤是移除至少部分硼掺杂源6。在图1d-1f中，示出了【具体实施方式】的方法，其中，移除全部硼掺杂源6以获得均匀的和同质性硼掺杂区域8。在图2a-2d中，示出了另一种【具体实施方式】的方法，其中，部分移除硼掺杂源6，例如，以形成选择性发射器8。
[0029]如图ld(以及图2a)所述，本发明的方法还包括从基板I全部地或选择性地移除(c)硼掺杂源6。在图1d所示的【具体实施方式】中，所述移除(c)包括将硼掺杂源6全部地从基板I移除。因此，第一(此处为硼掺杂)表面2完全地暴露出来而没有被硼掺杂源6覆盖。在图2a所示的【具体实施方式】中，移除步骤(c)包括将硼掺杂源6选择性地移除以获得选择性的硼掺杂源6。所述选择性的硼掺杂源6可以被设想为图案化或栅格状结构，例如在第一表面2上的大致平行的“指状”栅格。
[0030]实际上，当移除硼掺杂源6后，部分残留物可能留在区域8上。当掺杂源为BSG、B2O3或硼的旋转涂布时，所述掺杂源的大部分可以在室温下通