专利名称：一种用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法
技术领域：
本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法。
背景技术：
晶体硅太阳电池由于其转换效率高，使用寿命长，是目前光伏市场的主流。商业化量产的晶体硅电池主要为P型电池。通过磷扩散即可在晶体硅表面形成发射极(p-n结)， 铝浆与硅烧结反应得到P+层的铝背场，制造流程相对简单，成熟，但转换效率的提升空间也日益变小。于是人们将目光投向其它结构的P型电池以及采用少子寿命更高，光致衰减更低的η型硅片为基体的电池。对传统ρ型电池进行背面钝化需要新的ρ+层取代铝背场，η型电池更是需要制作 P+层形成发射极(p-n结)。三价元素的硼掺杂进硅片可得到P+层。传统硼扩散工艺通常采用BBr3液态源高温扩散。该方法的硼扩工艺较难控制片内和片间的均勻性。而且高温扩散会在硅片两面同时掺杂，即使是将硅片背靠背放置，也会在背面边缘掺进硼原子。同时 BBr3对石英炉管也有一定的腐蚀性，使石英炉管使用寿命大大缩短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，该方法由于采用了掺硼氧化硅薄膜-氧化硅薄膜双层薄膜的方式，可以防止硼原子溢出，同时由于不需要采用BBr3液态源，可以减少对高温扩散时对炉管的腐蚀，延长其使用寿命。本发明的上述目的可以通过如下技术方案来实现的一种用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，其特征在于，在制绒后的硅片表面沉积第一层薄膜-掺硼的氧化硅薄膜 (BSG)，在第一层薄膜表面再沉积第二层薄膜-氧化硅薄膜作为阻挡层，接着对硅片进行高温处理，使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层。本发明采用常压化学气相沉积法(APCVD)沉积第一层薄膜-掺硼的氧化硅薄膜和第二层薄膜-氧化硅薄膜，常压化学气相沉积法的反应气氛包括SiH4、02、B2H6或SiH4、02、 B (CH3) 3 ο本发明所述第一层薄膜-掺硼的氧化硅的薄膜膜厚优选为5 lOOnm，掺硼的氧化硅薄膜中硼浓度优选为IO17 1022/cm3。本发明所述第二层薄膜-氧化硅薄膜的膜厚优选为5 lOOnm。本发明对硅片进行高温处理时的温度优选为800 1050°C，高温扩散后使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层的方阻优选为10 150 Ω / 口。本发明高温扩散时的反应气氛包括氮气、氧气和磷源中的一种或几种。当高温扩散时，扩散炉中的反应气氛含有磷源时，可以实现在硅片的两面分别产生硼掺杂和磷掺杂。具体而言，本发明提供的用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，可以包括以下步骤
(1)选取硅片、制绒和清洗；(2)在硅片的一面沉积掺硼的氧化硅薄膜(BSG)，然后在BSG上再沉积第二层不掺杂硼的氧化硅薄膜；(3)将硅片进行高温退火处理，使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层。其中步骤( 中在硅片的一面沉积掺硼的氧化硅薄膜(BSG)，然后在BSG上再沉积第二层不掺杂硼的氧化硅薄膜时，采用的方式为常压化学气相沉积法(APCVD)，常压化学气相沉积法中参与反应的气氛包括SiH4、02、B2H6和B(CH3)3中的一种或几种。步骤(3)中将硅片置于扩散炉中进行高温处理，炉内气氛可根据需要包括氮气、 氧气和磷源中的一种或几种，如采用含磷气氛时，则在完成硼掺杂的同时可以在硅片的另一面形成磷掺杂；如不采用含磷气氛时，则只在硅片的一面完成硼掺杂即可。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(1)本发明采用常压化学气相沉积法APCVD沉积掺硼氧化硅薄膜和氧化硅薄膜， 设备成本较低，镀膜速度快，适合大规模生产；(2)本发明不需要BBr3液态源，可以减少对炉管的腐蚀，延长其使用寿命；(3)本发明在对硅片进行高温处理过程中，第二层薄膜氧化硅可以作为阻挡层防止硼原子溢出；(4)本发明允许磷源通入高温处理时的扩散炉管中，在硅片的一面形成硼扩散层的同时，在另一面形成磷掺杂层，完成硼磷一步扩散。
图1是实施例1中利用本发明硼掺杂的方法制备ρ型太阳电池的工艺流程图；图2是实施例2中利用本发明硼掺杂的方法制备η型太阳电池的工艺流程图。
具体实施例方式以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。实施例1利用本发明硼掺杂的方法形成硼背场制备ρ型太阳电池，如图1中所示，该实施例包括以下步骤(1)硅片选取、制绒和清洗选取ρ型单晶硅片，采用重量百分含量为0. 5 3%的氢氧化钠水溶液制绒获得金字塔型绒面，然后将碱液洗掉；(2)常压化学气相沉积法APCVD镀膜在硅片的一面沉积BSG (掺硼的氧化硅)，在BSG上再沉积第二层氧化硅，常压化学气相沉积法中采用的反应气氛为SiH4、02、B2H6 ；其中第一层薄膜-掺硼的氧化硅的薄膜膜厚为lOOnm，掺硼的氧化硅薄膜中硼浓度为1022/cm3 ；第二层薄膜_氧化硅薄膜的膜厚为 IOOnm ；
(3)高温扩散将经常压化学气相沉积法APCVD沉积的掺硼氧化硅薄膜和氧化硅薄膜双层膜作为阻挡层，将硅片置于扩散炉管中，通入氮气、氧气、POCl3，调节炉内温度为1050°C，对硅片进行高温处理，高温扩散后使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层的方阻为20 Ω / □，在形成镀膜面硼掺杂的同时在硅片的另一面即非镀膜面形成磷掺杂；(4)去除硼硅玻璃、磷硅玻璃和氧化硅薄膜将扩散后的硅片浸入体积百分含量为5 15%的氢氟酸中清洗掉残留在硅片表面的硼硅玻璃、磷硅玻璃以及氧化硅薄膜；(5)双面沉积SiNx薄膜利用PECVD在硅片的掺磷面(非镀膜面)沉积SiNx薄膜，形成减反射钝化层；利用PECVD在硅片的掺硼面(镀膜面)沉积SiNx薄膜，形成钝化层；(6)双面印刷电极，烧结，测试在磷掺杂面印刷正电极浆料，硼掺杂面印刷背电极浆料，高温烧结完成金属化，测试电性能。实施例2利用本发明硼掺杂的方法形成硼发射极制备η型太阳电池，如图2所示，该实施例包括以下步骤(1)硅片选取、制绒和清洗选取η型单晶硅片，采用重量百分含量为0. 5 3 %的氢氧化钠水溶液制绒获得金字塔型绒面，然后将碱液洗掉；(WAPCVD 镀膜在硅片的一面沉积BSG (掺硼的氧化硅)，在BSG上再沉积第二层氧化硅，常压化学气相沉积法中采用的反应气氛为SiH4、02、B2H6 ；其中第一层薄膜-掺硼的氧化硅的薄膜膜厚为lOOnm，掺硼的氧化硅薄膜中硼浓度为1022/cm3第二层薄膜-氧化硅薄膜的膜厚为 IOOnm ；(3)高温扩散将经常压化学气相沉积法APCVD沉积的掺硼氧化硅薄膜和氧化硅薄膜双层膜作为阻挡层，将硅片置于扩散炉管中，通入氮气、氧气、POCl3，调节炉内温度为950°C，对硅片进行高温处理，高温扩散后使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层的方阻为70 Ω / □，在形成镀膜面硼掺杂的同时在硅片的另一面即非镀膜面形成磷掺杂；(4)去除硼硅玻璃、磷硅玻璃和氧化硅薄膜将扩散后的硅片浸入体积百分含量为5 15%的氢氟酸中清洗掉残留在硅片表面的硼硅玻璃、磷硅玻璃和氧化硅薄膜；(5)双面沉积SiNx薄膜利用PECVD在硅片的掺硼面(镀膜面)沉积SiNx薄膜，形成减反射钝化层；利用PECVD在硅片的掺磷面(非镀膜面)沉积SiNx薄膜，形成钝化层；(6)双面印刷电极，烧结，测试在硼掺杂面印刷正电极浆料，磷掺杂面印刷背电极浆料，高温烧结完成金属化，测试电性能。
实施例3(1)硅片选取、制绒和清洗选取ρ型多晶硅片，采用HF和HNO3混合溶液制得绒面；(2)常压化学气相沉积法APCVD镀膜在硅片的一面沉积BSG (掺硼的氧化硅)，在BSG上再沉积第二层氧化硅，常压化学气相沉积法中采用的反应气氛为SiH4、02、B (CH3)3 ；其中第一层薄膜-掺硼的氧化硅的薄膜膜厚为5nm，掺硼的氧化硅薄膜中硼浓度为IO1Vcm3 ；第二层薄膜_氧化硅薄膜的膜厚为 5nm ；⑶高温扩散将经常压化学气相沉积法APCVD沉积的掺硼氧化硅薄膜和氧化硅薄膜双层膜作为阻挡层，将硅片置于扩散炉管中，通入氮气、氧气、POCl3，调节炉内温度为1050°C，对硅片进行高温处理，高温扩散后使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层的方阻为10 Ω / □，在形成镀膜面硼掺杂的同时在硅片的另一面即非镀膜面形成磷掺杂；(4)去除硼硅玻璃、磷硅玻璃和氧化硅薄膜将扩散后的硅片浸入体积百分含量为5 15%的氢氟酸中清洗掉残留在硅片表面的硼硅玻璃、磷硅玻璃以及氧化硅薄膜；(5)双面沉积SiNx薄膜利用PECVD在硅片的掺磷面(非镀膜面)沉积SiNx薄膜，形成减反射钝化层；利用PECVD在硅片的掺硼面(镀膜面)沉积SiNx薄膜，形成钝化层；(6)双面印刷电极，烧结，测试在磷掺杂面印刷正电极浆料，硼掺杂面印刷背电极浆料，高温烧结完成金属化，测试电性能。实施例4利用本发明硼掺杂的方法形成硼发射极制备η型太阳电池，该实施例包括以下步骤(1)硅片选取、制绒和清洗选取η型多晶硅片，采用HF和HNO3混合溶液制得绒面；(WAPCVD 镀膜在硅片的一面沉积BSG (掺硼的氧化硅)，在BSG上再沉积第二层氧化硅，常压化学气相沉积法中采用的反应气氛为SiH4、02、B2H6 ；其中第一层薄膜-掺硼的氧化硅的薄膜膜厚为50nm，掺硼的氧化硅薄膜中硼浓度为IO2tVcm3第二层薄膜-氧化硅薄膜的膜厚为50nm ；(3)高温扩散将经常压化学气相沉积法APCVD沉积的掺硼氧化硅薄膜和氧化硅薄膜双层膜作为阻挡层，将硅片置于扩散炉管中，通入氮气，调节炉内温度为800°C，对硅片进行高温处理，高温扩散后使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层的方阻为150 Ω / □；(4)去除硼硅玻璃和氧化硅薄膜将扩散后的硅片浸入体积百分含量为5 15%的氢氟酸中清洗掉残留在硅片表面的硼硅玻璃和氧化硅薄膜；(5)双面沉积SiNx薄膜利用PECVD在硅片的掺硼面(镀膜面)沉积SiNx薄膜，形成减反射钝化层；
利用PECVD在硅片非镀膜面沉积SiNx薄膜，形成钝化层；(6)双面印刷电极，烧结，测试在硼掺杂面印刷正电极浆料，非掺杂面印刷背电极浆料，高温烧结完成金属化，测试电性能。以上列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，上述实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，其特征在于，在制绒后的硅片表面沉积第一层薄膜-掺硼的氧化硅薄膜，在第一层薄膜表面再沉积第二层薄膜-氧化硅薄膜作为阻挡层，接着对硅片进行高温处理，使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层。
2.根据权利要求1所述的用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，其特征在于，采用常压化学气相沉积法沉积第一层薄膜-掺硼的氧化硅薄膜和第二层薄膜-氧化硅薄膜，常压化学气相沉积法的反应气氛包括SiH4、02、B2H6或SiH4、02、B (CH3) 3。
3.根据权利要求1或2所述的用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，其特征在于，所述第一层薄膜-掺硼的氧化硅的薄膜膜厚为5 lOOnm，掺硼的氧化硅薄膜中硼浓度为IO17 1022 /cm ο
4.根据权利要求3所述的用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，其特征在于，所述第二层薄膜-氧化硅薄膜的膜厚为5 lOOnm。
5.根据权利要求1所述的用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，其特征在于，对硅片进行高温处理时的温度为800 1050°C，高温扩散后使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层的方阻为10 150 Ω / 口。
6.根据权利要求1所述的用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，其特征在于，高温扩散时的反应气氛包括氮气、氧气和磷源中的一种或几种。
全文摘要
本发明公开了一种用于晶体硅太阳电池硼掺杂的方法，在制绒后的硅片的表面沉积第一层薄膜-掺硼的氧化硅薄膜，在第一层薄膜表面再沉积第二层薄膜-氧化硅薄膜作为阻挡层，接着对硅片进行高温处理，使硼原子扩散进硅基体，形成硼掺杂层。该方法可在n型硅片上制备硼发射极(p+)，或者在p型硅片上形成硼背场(p+)。通过阻挡层的设置，可以实现单面硼掺杂，同时无需在扩散炉管中通入硼源，减少了炉管的腐蚀，延长了使用寿命；如果在高温退火过程中通入磷源，可以在硅片的两面分别产生硼掺杂和磷掺杂。
文档编号H01L31/18GK102437238SQ201110389090
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者乔柳, 刘淑华, 单伟, 尹海鹏, 张俊兵, 徐礼, 杨玉杰 申请人:合肥晶澳太阳能科技有限公司, 晶澳(扬州)太阳能科技有限公司