专利名称：一种晶体硅太阳电池选择性发射极的实现方法
技术领域：
本发明属于太阳电池技术领域，涉及一种晶体硅选择性发射极太阳电池的制作方法，尤其是涉及一种晶体硅太阳电池选择性发射极的实现方法，有利于形成完美的选择性发射极。
背景技术：
随着光伏行业竞争的日益激烈和市场对高品质光伏产品的迫切要求，提升太阳电池效率，成为了太阳电池技术革新的首要任务。一种脱胎于常规电池技术的选择性发射极技术在已经受到业内的广泛重视，而且在部分技术领先的企业中实现规模化生产，并产生很好的经济效益和社会效益。选择性发射极电池技术的核心是选择性发射极的制备。与常规发射极结构相比，选择性发射极具有电极区域重掺杂和有效受光区域轻掺杂的特点。藉此，一方面降低电极接触电阻，以提升填充因子；另一方面降低发射极区域复合和发射极饱和暗电流，从而提高开路电压和短路电流。现如今，制备选择性发射极的方法有很多，如激光刻槽掩膜法，激光掺杂法，化学掩膜反腐蚀法，印刷纳米硅墨法，印刷磷浆法等等。但是，这些方法或是存在着高温处理时间过长而引起衬底质量衰退，高能量激光易诱导晶格损伤，化学腐蚀均匀性难以控制，磷源易挥发等技术问题；或是存在技术转让费用和辅料价格较高的成本问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种晶体硅选择性发射极的实现方法，有利于形成完美的选择性发射极，并且不需要付出高昂的成本。本发明为实现上述目的所采取的技术方案是:
一种晶体硅选择性发射极的实现方法，包含:预沉积、去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层和推进三个步骤，其中:
预沉积:在一定的温度条件下，在P0C13、02和N2混合气体的氛围中，使已清洗制绒的P型娃片表面形成一定厚度的磷娃玻璃层和磷含量低的n+型层发射极；
去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层:依据选择性发射极结构设计，通过化学腐蚀的方法，将完成预沉积的硅片中需轻掺杂区域的磷硅玻璃层去除；
推进:在较高的温度条件下，将已去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层的硅片置于N2单一气体或O2和N2混合气体的氛围中，去除磷硅玻璃层区域在没有磷源补充的情况下，进行磷原子再分布，实现轻掺杂；保留磷硅玻璃层区域以磷硅玻璃层为磷源，继续进行磷原子的扩散，实现重掺杂。所述的预沉积步骤中，温度条件为78(T820°C，持续时间为l(T20min，通过调节携源气体POCl3-N2、反应气体O2的各自流量，使磷硅玻璃层的厚度为2(T40nm，发射极的表面磷原子浓度为1\1021 5父10270113，掺杂深度为150nnT250nm。
所述去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层步骤中，化学腐蚀方案一是:按选择性发射极结构设计印刷或喷涂打印一层抗蚀剂于重掺杂区域表面上，然后将硅片置于腐蚀溶液中一段时间，通过腐蚀溶液将没有抗蚀剂保护的需轻掺杂区域磷硅玻璃层去除，再将抗蚀剂用有机溶液清洗剥离。所采用的抗蚀剂主要成分为高分子聚合物。所采用的有机溶液一般为乙醇等醇类溶剂。所采用的腐蚀溶液只与磷硅玻璃发生反应，而不与硅基体发生反应。所述去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层步骤中，化学腐蚀方案二是:按选择性发射极结构设计印刷或喷涂打印一层酸性腐蚀剂于轻掺杂区域硅片表面上，通过酸性腐蚀剂将需轻掺杂区域磷硅玻璃层去除，再将硅片置于低浓度碱性清洗溶液中一段时间，以便将腐蚀剂去除。所采用的酸性腐蚀剂的主要成分为磷酸或氟化氢铵。所采用的酸性腐蚀剂只与磷硅玻璃发生反应，而不与硅基体发生反应。所述推进步骤中，温度条件为83(T870°C，持续时间为l(T30min，形成轻掺杂区域的表面磷原子浓度为5X IO19IX 102°/cm3，掺杂深度为300nnT400nm ;形成重掺杂区域的表面磷原子浓度为4\102° 6父10270113，掺杂深度为500nnT700nm。作为一种优选，在所述的预沉积步骤中，O2与POCl3-N2的流量比例为2 3:5之间。作为一种优选，在所述化学腐蚀方案一中，采用的腐蚀溶液为1°/Γ5%的低浓度HF溶液，腐蚀时间为5 10min。本发明中，晶体硅选择性发射极的制作采用先预沉积，再去除轻掺杂区域磷硅玻璃，最后推进的方法。本发明的优点是:
与现有的腐蚀发射极形成选择性发射极结构的技术不同，本发明在预沉积完成后，通过化学腐蚀方法只将轻掺杂区域的磷硅玻璃层去除，而不对发射极产生腐蚀。前者易因腐蚀的不均匀而引起发射极区域性不均匀，而本发明可以避免这个问题的出现。前者易因腐蚀溶液的浓度变化而不易控制，而本发明只需完全去除轻掺杂区域磷硅玻璃，易于控制。因此，本发明提出的技 术更易稳定实现完美的选择性发射极。另外，所采用包括抗蚀剂和腐蚀剂在内的辅料都是常规的电子工业材料，成本相对较低。
图1为本发明一种具体实施方式
预沉积后的发射极磷原子掺杂曲线。图2为本发明一种具体实施方式
预沉积后的前表面结构示意图，图中3为P型硅衬底，2为n+型发射极，I为磷硅玻璃层。图3为本发明一种具体实施方式
去除轻掺杂区域磷硅玻璃层后的前表面结构示意图，图中3为P型硅衬底，2为n+型发射极，4为保留的磷硅玻璃区域。图4为本发明一种具体实施方式
推进后的发射极磷原子掺杂曲线。
具体实施例方式实施例1:
如图2所示，3为P型硅衬底，2为n+型发射极，I为磷硅玻璃层。P型硅衬底3经常规工艺进行硅片清洗、制绒后，于扩散炉管内，升温至800°C，然后通入O2和POCl3-N2，流量分别为500sccm和IOOOsccm,持续预沉积20min,得到90 Ω/o左右的n+型发射极2。以2.1mm为间距，0.2mm为宽度，喷涂耐酸抗蚀剂于硅片表面上。然后将硅片置于5% HF溶液中，浸泡7min以将没有抗蚀剂保护的需轻掺杂区域磷硅玻璃层I去除，再将抗蚀剂用乙醇溶液清洗剥离。去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层后的前表面结构如图3，其中4为保留的磷硅玻璃区域。硅片在吹干之后，在830°C的N2保护氛围中推进25min，完成保留磷硅玻璃区域的重掺杂，同时完成去除磷硅玻璃区域的轻掺杂再分布，形成选择性发射极。硅片在预沉积后的发射极磷原子掺杂曲线如图1所示；推进后的发射极磷原子掺杂曲线如图4所示。后续依次通过去除磷硅玻璃及边缘隔离、沉积SiNx:H介质膜、电极印刷及烧结等工艺完成太阳电池的制作。实施例2:
如图2所示，3为P型硅衬底，2为η.型发射极，I为磷硅玻璃层。P型硅衬底3经常规工艺进行硅片清洗、制绒后，于扩散炉管内，升温至810°C，然后通入O2和POCl3-N2，流量分别为550sccm和IOOOsccm,持续预沉积15min,得到100 Ω/o左右的n+型发射极2。以
0.25mm为间距，2.05mm为宽度，丝网印刷含磷酸的酸性腐蚀浆料于硅片表面上。然后将硅片置于350°C的烘干炉中，烘干时间90s，使腐蚀浆料下方的磷硅玻璃彻底被反应去除。随后，将硅片置于40°C的0.l%NaOH溶液中，超声清洗90s，以将腐蚀浆料去除。去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层后的前表面结构如图3，其中4为保留的磷硅玻璃区域。硅片在吹干之后，在850°C的N2保护氛围中推进20min，完成保留磷硅玻璃区域的重掺杂，同时完成去除磷硅玻璃区域的轻掺杂再分布，形成选择性发射极。硅片在预沉积后的发射极磷原子掺杂曲线如图1所示；推进后的发射极磷原子掺杂曲线如图4所示。后续依次通过去除磷硅玻璃及边缘隔离、沉积SiNx:H介质膜、电极印刷及烧结等工艺完成太阳电池的制作。
权利要求
1.一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征是所述方法包括预沉积，去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层和推进三个步骤，其中: 预沉积:在一定的温度条件下，在P0C13、02和N2混合气体的氛围中，使已清洗制绒的P型娃片表面形成一定厚度的磷娃玻璃层和磷含量低的n+型层发射极； 去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层:依据选择性发射极结构设计，通过化学腐蚀的方法，将完成预沉积的硅片中需轻掺杂区域的磷硅玻璃层去除； 推进:在较高的温度条件下，将已去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层的硅片置于N2单一气体或O2和N2混合气体的氛围中，去除磷硅玻璃层区域在没有磷源补充的情况下，进行磷原子再分布，实现轻掺杂；保留磷硅玻璃层区域以磷硅玻璃层为磷源，继续进行磷原子的扩散，实现重掺杂。
2.根据权利要求1所述的一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征在于，在所述的预沉积步骤中，温度条件为78(T820°C，持续时间为l(T20min，通过调节携源气体POCl3-N2、反应气体O2的各自流量，使磷硅玻璃层的厚度为2(T40nm，发射极的表面磷原子浓度为1\1021 5父10270113，掺杂深度为150nnT250nm。
3.根据权利要求1所述的一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征在于，所述去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层步骤中，化学腐蚀方案可以是:按选择性发射极结构设计印刷或喷涂打印一层抗蚀剂于重掺杂区域表面上，然后将硅片置于腐蚀溶液中一段时间，通过腐蚀溶液将没有抗蚀剂保护的需轻掺杂区域磷硅玻璃层去除，再将抗蚀剂用有机溶液清洗剥离。
4.根据权利要求1所述的一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征在于，所述去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层步骤中，化学腐蚀的方法是:按选择性发射极结构设计印刷或喷涂打印一层酸性腐蚀剂于轻掺杂区域表面上，通过酸性腐蚀剂将需轻掺杂区域磷硅玻璃层去除，再将腐蚀剂用低浓度碱性溶液清洗去除。
5.根据权利要求1所述的一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征在于，所述推进步骤中，温度条件为83(T870°C，持续时间为l(T30min，形成轻掺杂区域的表面磷原子浓度为5X IO19IX 102°/cm3，掺杂深度为300nnT400nm ;形成重掺杂区域的表面磷原子浓度为4\102° 6父10270113，掺杂深度为 500nnT700nm。
6.根据权利要求2所述的一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征在于，所述O2与POCl3-N2的流量比为2 3:5。
7.根据权利要求3所述的一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征在于，所述的腐蚀溶液只与磷硅玻璃发生反应，而不与硅基体发生反应。
8.根据权利要求3所述的一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征在于，所述的腐蚀溶液为1% 5%的低浓度HF溶液，腐蚀时间为5 lOmin。
9.根据权利要求4所述的一种晶体硅选择性发射极的实现方法，其特征在于，所述的酸性腐蚀剂只与磷硅玻璃发生反应，而不与硅基体发生反应。
全文摘要
本发明涉及一种晶体硅太阳电池选择性发射极的实现方法，包括预沉积、去除需轻掺杂区域磷硅玻璃层和推进三个步骤，其中通过预沉积，在p型硅片表面形成一层磷硅玻璃和磷含量低的n+型发射极；再通过化学腐蚀的方法，将需轻掺杂区域的磷硅玻璃层去除；最后通过高温推进，去除磷硅玻璃层区域发射极完成磷原子再分布，实现轻掺杂，而保留磷硅玻璃层区域发射极完成磷原子继续推进，实现重掺杂，从而形成选择性发射极结构。本发明通过化学腐蚀只将轻掺杂区域的磷硅玻璃层去除，而不破坏发射极，易于控制，而且保证发射极的均匀性好，形成的选择性发射极结构完美，有利于稳定获得效率高的选择性发射极电池。
文档编号H01L31/18GK103151428SQ20131009745
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者廖明墩, 吴晓钟, 沈艳, 王学林, 刘自龙 申请人:浙江晶科能源有限公司