N型雙面電池的雙面擴散方法
2023-07-20 05:29:41
專利名稱：N型雙面電池的雙面擴散方法
技術領域：
本發明涉及一種N型雙面電池的雙面擴散方法。
背景技術：
N型雙面電池需要對矽襯底進行雙面摻雜，目前太陽能電池生產中主要利用氣態磷源、硼源作為摻雜源，在n型矽襯底的兩面分別形成n+層、p+層，其中摻P或摻B的先後順序因具體工藝路線而有所不同。以先摻B為例，在完成單面摻雜形成p+層後，現有工藝主要採用熱氧化生長的Si02薄膜作為摻P面的擴散阻擋層。但是這一方法涉及高溫過程， 熱氧化的溫度高達1000°C以上，同時氧化時間應不少於30min以形成厚度約IOOnm的Si02 薄膜。此高溫過程易導致P+層的擴散曲線發生改變，如表面摻雜濃度的降低，結深的增加， 導致電池的串聯電阻增加，電接觸性能下降；同時高溫過程易導致矽襯底的雜質濃度增加， 電池的體複合隨之加劇，最終表現為開路電壓和整體效率的下降。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種N型雙面電池的雙面擴散方法，避免傳統工藝中採用熱氧化Si02薄膜作為擴散阻擋層時所經歷的高溫過程，保證一次擴散曲線及矽襯底的雜質濃度不變。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種N型雙面電池的雙面擴散方法，N型矽襯底的兩面通過兩次擴散，在N型矽襯底的兩面分別形成n+層和p+層，在N型矽襯底的上表面通過第一次擴散工藝在N型矽襯底的一面形成n+層或p+層後，通過LPCVD雙面沉積SiN薄膜；接著在已經形成擴散層的上表面通過PECVD的方法單面沉積Si02薄膜； 之後利用熱磷酸對SiN、Si02進行薄膜選擇性刻蝕，去除下表面的SiN薄膜；接著對矽片進行清洗後完成對下表面的擴散。進一步限定，利用LPCVD雙面沉積一層厚度範圍為20-30nm的SiN薄膜，沉積溫度為 700-800°C，反應壓強為 0. 2-0. 5mtorr，時間為 5-lOmin。進一步限定，通過PECVD的方法沉積一層厚度為15-20nm的Si02薄膜，沉積溫度為 300-400°C，反應壓強為 0. 15-0. 20mbar，功率為 1000_1200w。進一步限定,通過將娃片浸泡於155_165°C左右的熱磷酸中5_15min,去除下表面的SiN薄膜。進一步限定，N型矽襯底先進行B擴散時，具體步驟為I)首先通過氣態B源高溫擴散工藝實現p+層的摻雜，並通過溼法刻蝕的方法去除表面的硼矽玻璃、背面p-n結，同時完成刻邊，至此完成了 N型電池的第一次擴散；2)隨後利用LPCVD雙面沉積一層厚度範圍為20-30nm的SiN薄膜，沉積溫度為 700-800°C，反應壓強為 0. 2-0. 5mtorr，時間為 5-lOmin ； 3)接著在擴B面通過PECVD的方法沉積一層厚度為15-20nm的Si02薄膜，沉積溫度為 300-400°C，反應壓強為 0. 15-0. 20mbar，功率為 1000_1200w ；
4)之後利用熱磷酸對SiN、Si02薄膜進行選擇性刻蝕，將矽片浸泡於160°C的熱磷酸中5-15min,去除下表面的SiN薄膜；5)對矽片進行RCA清洗後完成對下表面的P擴散，形成n+層；6)通過HF溶液浸泡去除下表面磷矽玻璃及正表面的Si02薄膜，HF溶液濃度為 5%，浸泡時間為5-10min ；7)最後同樣採用熱磷酸浸泡的方法去除正表面的SiN薄膜，N型矽襯底的兩面分別形成n+層、p+層，完成N型雙面電池的擴散工藝。本發明的有益效果是本發明利用高緻密度的LPCVD SiN作為擴散阻擋層實現N 型電池的雙面擴散，避免了傳統工藝中採用熱氧化Si02薄膜作為擴散阻擋層時所經歷的高溫過程，保證一次擴散曲線及矽襯底的雜質濃度不變，實現了 N型雙面電池良好的電接觸性能，並有效降低電池的體複合速率，表現為電池開路電壓的提升(5-10mV)，同時串聯電阻降低5% -10%，最終電池效率提升0. 5% -1.0%。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖I是本發明的工藝流程圖2是本發明的N型矽襯底完成第一次擴散後的示意圖3是本發明的N型矽襯底完成LPCVD雙面沉積及PECVD單面沉積後的示意圖； 圖4是本發明的N型矽襯底完成兩次擴散後的示意圖中，I. n+層，2. p+層，3. N型矽襯底，4. SiN薄膜，5. Si02薄膜。
具體實施例方式如圖I所示，一種N型雙面電池的雙面擴散方法，首先在N型矽襯底3的上表面通過第一次擴散工藝在N型矽襯底3的一面形成n+層I或p+層2後，通過LPCVD雙面沉積一層厚度範圍為20-30nm的SiN薄膜4，沉積溫度為700_800°C，反應壓強為0. 2-0. 5mtorr,時間為5-10min ;接著在已經形成擴散層的上表面通過PECVD的方法沉積一層厚度為15_20nm 的Si02薄膜5，沉積溫度為300-400°C，反應壓強為0. 15-0. 20mbar,功率為1000-1200w ;之後利用熱磷酸對SiN、Si02進行薄膜選擇性刻蝕，通過將矽片浸泡於155-165°C左右的熱磷酸中5-15min，去除下表面的SiN薄膜4 ;接著對矽片進行RCA清洗後完成對下表面的擴散。LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition)方法沉積的 SiN 薄膜 4 具有高緻密度，低針孔率的特點，厚度為20-30nm的LPCVD SiN已經能夠阻擋方阻為50-70ohm/ sq範圍的雜質擴散。利用這一特性將其應用於N型雙面電池第二次擴散的阻擋層，能夠有效避免熱氧化高溫過程對電池接觸性能及開路電壓的影響。如圖2、3、4所示，以先進行B擴散為例，具體步驟為I)首先通過氣態B源高溫擴散工藝實現p+層2的摻雜，並通過溼法刻蝕的方法去除表面的硼矽玻璃、背面P-n結，同時完成刻邊，至此完成了 N型電池的第一次擴散；2)隨後利用LPCVD雙面沉積一層厚度範圍為20_30nm的SiN薄膜4，沉積溫度為 700-800°C，反應壓強為 0. 2-0. 5mtorr，時間為 5-lOmin ；3)接著在擴B面通過PECVD的方法沉積一層厚度為15_20nm的Si02薄膜5，沉積溫度為 300-400°C，反應壓強為 0. 15-0. 20mbar，功率為 1000-1200w ；4)之後利用熱磷酸對SiN薄膜4、Si02薄膜5進行選擇性刻蝕，將矽片浸泡於 160°C的熱磷酸中5-15min,去除下表面的SiN薄膜4 ；5)對矽片進行RCA清洗後完成對下表面的P擴散，形成n+層I ;6)通過HF溶液浸泡去除下表面磷矽玻璃及正表面的Si02薄膜5,HF溶液濃度為 5%，浸泡時間為5-10min ；7)最後同樣採用熱磷酸浸泡的方法去除正表面的SiN薄膜4，N型矽襯底3的兩面分別形成n+層I、p+層2，完成N型雙面電池的擴散工藝。
權利要求
1.一種N型雙面電池的雙面擴散方法，N型娃襯底的兩面通過兩次擴散,在N型娃襯底的兩面分別形成n+層和p+層，其特徵是在N型矽襯底的上表面通過第一次擴散工藝在N 型矽襯底的一面形成n+層或p+層後，通過LPCVD雙面沉積SiN薄膜；接著在已經形成擴散層的上表面通過PECVD的方法單面沉積Si02薄膜；之後利用熱磷酸對SiN、Si02進行薄膜選擇性刻蝕，去除下表面的SiN薄膜；接著對矽片進行清洗後完成對下表面的擴散。
2.根據權利要求I所述的N型雙面電池的雙面擴散方法，其特徵是利用LPCVD 雙面沉積一層厚度範圍為20-30nm的SiN薄膜，沉積溫度為700-800°C，反應壓強為 0. 2-0. 5mtorr,時間為 5-lOmin。
3.根據權利要求I所述的N型雙面電池的雙面擴散方法，其特徵是通過PECVD 的方法沉積一層厚度為15-20nm的Si02薄膜，沉積溫度為300-400 V，反應壓強為 0. 15-0. 20mbar，功率為 1000_1200w。
4.根據權利要求I所述的N型雙面電池的雙面擴散方法，其特徵是通過將矽片浸泡於155-165°C左右的熱磷酸中5-15min，去除下表面的SiN薄膜。
5.根據權利要求I所述的N型雙面電池的雙面擴散方法，其特徵是N型矽襯底先進行 B擴散時，具體步驟為1)首先通過氣態B源高溫擴散工藝實現p+層的摻雜，並通過溼法刻蝕的方法去除表面的硼矽玻璃、背面P_n結，同時完成刻邊，至此完成了 N型電池的第一次擴散；2)隨後利用LPCVD雙面沉積一層厚度範圍為20-30nm的SiN薄膜，沉積溫度為 700-800°C，反應壓強為 0. 2-0. 5mtorr，時間為 5-lOmin ；3)接著在擴B面通過PECVD的方法沉積一層厚度為15-20nm的Si02薄膜，沉積溫度為 300-400°C，反應壓強為 0. 15-0. 20mbar，功率為 1000_1200w ；4)之後利用熱磷酸對SiN、Si02薄膜進行選擇性刻蝕，將矽片浸泡於160°C的熱磷酸中 5-15min,去除下表面的SiN薄膜；5)對矽片進行RCA清洗後完成對下表面的P擴散，形成n+層；6)通過HF溶液浸泡去除下表面磷矽玻璃及正表面的Si02薄膜，HF溶液濃度為5%， 浸泡時間為5-10min ；7)最後同樣採用熱磷酸浸泡的方法去除正表面的SiN薄膜，N型矽襯底的兩面分別形成n+層、p+層，完成N型雙面電池的擴散工藝。
全文摘要
本發明涉及一種N型雙面電池的雙面擴散方法，該方法首先在N型矽襯底的上表面通過第一次擴散工藝在N型矽襯底的一面形成n+層或p+層後，然後通過LPCVD雙面沉積SiN薄膜；接著在已經形成擴散層的上表面通過PECVD的方法單面沉積SiO2薄膜；之後利用熱磷酸去除下表面的SiN薄膜；接著對矽片進行清洗後完成對下表面的擴散。本發明利用高緻密度的LPCVD SiN作為擴散阻擋層實現N型電池的雙面擴散，避免了傳統工藝中採用熱氧化SiO2薄膜作為擴散阻擋層時所經歷的高溫過程，保證一次擴散曲線及矽襯底的雜質濃度不變，實現了N型雙面電池良好的電接觸性能，並有效降低電池的體複合速率。
文檔編號H01L31/18GK102544236SQ20121004331
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者蔡文浩 申請人:常州天合光能有限公司