[發(fā)明專利]一種晶體硅太陽能電池PN結的形成方法

無效

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• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN102231405A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 萬青;黃晉;龔駿;竺立強
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/225
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術領域，特別涉及一種晶體硅太陽能電池PN結的形成方法。

背景技術

PN結是構成許多半導體器件最基本的核心，因此PN結的制造工藝也是半導體器件制造工藝中最重要的環(huán)節(jié)之一。擴散摻雜法是一種制備半導體PN結的常用方法，是在高溫條件下利用特定雜質擴散現象，將雜質原子摻雜到半導體中，使半導體在特定區(qū)域具有某種導電類型和一定電阻率。對于太陽能電池而言，整個器件的結構和性能基本上是由擴散工藝決定，雜質濃度分布的均勻性對產品的性能及成品率有很大影響。

按照使用擴散源的不同，擴散摻雜法可以分為液態(tài)源擴散、氣態(tài)源擴散和固態(tài)源擴散。液態(tài)源擴散是目前各種半導體器件主要采用的擴散方法，其優(yōu)點是設備簡單，操作方便，利于大規(guī)模生產，缺點是源溫和攜源氣體會影響雜質蒸汽的含量，重復性和均勻性一般，表面摻雜濃度不能大范圍調節(jié)。氣態(tài)源擴散的缺點和液態(tài)源擴散的缺點類似，并且這兩種擴散方法使用的擴散源大部分有毒或者易燃易爆，例如PH₃、AsH₃和POCl₃等，存在一定的安全隱患。

與液態(tài)源擴散和氣態(tài)源擴散相比，固態(tài)源擴散的重復性和均勻性好，能比較方便地控制表面摻雜濃度和PN結深度，表面狀態(tài)良好，擴散層的晶格缺陷少，安全無毒。但是，由于一般片狀固態(tài)源的直徑較小，經高溫過程后容易翹曲形變，因而目前擴散工藝多數仍采用液態(tài)源。例如，對于常規(guī)P型太陽能電池生產工藝，主要采用POCl₃液態(tài)源擴散。

此外，現有的固態(tài)源在擴散前必須進行活化處理，導致使用不方便而且使用壽命較短。以片狀氮化硼陶瓷擴散源為例，擴散前必須進行一次活化處理，具體做法是在擴散溫度下通氧一段時間，使表層氮化硼與氧反應生成氧化硼后才能進行擴散工藝。隨著擴散的進行，氮化硼擴散源表面的氧化硼被消耗，漸漸地難以得到均勻的硼擴散，所以必須在一定時間后進行硼擴散源的再氧化處理，使表面重新生成氧化硼。因此，這種活化處理以及再氧化處理費時費力并且增加成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術目的是針對現有技術中利用擴散摻雜法制備晶體硅太陽能電池PN結的不足，提供一種晶體硅太陽能電池PN的形成方法。

本發(fā)明實現上述技術目的所采用的技術方案為：一種晶體硅太陽能電池PN結的形成方法，采用固態(tài)源擴散法將摻雜元素擴散到硅片中形成PN結，其特征是：首先將二氧化硅顆粒浸泡在含有摻雜元素的溶液中，浸泡后取出該二氧化硅顆粒進行干燥處理，使溶劑揮發(fā)，摻雜元素附著在二氧化硅顆粒表面形成固態(tài)擴散源；然后將該固態(tài)擴散源和硅片交替層疊平鋪在石英箱底；最后將石英箱放入高溫爐，在高溫下使固態(tài)擴散源中的摻雜元素在真空或一定氣氛下擴散到硅片中形成PN結。

所述二氧化硅顆粒的直徑優(yōu)選為1μm～100μm。

所述的擴散溫度優(yōu)選為800℃～1100℃。

所述的擴散時間優(yōu)選為30分鐘～300分鐘。

所述的硅片為P型硅片時，摻雜元素優(yōu)選為磷元素，含有摻雜元素的溶液優(yōu)選為電子級磷酸水溶液或者五氧化二磷乙醇溶液。

所述的硅片為N型硅片時，摻雜元素優(yōu)選為硼元素，含有摻雜元素的溶液優(yōu)選為電子級硼酸水溶液或者氧化硼乙醇溶液。

與現有技術相比，本發(fā)明提供了一種新型的利用固態(tài)源擴散法將摻雜元素擴散到硅片中形成PN結的方法，采用表面附著摻雜元素的二氧化硅顆粒作為固態(tài)擴散源，除了具有現用片狀固態(tài)擴散源的優(yōu)點外，還具有以下優(yōu)點：

1、擴散源無毒、無污染；

2、使用方便、控制精度高、壽命長、適合大直徑片的擴散工藝；

3、使用后固態(tài)擴散源經過簡單清洗可以再次浸泡在含有摻雜元素的溶液中，經過干燥處理后可以重復再利用。

因此，本發(fā)明是一種低成本并且環(huán)保的PN結形成方法，在晶體硅太陽能電池領域具有重要的產業(yè)化前景。除此之外，本發(fā)明的PN結形成方法還可用于分立電子器件和功率半導體的擴散工藝中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1中表面附著磷元素的二氧化硅顆粒擴散源與硅片在石英箱中的剖面圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

圖1中的標記為：石英箱1、硅片2、表面附著磷元素的二氧化硅顆粒擴散源3。

實施例1：

步驟1、P型硅片清洗：

將P型硅片先后用鹽酸和氫氟酸溶液清洗，然后經去離子水沖洗后脫水備用；

步驟2、固態(tài)擴散源制備：