[發明專利]一種晶體硅太陽能電池發射結的制備方法

無效

• 申請號: 201310409063.8
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103515483A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 王麗春;黃海冰;王建波;時寶;王繼磊;呂俊;王艾華;趙建華
• 申請（專利權）人: 中電電氣（南京）光伏有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域：

本發明涉及晶體硅太陽能電池制作技術領域，特別是一種晶體硅太陽能電池發射結的制備方法。

背景技術：

p-n結是硅太陽能電池的核心，p-n結的制作質量將直接影響到太陽能電池的轉換效率。傳統的擴散技術將摻雜源涂在襯底表面，經過高溫擴散或者通過攜帶有摻雜源的氣體經過化學氣相沉積形成p-n結。此工藝對設備要求復雜，制作的p-n結不易精確控制且其均勻性常不理想，擴散方阻不均勻等；擴散工藝穩定性和重復性不高，生產效率較低。

離子注入技術解決了上述問題：離化后的原子在強電場的加速作用下，注射進入硅片表層，形成摻雜。摻雜深度由注入雜質離子的能量和質量決定，摻雜濃度由注入雜質離子的數目(劑量)決定。離子注入的特點是同一平面上雜質摻雜分布均勻性好，可以精確控制雜質分布；易做淺結，大面積注入雜質仍能保證均勻，摻雜種類廣泛，并且易于自動化。

但離子注入過程是一個非平衡過程，高能離子注入硅片后與靶原子發生一系列碰撞，引發晶格損傷，甚至有可能使晶體結構完全破壞變為無序的非晶區。盡管通過退火方法修復晶格損傷，恢復或部分恢復載流子遷移率和少子壽命，但是為避免退火過程中大幅度雜質的再分布，對退火溫度和時間要求較苛刻。

發明內容：

本發明要解決的技術問題是：為了克服上述缺陷，提供一種晶體硅太陽能的電池發射結及制備方法，去除離子注入引發的晶格損傷，降低溝道效應，提高退火過程中熱氧化鈍化發射結的質量，有效抑制結區漏電流，提高太陽能電池的性能。

本發明的技術方案為：晶體硅太陽能的電池發射結，P-N結上設有一層緩沖層，緩沖層與發射結之間為一層鈍化層，所述的緩沖層為SiNx、SiOxNy或SiO2等，緩沖層厚度控制在5-20納米范圍內，熱氧化鈍化層厚度在5-30納米范圍內。

所述晶體硅太陽能的電池發射結基于下述方法制備。晶體硅為單晶或多晶硅。

一種晶體硅太陽能的電池發射結的制備方法，先在硅片絨面預沉積或預生長一定厚度的緩沖層；注入摻雜離子；將注入摻雜離子的硅片在氮氣氣氛中退火；保持爐內溫度不變，通入氧氣，在硅片表面生長熱氧化層，鈍化發射結。

所述的緩沖層為SiNx、SiOxNy或SiO2等，緩沖層厚度控制在5-20納米范圍內。

所述的沉積的緩沖層的具體方法可使用化學氣相沉積法、濺射以及熱氧化等具有低溫、低損傷特點的薄膜沉積生長方法。

所述的摻雜離子注入是指將含有P、B或As等三價或五價元素的摻雜離子注入形成P型或N型硅發射結或高低結。

所述的摻雜離子束注入方向偏離靶片的垂直方向角度為0°～10°，摻雜離子注入的能量、劑量和摻雜種類根據具體條件而定。

所述的將注入的硅片在氮氣氣氛中退火，由于注入的摻雜離子在硅中的擴散系數以及在緩沖層和硅界面的分凝系數不同，所要求的退火溫度和時間根據具體條件而定。

所述的在硅片表面生長熱氧化層的具體做法為：保持爐內退火溫度不變，通入氧氣，調節氣體流量和熱氧化時間，生長厚度為5-30納米的熱氧化層.

本發明的有益效果是：與常規離子注入結合退火工藝制作晶體硅太陽能電池發射結相比，本發明有效去除離子注入引發的晶格損傷，降低溝道效應，提高退火過程中熱氧化鈍化發射結的質量，有效抑制結區漏電流，電池的開路電壓Voc有較大增益，反向電流Irev2改善明顯，顯著提高了電池的光電轉化效率（提高1%）。

附圖說明：

圖1為本發明公開的一種晶體硅太陽能電池發射結的制備工藝流程示意圖；

具體實施方式：

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

步驟1：采用直流脈沖反應磁控濺射法在硅片絨面預沉積5-20nm的非晶SiNxOy薄膜作為離子注入緩沖層；直流脈沖反應磁控濺射法沉積SiNxOy薄膜的具體步驟為：選用Si作為濺射靶，濺射氣體為Ar，反應氣體為N2和O2.N2和Ar流量比為10sccm：20sccm，濺射功率為200w，反應壓強0.6Pa，N2和O2流量比為2～5。

步驟2：采用磷烷作為離子源電離物質，經過磁分析器提純、加速掃描后將聚焦離子束偏離靶片垂直方向0°～10°注入p型硅片上，磷離子注入能量為5-30KeV，注入劑量為5×10¹⁴cm^-2～10¹⁶cm^-2；