[發明專利]一種制備晶體硅太陽能電池的方法

無效

• 申請號: 201310578433.0
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103603053A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 黃海冰;王麗春;王建波;呂俊;趙建華;王艾華
• 申請（專利權）人: 中電電氣（南京）光伏有限公司
• 主分類號: C30B31/18
• 分類號: C30B31/18;C30B29/06;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

本發明涉及光伏行業的太陽能電池領域,具體涉及到一種太陽能電池器件的制備方法。

背景技術

太陽電池是通過pn結的光生伏特效應是將太陽能直接轉換成電能的器件。隨著全球能源供給緊張和環境保護雙重壓力的不斷增加，全世界都在大力發展可再生能源。太陽能電池發電是可再生能源中唯一不完全受地域、環境限制的技術，必然在未來能源發展中占主要地位。目前光伏產業雖然處于相對比較艱難的低谷期，但從總體長遠的趨勢看，光伏產業仍是處于穩定而健康的發展中，并開始逐漸步入成熟。

現有技術的局限是，為滿足制備晶體硅高效太陽能電池的需求，需要能夠實現在同一硅片（電池）上實現P型或N型摻雜發射結。目前現有的方法主要有基于管式擴散的方法：如CN201210238933.5公開了一種晶體硅片的磷擴散方法，(1)第一次恒定源擴散：升溫至700～820℃，通入攜磷源氮氣、干氧和大氮進行恒定源擴散；(2)高溫推進：以10～25℃/min的升溫速率升溫至860～1000℃，進行推進；(3)第二次恒定源擴散：降溫至830～860℃，通入攜磷源氮氣、干氧和大氮進行恒定源擴散；(4)擴散結束，降溫出舟。

此外，化學汽相淀積(CVD)可作為離子注入或擴散的掩蔽膜，以及將摻磷、硼或砷的氧化物用作擴散源是常用的工藝，其中低溫CVD氧化層：低于500℃中等溫度淀積：500～800℃高溫淀積：900℃左右。CVD摻雜實施P型或N型摻雜之后，需要繼續在高溫管式爐管中進行再分布以形成最終所需要的P型或N型摻雜結。

基于管式擴散的方法中，需要分別實現硼擴散和磷擴散，而且在實現磷和硼的擴散之間，必須要增加一步掩膜步驟用于防止兩種擴散的交叉污染。同時的，由于在擴散之前還需要進行擴散前的預清洗，擴散之后還需要再清洗去除硼硅玻璃或磷硅玻璃。所以采用這類方法的工藝步驟非常復雜，不適合工業化生產；同時高溫熱處理的次數多和時間長，這也會降低硅襯底材料的壽命，不利于獲得高的電池轉換效率。

不論是采用基于CVD預沉積含有磷或硼的氧化物然后再管式擴散再分布的方法，還是采用離子注入技術來在同一個硅片內實施N型和P型摻雜的技術，可以在很大程度上簡化工藝流程，從而非常適合于同一硅片（電池）上實現P型或N型摻雜發射結。但不論是采用CVD技術來預沉積含有磷或硼的氧化物還是采用離子注入技術摻雜，后續也都需要再放到管式擴散爐中進行退火才能最終形成電學性能激活的摻雜結。

但磷和硼在硅中擴散系數的不同使得其高溫再分布的最佳溫度區間范圍是不同的：硼摻雜的再分布溫度區間范圍是950℃-1050℃，磷摻雜的再分布溫度區間范圍則是800-900℃；特別的如果是采用離子注入工藝的話，考慮到硼和磷的退火中需要實現的修復注入損失層、激活摻雜、雜質再分布這三個作用，各自的最佳溫度區間范圍就更加不同也更不能兼容，硼注入后的退火需要在950℃以上完成，磷注入退火則最佳在900℃以下完成。

這樣一來為了最終獲得硼和磷兩種摻雜結的最佳摻雜分布，最佳方法是采用兩次單獨的退火工藝，這樣的方法適合于實驗研發。但是對于工業化生產，這勢必造成工藝步驟復雜，工業化成本增加。

而如果為了降低成本而堅持采用一次共退火，即使能夠通過調整磷&硼注入劑量、能量(或者通過調整摻磷或硼的氧化硅的摻磷的含量和厚度)，并同時配合優化調整厚度的高溫退火工藝條件（溫度、時間），也沒法從根本上改變硼磷兩種摻雜的修復損傷、激活雜質、再分布溫度范圍不同的這個瓶頸問題，只要減小這樣的副作用，而且減小的十分有限。這就會導致磷摻雜的結深太深，俄歇復合增加，難以獲得高質量的發射結（有效少子壽命和Joe降低），從而造成電池光電轉換效率的降低。

發明內容

本發明目的是，提出一種制備晶體硅太陽能電池的方法，滿足制備晶體硅高效太陽能電池的需求，能夠實現在同一硅片（電池）上實現P型或N型摻雜發射結高質量的制備。并基本基于現有的方法：通過預沉積含有磷或硼的氧化物然后再管式擴散再分布的方法和離子注入技術，獲得硼和磷兩種摻雜結的最佳摻雜分布。