[發明專利]一種硼擴散方法及N型太陽能電池片制備方法

有效

• 申請號: 202010038022.2
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111146311B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 陳嘉;崔義乾;季根華;劉志鋒;何大娟;林建偉
• 申請（專利權）人: 江蘇杰太光電技術有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/22;H01L31/068
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 吳倩

本發明提供的一種硼擴散方法，包括以下步驟：1)選擇N型硅基體作為襯底進行雙面制絨處理；2)對N型硅基體進行濕法氧化，在硅表面形成一層氧化硅層；3)在N型硅基體表面采用三溴化硼作為硼源進行雙面p+摻雜區域的制備；4)將N型硅基體的其中一面放入HF、HNO₃及H₂SO₄混合溶液中進行刻蝕處理以去除背面的氧化硅層和背面p+摻雜區域并得到刻蝕后平緩的金字塔表面，另一面放入HF溶液以去除正面的氧化硅層。本發明在硅表面于硼擴散前制備一層氧化硅薄膜防止BRL的形成；濕法制備的氧化硅層均勻性良好；工藝簡單，不需要增加工序；把氧化和HF清洗工藝分開進行，大大拓寬了工藝窗口。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種硼擴散方法及基于硼擴散的N型太陽能電池片制備方法。

背景技術

N型晶體硅對金屬污染的容忍度很高，相應其體少子壽命高。P型硼摻雜的CZ硅太陽電池在光照下會出現明顯的性能衰減，稱之為光致衰減，而N型磷摻雜的CZ硅不存在明顯的光致衰減現象。太陽電池的核心是p-n結，目前對于N型硅襯底實現p-n結有硼擴散制結、非晶硅/晶硅異質結以及Al推進制結三種方法，其中最為廣泛的是采用硼擴散制結。然而N型硅片在硼擴散過程中難以避免會形成一層很薄的富硼層(Boron-rich layer，簡記BRL)。由于這一層B原子沒有活性，而且BRL會導致該部分結構缺陷，所以富硼層嚴重影響了硅片少數載流子的壽命，最終影響電池的效率。

目前常見的去除BRL的方法有高溫硝酸(HT-HNO₃)氧化、化學蝕刻處理(CET)和低溫熱氧化(LTO)三種方法。其中，高溫硝酸氧化需要高溫及低溫熱氧化的步驟均較為繁瑣，所以化學刻蝕處理方法是目前最廣泛的去除BRL的方法。化學蝕刻處理采用化學氧化劑和HF的混合物去除BRL，首先氧化劑將B原子氧化為B₂O₃，然后用HF除去B₂O₃，其中化學氧化劑和HF的配比很關鍵，工藝窗口小。本發明提供了一個新的思路去解決硼擴散過程中易形成BRL的情況，即在制絨后加一步濕法氧化制備氧化硅，有效防止BRL的形成。此方法工藝簡單，不需要增加工序，且制備的氧化硅薄膜均勻性良好，同時還把氧化與HF分開進行，大大拓寬了工藝窗口。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，首先提供了一種硼擴散方法，包括以下步驟：

1)選擇N型硅基體作為襯底進行雙面制絨處理；

2)對經過步驟1)制絨處理后的N型硅基體進行濕法氧化，在硅表面形成一層氧化硅層；

3)在經過步驟1)制絨處理和步驟2)濕法氧化后的N型硅基體表面采用三溴化硼作為硼源進行雙面p+摻雜區域的制備；

4)將經過步驟3)雙面硼擴散的N型硅基體，其中一面放入HF、HNO₃及H₂SO₄混合溶液中進行刻蝕處理以去除背面的氧化硅層和背面p+摻雜區域并得到刻蝕后平緩的金字塔表面，另一面放入HF溶液以去除正面的氧化硅層。

其中，步驟2)中，濕法氧化采用濃度為1～50ppm的臭氧溶液或者采用質量分數為45～60％的硝酸溶液，在90～115℃的反應溫度下，反應2～10min，氧化硅層的厚度為0.2～5nm。

其中，步驟3)中，雙面硼擴散的溫度為900～1060℃，時間為50～240min，方阻為80～100Ω/sqr。

其中，步驟4)中，HF、HNO₃及H₂SO₄混合溶液中各組分的體積比為HF:HNO₃:H₂SO₄:H₂O＝1:4:0.6:3，其中，HF質量分數20％；另一面放入質量分數為2％的HF溶液以去除正面的氧化硅層。