N型電池硼擴散工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于晶體硅太陽能電池制造領(lǐng)域，尤其涉及一種N型電池硼擴散工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]擴散爐在在太陽能光伏行業(yè)中主要用于太陽能電池pn結(jié)的制備，通過在高溫條件下對半導(dǎo)體晶圓進行摻雜，即將元素磷、硼擴散入硅片，從而改變和控制半導(dǎo)體內(nèi)雜質(zhì)的類型、濃度和分布，形成不同的電特性區(qū)域。目前傳統(tǒng)的太陽能生產(chǎn)線主要采用P型硅片，通過磷擴散制備η型層，從而形成pn結(jié)，構(gòu)成太陽電池的主體結(jié)構(gòu)。
[0003]隨著太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的要求越來越高，擴散工藝正向兩方面發(fā)展。一是對磷擴散工藝進行改進，使P型太陽電池向淺結(jié)高方阻方向發(fā)展；二是對硼擴散工藝的探索，由于P型電池效率進一步提升的局限性，市場上已開始瞄向N型電池，未來以N型硅片為主的高效電池將極有可能成為光伏市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。N型電池的制備需要對N型硅片進行硼摻雜工藝，以制備p型摻雜層，從而形成pn結(jié)。采用硼擴散制結(jié)是N型電池制備的關(guān)鍵步驟，然而N型電池pn結(jié)的制備化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，不易控制，所以對擴散工藝的優(yōu)化較困難。因此，如何提供一種在N型硅片制備合格的p+層的硼擴散工藝已成為N型電池制備亟待解決的關(guān)鍵問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能得到結(jié)深淺、方塊電阻值為75 Ω / □?85 Ω / □和方阻均勻性較好的硼擴散pn結(jié)的N型電池硼擴散工藝。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種N型電池硼擴散工藝，包括以下步驟:
(1)抽氣:將清洗制絨后的硅片置于擴散爐爐管內(nèi)，并抽氣至管內(nèi)呈負壓狀態(tài)；
(2)硼擴散沉積:將溫度升至硼擴散沉積溫度設(shè)定值后，通入氮氣、硼源和氧氣進行硼擴散沉積；
(3)推阱:停止硼源和氧氣的通入，繼續(xù)通入氮氣，將溫度升至推阱溫度設(shè)定值進行推阱；
(4)取樣:升壓降溫，取樣，完成擴散過程。
[0006]上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，所述步驟(1)中，抽氣至管內(nèi)壓力為180mbar ?220mbar。
[0007]上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述硼擴散沉積溫度設(shè)定值為840 °C?860 °C，沉積時間為5min?7min。
[0008]上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述推阱溫度設(shè)定值為910°C?930°C，所述推講的時間為8min?lOmin。
[0009]上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述硼源為BBr3，所述氮氣流量為2000sccm?3000sccm，所述硼源流量為600sccm?800sccm，所述氧氣流量為lOOOsccm ?1200sccmo
[0010]上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，所述步驟(3)中，通入氮氣的流量為2000sccm ?3000sccmo
[0011 ] 上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，在步驟(1)和步驟(2)之間，還包括擴散前氧化。
[0012]上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，所述擴散前氧化的工藝參數(shù)為:氧化溫度800 °C?820 °C，氧化時間500s?600s，氮氣流量2000sccm?3000sccm，氧氣流量lOOOsccm ?1200sccmo
[0013]上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，在步驟(3)和步驟(4)之間，還包括擴散后氧化。
[0014]上述的N型電池硼擴散工藝，優(yōu)選的，所述擴散后氧化的工藝參數(shù)為:氧化溫度910°C?930 °C，氧化時間400s?500s，氮氣流量2000sccm?3000sccm，氧氣流量lOOOsccm ?1200sccmo
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明的N型電池硼擴散工藝，在負壓狀態(tài)下對N型硅片進行硼擴散，擴散形成的pn結(jié)結(jié)深0.26μπι?0.3μπι左右，方塊電阻75Ω/ □?85Ω/ □左右，方阻均勻性6%以內(nèi)，完全符合太陽電池pn結(jié)結(jié)深與摻雜的要求，對應(yīng)制備的N型單晶太陽電池效率>19%。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例的N型電池硼擴散工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]實施例1:
一種本發(fā)明的N型電池硼擴散工藝，如圖1所示，包括以下步驟:
(1)清洗制絨:將N型單晶硅片進行清洗制絨處理，先通過清洗去除硅片表面機械損傷層，接著制備金字塔絨面，硅片表面損傷層單面去除6 μ m，所制備的金字塔絨面尺寸為3~4 μ mD
[0019](2)放樣:將清洗制絨的硅片置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每管放入400片，完成樣片的插片進管過程。
[0020](3)加熱抽真空:通入氮氣，升溫并抽氣，通入氮氣流量為5000sccm，抽氣至180mbar，形成管內(nèi)負壓狀態(tài)。
[0021](4)擴散前氧化:待溫度升至810°C時，氮氣流量調(diào)整為2000sCCm，通入干氧(干燥的氧氣)進行擴散前氧化，干氧流量為1200sccm，氧化時間為600s。
[0022](5)硼擴散:將溫度升至840°C，溫度穩(wěn)定后，通入硼源BBr3，進行硼擴散沉積，氮氣流量調(diào)整為2000sccm，硼源流量為600sccm，氧氣流量調(diào)整為lOOOsccm，沉積7min。
[0023](6)恒溫推阱:停止硼源和干氧的通入，氮氣流量調(diào)整為3000sCCm，升溫至910°C，待溫度穩(wěn)定后，進行恒溫推阱，恒溫推阱時間為lOmin ; (7)擴散后氧化:恒溫推阱結(jié)束后，將氮氣流量調(diào)整為2000sCCm，并通入流量為lOOOsccm的干氧，進行擴散后氧化，氧化時間為500s ;
(8)取樣:通入氮氣升壓，并降溫，待氣壓升至大氣壓且溫度降為常溫后取樣，完成硼擴散。
[0024]通過測試發(fā)現(xiàn)，本實施例在N型單晶硅片上得到了較好的硼擴散pn結(jié)，結(jié)深在
0.28 μ m左右，方塊電阻80 Ω / □左右，方阻均勻性5%以內(nèi)，完全符合太陽電池pn結(jié)結(jié)深與摻雜的要求，將本實施例經(jīng)硼擴散后的N型單晶硅片制備得到N型單晶太陽電池，所得的太陽電池效率 19.158% (Voc=644.4mV，Isc=9.098A，F(xiàn)F=79.51)。
[0025]實施例2:
一種本發(fā)明的N型電池硼擴散工藝，如圖1所示，包括以下步驟:
(1)清洗制絨:將N型單晶娃片進行清洗制絨處理，先通過清洗去除娃片表面機械損傷層，接著制備金字塔絨面，硅片表面損傷層單面去除8 μ m，所制備的金字塔絨面尺寸為4?6 μ mD
[0026](2)放樣:將清洗制絨的硅片置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每管放入400片，完成樣片的插片進管過程。
[0027](3)加熱抽真空:通入氮氣，升溫并抽氣，通入氮氣流量為5000sccm，抽氣至200mbar，形成管內(nèi)負壓狀態(tài)。
[0028](4)擴散前氧化:待溫度升至820°C時，氮氣流量調(diào)整為2000sccm，通入干氧(干燥的氧氣)進行擴散前氧化，氧氣流量為lOOOsccm，氧化時間為500s。
[0029](5)硼擴散:將溫度升至860°C，溫度穩(wěn)定后，通入硼源BBr3，進行硼擴散沉積，氮氣流量調(diào)整為3000sccm，硼源流量為800sccm，干氧流量調(diào)整為1200sccm，沉積6min。
[0030](6)恒溫推阱:停止硼源和干氧的通入，氮氣流量調(diào)整為3000sCCm，升溫至930°C，待溫度穩(wěn)定后，進行恒溫推阱，恒溫推阱時間為8min ;
(7)擴散后氧化:恒溫推阱結(jié)束后，將氮氣流量調(diào)整為3000sCCm，并通入流量為1200sccm的干氧，進行擴散后氧化，氧化時間為400s ;
(8)取樣:通入氮氣升壓，并降溫，待氣壓升至大氣壓且溫度降為常溫后取樣，完成硼擴散。
[0031]通過測試發(fā)現(xiàn)，本實施例在N型單晶硅片上得到了較好的硼擴散pn結(jié)，結(jié)深在
0.3 μ m左右，方塊電阻78 Ω / □左右，方阻均勻性4%以內(nèi)，完全符合太陽電池pn結(jié)結(jié)深與摻雜的要求，將本實施例經(jīng)硼擴散后的N型單晶硅片制備得到N型單晶太陽電池，所得的太陽電池效率為 19.246% (Voc=644.3mV，Isc=9.056A，F(xiàn)F=80.274)。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)該指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種N型電池硼擴散工藝，包括以下步驟: (1)抽氣:將清洗制絨后的硅片置于擴散爐爐管內(nèi)，并抽氣至管內(nèi)呈負壓狀態(tài)； (2)硼擴散沉積:將溫度升至硼擴散沉積溫度設(shè)定值后，通入氮氣、硼源和氧氣進行硼擴散沉積； (3)推阱:停止硼源和氧氣的通入，繼續(xù)通入氮氣，將溫度升至推阱溫度設(shè)定值進行推阱； (4)取樣:升壓降溫，取樣，完成擴散過程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，所述步驟(1)中，抽氣至管內(nèi)壓力為ISOmbar?220mbar。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，所述步驟(2)中，所述硼擴散沉積溫度設(shè)定值為840°C?860°C，沉積時間為5min?7min。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，所述步驟(3)中，所述推講溫度設(shè)定值為910°C?930°C，所述推講的時間為8min?lOmin。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項所述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，所述步驟(2)中，所述硼源為BBr3，所述氮氣流量為2000sccm?3000sccm，所述硼源流量為600sccm?800sccm，所述氧氣流量為 lOOOsccm ?1200sccm。6.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項所述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，所述步驟(3)中，通入氮氣的流量為2000sccm?3000sccm。7.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項所述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，在步驟(1)和步驟(2 )之間，還包括擴散前氧化。8.根據(jù)權(quán)利要求7述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，所述擴散前氧化的工藝參數(shù)為:氧化溫度800°C?820°C，氧化時間500s?600s，氮氣流量2000sccm?3000sccm，氧氣流量 lOOOsccm ?1200sccmo9.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項所述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，在步驟(3)和步驟(4)之間，還包括擴散后氧化。10.根據(jù)權(quán)利要求9述的N型電池硼擴散工藝，其特征在于，所述擴散后氧化的工藝參數(shù)為:氧化溫度910°C?930°C，氧化時間400s?500s，氮氣流量2000sccm?3000sccm，氧氣流量 lOOOsccm ?1200sccm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種N型電池硼擴散工藝，包括以下步驟：（1）抽氣：將清洗制絨后的硅片置于擴散爐爐管內(nèi)，抽氣至管內(nèi)呈負壓狀態(tài)；（2）硼擴散沉積：將溫度升至硼擴散沉積溫度設(shè)定值后，通入氮氣、硼源和氧氣進行硼擴散沉積；（3）推阱：停止硼源和干氧的通入，繼續(xù)通入氮氣，將溫度升至推阱溫度設(shè)定值進行推阱；（4）取樣：升壓降溫，取樣，完成擴散過程。本發(fā)明的N型電池硼擴散工藝，能得到結(jié)深淺、方塊電阻值為75Ω/□～85Ω/□和方阻均勻性較好的硼擴散pn結(jié)。
【IPC分類】H01L21/223, H01L31/18
【公開號】CN105304753
【申請?zhí)枴緾N201510620799
【發(fā)明人】汪已琳, 劉良玉, 楊曉生, 曹騫
【申請人】中國電子科技集團公司第四十八研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月25日