一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法技術

本發明專利技術提供了一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，其鈍化步驟如下：首先在N型硅襯底的兩面分別形成磷摻雜N+層和硼發射極P+層；然后將N型硅襯底進行氧化鈍化處理，在磷摻雜N+層和硼發射極P+層上分別生成氧化硅薄膜；最后在N型硅襯底兩面的氧化硅薄膜上沉積SiNx薄膜；本發明專利技術利用二氧化硅和氮化硅疊層薄膜作為硼發射極的鈍化膜，其中二氧化硅由低溫干法氧化制備生成，厚度為2～10nm，氮化硅采用PECVD方法制備；此鈍化膜體系制備工藝較為簡單，制程可控性強、設備成本低、耗材成本低，能夠與當前晶體硅電池制造生產線設備兼容，適于大規模工業化生產。

【技術實現步驟摘要】
一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法
本專利技術涉及太陽能電池生產
，特別是一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法。
技術介紹
目前晶體硅電池是太陽能電池市場的主流產品，晶硅太陽能電池從材料基體類型上又可以分為P型晶硅電池和N型晶硅電池。相對于P型單晶硅電池，N型單晶硅電池具有光致衰減小、耐金屬雜質污染性能好、少數載流子擴散長度長等特點，在效率提升方面有巨大的潛力。對于簡單結構的N型晶硅電池而言，制備流程通常是制絨－>硼擴散－>磷擴散/注入－>鈍化－>減反射膜沉積－>電極印刷，其中對硼發射極（P+層）的鈍化對于電池的性能至關重要。目前針對硼發射極鈍化的薄膜材料體系和技術方法有很多，有用原子層沉積法（ALD）制備氧化鋁（Al2O3）薄膜來鈍化；利用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）法沉積Al2O3薄膜鈍化；有使用氫化非晶硅（α-Si:H）薄膜來實現鈍化；采用在硝酸溶液中處理來制備氧化鈍化膜等方法。但是傳統ALD設備本身具有生長速率慢、材料利用率低和設備價格昂貴的缺點，與規模化生產的太陽電池工業不兼容，只有隨著技術進步和設備成本的降低，連續沉積式的ALD設備和Al2O3薄膜鈍化工藝才能進入太陽能電池生產。PECVD制備α-Si:H薄膜也存在化學材料利用率低且α-Si:H薄膜經過燒結后H流失鈍化性能下降的問題。因此，尋求鈍化性能良好、制程可控性強、設備成本低、耗材成本低的鈍化方法對于N型電池的大規模推廣有重要意義。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，利用二氧化硅和氮化硅疊層薄膜作為硼發射極的鈍化膜，其中二氧化硅由低溫干法氧化制備生成，厚度為2～10nm，氮化硅采用PECVD方法制備。此鈍化膜體系制備工藝較為簡單，制程可控性強、設備成本低、耗材成本低，能夠與當前晶體硅電池制造生產線設備兼容，適于大規模工業化生產。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，其特征在于鈍化步驟如下：（1）在N型硅襯底的兩面通過兩次擴散或離子注入，在N型硅襯底的兩面分別形成磷摻雜N+層和硼發射極P+層；（2）把步驟（1）中的N型硅襯底置于高純氧氣氣氛中進行氧化鈍化處理，通過低溫熱氧化在磷摻雜P+層和磷摻雜N+層上分別生成一層氧化硅薄膜；（3）在N型硅襯底兩面的氧化硅薄膜上沉積SiNx薄膜。步驟（1）中的兩次擴散指：將N型硅襯底通過高溫硼擴散實現N型硅襯底單面硼摻雜制備出硼發射極P+層；通過濕法刻蝕去除硼發射極P+層表面的硼硅玻璃層、背面擴散繞射層，在硼發射極P+層上制備磷擴散掩膜層，再對N型硅襯底的另一面進行磷擴散形成磷摻雜N+層，利用化學刻蝕方法去除磷摻雜N+層表面的磷硅玻璃層及硼發射極面的擴散掩膜層；步驟（1）中的離子注入是指將N型硅襯底通過高溫硼擴散實現N型硅襯底單面硼摻雜制備出硼發射極P+層；通過濕法刻蝕去除硼發射極P+層表面的硼硅玻璃層、背面擴散繞射層，再對N型硅襯底的另一面進行磷注入，經過低溫退火激活形成磷摻雜N+層。步驟（2）中生成的氧化硅薄膜的厚度為2～10nm。步驟（2）中氧化鈍化處理的氧化溫度為650℃－790℃，氧氣流量為0.3－10slm，氧化時間為5min－60min。步驟（3）中的沉積采用等離子增強化學氣相沉積方法進行沉積，通過控制沉積條件，使SiNx薄膜中富含H。步驟（3）中的沉積溫度為400－450℃，沉積時間為8－15min，沉積時SiH4流量為500sccm－1700sccm，NH3流量為4000sccm－8000sccm，射頻功率為5000W－7000W，沉積氣壓為1300－2000mTorr，制備SiNx薄膜厚度為65－75nm。本專利技術的有益效果是：利用氧化硅/氮化硅疊層作為N型電池硼發射極的鈍化層，在工藝方法上氧化硅有低溫干法氧化工藝制備，氮化硅由PECVD技術制備。低溫干法氧化可以在硼發射極和磷擴散層上同時形成氧化硅薄層，可以有效地降低硼發射極和磷擴散層表面的懸鍵密度，實現對電池正面和背面的同時鈍化；同時富含H的氮化硅薄膜在電池制備燒結過程中H擴散至Si/SiO2界面，飽和界面處的懸鍵，對硼發射極和磷摻雜層表面進一步鈍化。制備氧化硅鈍化膜的氧化溫度在650℃－790℃，溫度較低，對硼擴散及磷擴散的濃度曲線分布影響不大，易于控制；避免了硅片經歷傳統干法氧化的高溫過程（850℃～1100℃），可以保持少子壽命不因高溫過程而衰減。此外，氧化使用的設備為管式爐，是晶硅電池產線最為普通的設備，與原子層沉積設備及制備Al2O3薄膜的PECVD設備相比，設備費用和耗材費用都很低，因此低溫干法氧化鈍化是一種簡單、經濟的工藝方法，易于大規模生產。附圖說明圖1是本專利技術的鈍化薄膜結構示意圖；其中，附圖1標記為：1是硅片兩面的SiNx層；2是P+層和N+層上面的SiO2鈍化層；3是硼摻雜發射極P+；4是N型硅基底；5是磷摻雜層N+。具體實施方式實施例1如圖1所示，一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，包括如下步驟：（1）采用N型單晶硅硅片為襯底，電阻率為1~12W·cm，厚度為170~200mm，將硅片進行清洗，去除表面的損傷層，堿溶液對硅片進行制絨處理；（2）將上述硅片通過高溫硼擴散實現硅片單面硼摻雜制備出硼發射極P+層；（3）通過濕法刻蝕去除表面硼硅玻璃、背面擴散繞射層，在硼發射極P+層上制備磷擴散掩膜層；（4）利用管式爐對硅片的另外一面進行磷擴散形成N+層，利用化學刻蝕方法去除表面的磷硅玻璃層及硼發射極P+層的擴散掩膜層；（5）把（4）中的硅片放入氧化爐中在高純氧氣氣氛中進行氧化鈍化處理，氧化溫度為650℃－790℃，優選720℃，氧化時間為5min－60min，優選25min，氧氣流量為0.3slm－10slm，優選3slm，在硅片兩面同時生成氧化硅薄膜，厚度為2－10nm；（6）通過PECVD的方法在硅片兩面的氧化硅薄膜上沉積SiNx薄膜，沉積溫度為400－460℃，優選450℃，沉積時間為8－15min，優選12min，沉積時SiH4流量為500sccm－1700sccm，NH3流量為4000sccm－8000sccm，射頻功率為5000W－7000W，沉積氣壓為1300－2000mTorr，制備SiNx薄膜厚度為65－75nm。實施例2如圖1所示，一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，包括如下步驟：（1）采用N型單晶硅硅片為襯底，電阻率為1~12W·cm，厚度為170~200mm，將硅片進行清洗，去除表面的損傷層，堿溶液對硅片進行制絨處理；（2）將上述硅片通過高溫硼擴散實現硅片單面硼摻雜制備出硼發射極P+層；（3）通過濕法刻蝕去除表面硼硅玻璃、背面擴散繞射層，利用注入的方法在硅片的另外一面進行磷摻雜，退火處理后形成磷摻雜N+層；（4）把（3）中的硅片放入氧化爐中在高純氧氣氣氛中進行氧化鈍化處理，氧化溫度為670℃，氧化時間為45min，氧氣流量為5slm，在硅片兩面同時生成氧化硅薄膜，厚度為2－10nm；（5）通過PECVD的方法在硅片兩面的氧化硅薄膜上沉積SiNx薄膜，沉積溫度為440℃，沉積時間為10min，沉積時SiH4流量為1000sccm，NH3流量為6000sccm，射頻功率為5500W，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，其特征在于鈍化步驟如下：（1）在N型硅襯底的兩面通過兩次擴散或離子注入，在N型硅襯底的兩面分別形成磷摻雜N+層和硼發射極P+層；（2）把步驟（1）中的N型硅襯底置于高純氧氣氣氛中進行氧化鈍化處理，通過低溫熱氧化在硼發射極P+層和磷摻雜N+層上分別生成一層氧化硅薄膜；（3）在N型硅襯底兩面的氧化硅薄膜上沉積SiNx薄膜。

【技術特征摘要】
1.一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，其特征在于鈍化步驟如下：（1）在N型硅襯底的兩面通過兩次擴散或離子注入，在N型硅襯底的兩面分別形成磷摻雜N+層和硼發射極P+層；（2）把步驟（1）中的N型硅襯底置于高純氧氣氣氛中進行氧化鈍化處理，通過低溫熱氧化在硼發射極P+層和磷摻雜N+層上分別生成一層氧化硅薄膜；所述氧化鈍化處理的氧化溫度為650℃－790℃，氧氣流量為0.3－10slm，氧化時間為5min－60min；（3）在N型硅襯底兩面的氧化硅薄膜上沉積SiNx薄膜。2.根據權利要求1所述的一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，其特征在于：步驟（1）中的兩次擴散指：將N型硅襯底通過高溫硼擴散實現N型硅襯底單面硼摻雜制備出硼發射極P+層；通過濕法刻蝕去除硼發射極P+層表面的硼硅玻璃層、背面擴散繞射層，在硼發射極P+層上制備磷擴散掩膜層，再對N型硅襯底的另一面進行磷擴散形成磷摻雜N+層，利用化學刻蝕方法去除磷摻雜N+層表面的磷硅玻璃層及硼發射極面的擴散掩膜層；步驟（1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張中偉，廖亞琴，張世勇，
申請(專利權)人：中國東方電氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51