一種制備p+摻雜層與n+前表面場的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種n型晶硅太陽能電池p+摻雜層與n+前表面場的制備方法，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括在n型晶硅襯底上沉積摻硼非晶硅層，形成第I中間產(chǎn)物；在所述第I中間產(chǎn)物的非晶硅層上沉積氮化硅保護層，形成第II中間產(chǎn)物；在所述第II中間產(chǎn)物的n型晶硅襯底前表面形成n+層，即前表面場形成第III中間產(chǎn)物；對所述第III中間產(chǎn)物進行高溫退火，使n型晶硅襯底上形成p+發(fā)射結(jié)，形成第Ⅳ中間產(chǎn)物；將所述第Ⅳ中間產(chǎn)物氮化硅保護層和所述摻硼非晶硅除去，得到n型晶硅太陽能電池p+摻雜層與n+前表面場。該方法成本低，并且p+型摻雜的均勻性較好。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及太陽能電池
，特別涉及一種η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層與η+前表面場的制備方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有技術(shù)中，光伏電池主要是P型晶娃太陽能電池，只有Sunpower、Sanyo、英利綠色能源控股有限公司和寧波杉杉尤利卡太陽能科技發(fā)展有限公司制造η型晶硅太陽能電池。其中，Sunpower制造的叉指背接觸太陽能電池IBC和Sanyo制造的帶有本征薄層的異質(zhì)結(jié)太陽能電池HIT都是η型晶硅太陽能電池，它們是目前效率最高的兩款太陽能電池，它們的轉(zhuǎn)換效率都在20%以上，實驗室轉(zhuǎn)換效率更是高達24. 2%，這充分表明了 η型晶硅太陽能電池在低成本高效率太陽能電池方面良好的發(fā)展?jié)摿Α?相對于ρ型Si材料，η型Si材料更適合于制作IBC太陽能電池。原因如下1)1997年J. Schmidt等證實硼摻雜CZ娃出現(xiàn)的光致衰減是由硼氧對導(dǎo)致的。由于η型磷摻雜CZ硅中硼含量極低，所以由硼氧對所導(dǎo)致的光致衰減并不明顯。2)相對于η型襯底而言，P型襯底對金屬離子的污染較為敏感,例如，F(xiàn)e、Cr、Co、W、Cu、Ni等金屬對ρ型娃片的影響均比對η型娃片的影響大。3)在太陽能級硅材料中，η型晶體硅比ρ型晶體硅具有更長的少子壽命。η型晶體硅太陽能電池的研究重點是ρ+發(fā)射極的形成?，F(xiàn)有技術(shù)中，ρ+發(fā)射極的形成方法包括硼擴散法和鋁合金摻雜法。其中，硼擴散法的優(yōu)點在于可以獲得良好的性能，其缺點在于需要很高的溫度，并需要出去表面的硼硅玻璃，這就增加了成本；鋁合金摻雜法的優(yōu)點在于成本較低，其缺點在于該方法形成的發(fā)射極均勻性差，濃度和深度較難控制，因此，限制了太陽能電池的效率。專利技術(shù)內(nèi)容為了解決上述問題，本專利技術(shù)提出了一種效率高、成本低，并能夠加快η型晶硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)化進程的η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層與η+前表面場的制備方法。本專利技術(shù)提供的η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層與η+前表面場的制備方法包括以下步驟在η型晶硅襯底上沉積摻硼非晶硅層，形成第I中間產(chǎn)物；在所述第I中間產(chǎn)物的非晶硅層上沉積氮化硅保護層，形成第II中間產(chǎn)物；在所述第II中間產(chǎn)物的η型晶硅襯底前表面形成η+層，即前表面場形成第III中間產(chǎn)物；對所述第III中間產(chǎn)物進行高溫退火，使η型晶硅襯底上形成ρ+發(fā)射結(jié)，形成第IV中間產(chǎn)物；將所述第IV中間產(chǎn)物氮化硅保護層和所述摻硼非晶硅除去，得到η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層與η+前表面場。作為優(yōu)選，所述η型晶硅襯底是η型125單晶硅片或者η型156多晶硅片，所述η型晶娃襯底的電阻率為O. I Ω · cm和100 Ω · cm,厚度為180 μ m 250 μ m。作為優(yōu)選，所述在η型晶硅襯底上沉積摻硼非晶硅層時，將η型晶硅基板放置于平板式等離子增強化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，沉積摻硼非晶硅薄膜，所述摻硼非晶硅薄膜的厚度為 Inm lOOOnm。作為優(yōu)選，在所述平板式等離子體增強化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，等離子體分布均勻。作為優(yōu)選，在所述非晶硅層上沉積氮化硅保護層時，所述沉積有摻硼非晶硅薄膜的η型襯底繼續(xù)利用所述平板式等離子增強化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，沉積氮化硅保護層，所述氮化硅保護層的厚度為20nm lOOOnm。作為優(yōu)選，在所述η型晶硅襯底前表面形成η+層，即前表面場是通過擴散法或者離子注入法實現(xiàn)的，所述η+層的深度為IOnm lOOOnm，濃度為I X IO16 I X IO21。 作為優(yōu)選，所述退火是在900°C條件下持續(xù)IOs實現(xiàn)的。作為優(yōu)選，所述退火方式選自包括RTP快速熱退火、管式爐退火和平板式燒結(jié)爐退火中的一種。作為優(yōu)選，將所述氮化硅保護層除去是將所述第IV中間產(chǎn)物放入HF溶液中腐蝕實現(xiàn)的，將所述摻硼非晶硅除去的方法為干法刻蝕或者濕法腐蝕，所述干法刻蝕包括RIE刻蝕和ICP刻蝕，所述濕法腐蝕的溶液選自HF溶液、HNO3溶液和KOH溶液中的一種。本專利技術(shù)提供的η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層與η+前表面場的制備方法的有益效果在于I)本專利技術(shù)提供的η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層與η+前表面場的制備方法采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積技術(shù)，與目前產(chǎn)業(yè)界相兼容，無需新增設(shè)備，生產(chǎn)成本低。2)本專利技術(shù)提供的η型晶硅太陽能電池ρ+型摻雜的均勻性較好，有利于太陽能電池，特別是開路電壓的提升。3)本專利技術(shù)提供的η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層的方法于硼擴散法相比，具有低溫生長的特性，能夠降低生產(chǎn)成本。具體實施例方式為了深入了解本專利技術(shù)，下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)進行詳細(xì)說明。本專利技術(shù)提供的η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層與η+前表面場的制備方法包括以下步驟步驟I :在η型晶硅襯底上沉積摻硼非晶硅層，形成第I中間產(chǎn)物。其中，η型晶硅襯底是η型125單晶硅片或者η型156多晶硅片，η型晶硅襯底的電阻率為O. I Ω · cm和100 Ω · cm,厚度為180 μ m 250 μ m。本實施例中，η型晶娃襯底選用的是〈100〉晶向電阻率為5 Ω · cm的FZ單晶襯底。其中，在η型晶硅襯底上沉積摻硼非晶硅層時，將η型晶硅基板放置于平板式等離子增強化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，沉積摻硼非晶硅薄膜，摻硼非晶硅薄膜的厚度為Inm lOOOnm。本實施例中，加熱襯底溫度到300°C，以SiH4和B2H6為反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體流量比I 5，其中B2H6為H2稀釋氣含量為O. 2%，總氣體流量60sccm,生長時間30min。此條件下生長的摻硼非晶硅薄膜層厚度為500nm。其中，在平板式等離子體增強化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，等離子體分布均勻。步驟2 :在第I中間產(chǎn)物的非晶硅層上沉積氮化硅保護層，形成第II中間產(chǎn)物。其中，在非晶硅層上沉積氮化硅保護層時，沉積有摻硼非晶硅薄膜的η型襯底繼續(xù)利用平板式等離子增強化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，沉積氮化硅保護層，氮化硅保護層的厚度為20nm lOOOnm。本實施例中，氮化硅保護層的厚度為200nm。步驟3 :在第II中間產(chǎn)物的η型晶硅襯底前表面形成η+層，S卩前表面場形成第111中間產(chǎn)物。其中，在η型晶硅襯底前表面形成η+層，即前表面場是通過擴散法或者離子注入法實現(xiàn)的，η+層的深度為IOnm lOOOnm，濃度為I X IO16 I X IO21。本實施例通過氣態(tài)磷擴散，溫度830°C，磷烷流量為3L/min，擴散1200s。隨后在氮氣條件下推進600s。在前表面形成一層厚度為200nm，峰值摻雜濃度為I X IO19的η+前表面場。 步驟4 :對第III中間產(chǎn)物進行高溫退火，使η型晶硅襯底上形成ρ+發(fā)射結(jié)，形成第IV中間產(chǎn)物；其中，退火是在900°C條件下持續(xù)IOs實現(xiàn)的。其中，退火方式選自包括RTP快速熱退火、管式爐退火和平板式燒結(jié)爐退火中的一種。本實施例是將沉積完摻硼非晶硅的襯底通過RTP快速熱退火，溫度1000°C，時間10s。此過程通過高溫進行將硼推進到η型單晶硅襯底中，并形成了厚度200nm的均勻ρ+發(fā)射極。此時前表面場η+被推進到250nm。步驟5 :將第IV中間產(chǎn)物氮化硅保護層和摻硼非晶硅除去，得到η型晶硅太陽能電池ρ+摻雜層與η+前表面場。其中，將氮化硅保護層除去是將第IV中間產(chǎn)物放入HF溶液中腐蝕實現(xiàn)的，形成第V中間產(chǎn)物，將摻硼非晶硅除去的方法為干法刻蝕或者濕法腐蝕，干法刻蝕包括RIE刻蝕和ICP刻蝕，濕法腐蝕的溶液選自HF溶液、HNO3溶液和KOH溶本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種p+摻雜層與n+前表面場的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：在n型晶硅襯底上沉積摻硼非晶硅層，形成第I中間產(chǎn)物；在所述第I中間產(chǎn)物的非晶硅層上沉積氮化硅保護層，形成第II中間產(chǎn)物；在所述第II中間產(chǎn)物的n型晶硅襯底前表面形成n+層，即前表面場形成第III中間產(chǎn)物；對所述第III中間產(chǎn)物進行高溫退火，使n型晶硅襯底上形成p+發(fā)射結(jié)，形成第Ⅳ中間產(chǎn)物；將所述第Ⅳ中間產(chǎn)物氮化硅保護層和所述摻硼非晶硅除去，得到n型晶硅太陽能電池p+摻雜層與n+前表面場。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賈銳，張巍，陳晨，張代生，金智，劉新宇，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院微電子研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：