在硅晶片上制備n+pp+型或p+nn+型結構的方法技術

本發明專利技術涉及在硅晶片上制備n+pp+型或p+nn+型結構的方法，包括如下步驟：a)在包括前表面（8）和背表面（9）的p型或n型硅晶片（1）的背表面（9）上，利用PECVD方法形成硼摻雜氧化硅層（BSG）（2），然后再形成SiOx擴散阻擋層（3）；b)使磷源擴散，以便磷與硼進行共擴散并在步驟a）結束后獲得的晶片的前表面（8）上形成磷摻雜氧化硅層（PSG）（4）和n+摻雜區（5）；在步驟a）結束后獲得的晶片的背表面（9）上形成富硼區（BRL）（6）以及p+摻雜區（7）；c)去除BSG層（2）、PSG層（4）和SiOx擴散阻擋層（3），使BRL層（6）氧化，除去所述氧化產生的層。本發明專利技術還涉及通過上述方法制得的具有n+pp+型或p+nn+型結構的硅晶片，以及使用上述硅晶片制備的光伏電池。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及光伏
更具體地，涉及用于在硅晶片上制備光伏電池的新方法。
技術介紹
在光伏產業中，硅晶片的制造成本占太陽能電池(即光伏電池)生產成本的主要部分。為了減少制造成本，通常會使用質量較差的材料(這并不是令人滿意的解決方案)，或設法降低硅晶片的厚度。然而，為了獲得高性能的光伏電池，在這種使硅晶片厚度越來越薄的趨勢中，也必須同時考慮到以下性質 -背面觸點的質量；-低的背表面復合(recombination)速度(BSRV)。需要注意的是,娃與導電觸點之間的界面是一個高復合區域；-高背表面反射(BSR)。用于形成高質量的背表面觸點最常用的技術是通過網版印刷制備鋁制背表面場(Al-BSF)0然而，這會產生高的BSRV (超過400厘米/秒)和低的BSR (60 70%)。另外，考慮到兩種材料(Si和Al)不同的膨脹系數，這種技術可能會導致硅晶片的彎曲，這種硅晶片越延展，厚度也越薄(即小于180微米的厚度)。出于以上考慮，可使用硼背面場(B-BSF)來替代Al-BSFs。這種替代方法是獲得優質的背表面觸點最有效的解決方案之一。同Al-BSF相比，硼背面場(B-BSF)具有以下優勢-B-BSF可以在不誘發應力的情況下在硅襯底中形成，因此不會產生任何硅晶片的彎曲。-由于硼在硅中有較大的溶解度限制，B-BSF會產生高濃度的P+區，因此這會引起較低的復合速率(更強的背表面排斥場)。-B-BSF可以在介電鈍化時制備，從而降低背表面復合速率(BSRV)，并增強背表面反射(BSR)。然而，硼的擴散被認為是在太陽能電池的制造過程中最難的技術之一。硼的擴散系數比磷要低得多。因此，必須施加較高的擴散溫度用于硼的擴散。這就是為什么在BBr3作為硼源時，其擴散必須在發射極擴散之前進行，以避免磷原子的再分布。一些現有技術文獻中描述了用于形成B-BSF的硼和磷的擴散工藝，從而得到具有n+ρρ+型或p+ηη+型結構的娃晶片。在這方面，由S. RIEGEL等人在2009年9月25日于德國漢堡舉行的24屆歐洲光伏倉泛源會議上發表的〈〈Comparison of the passivation qualityof boron and aluminiumBSF for wafers of varying thickness (用于不同厚度娃晶片的硼招BSF鈍化質量的比較)》一文中，描述了使用BBr3作為硼源的擴散工藝制備硅晶片的方法，該方法可在硅晶片上形成n+ρρ+型結構，它包括以下六個步驟-步驟I:將BBr3擴散到前表面和背表面都已進行去油污處理的(degreased) p型娃晶片上。-步驟2:除去步驟I中在正表面和背表面上形成的硼摻雜氧化硅層，以下稱作BSG層(硼硅酸鹽玻璃)。-步驟3:為了保護背表面，可淀積一層薄的其上覆蓋(surmount)—層氮化硅(SiNx)的熱氧化層(使用等離子體增強化學氣相淀積技術(PECVD)進行淀積)。此步驟也允許背表面的鈍化。用熱氫氧化鈉清洗擴散在前表面上的硼。 -步驟5:從前表面上的液態POCl3源將磷原子擴散。-步驟6:除去步驟5中形成的磷摻雜氧化硅層，在下文中稱作PSG層(磷硅玻璃)。步驟6在此文中并沒有明確描述，但它也是獲得太陽能電池的必要步驟。由J. LIBAL等人在2007年于意大利米蘭舉行的22屆歐洲光伏能源會議上發表的題為《Record efficiencies of solar cells basedon n-typemulti-crystallinesilicon (基于n型多晶硅的太陽能電池的記錄效率)》一文中，描述了另一種同樣使用BBr3作為硼源制造硅晶片的工藝。在硅晶片上形成P+rm+型結構的制造方法包括以下四個步驟-步驟I:使用“背對背”技術，即兩個硅晶片背對背地放置，將BBr3作為硼源進行擴散。形成富硼層(下稱BRL層)。-步驟2:為了便于除去BRL層，可進行原位氧化反應，將BRL層轉化為硼摻雜氧化硅層(以下簡稱BSG層)。然后可將其浸在氫氟酸溶液中以便除去BSG層和BRL層。-步驟3:將硅晶片翻轉過來，使它們“面對面”。POCl3擴散，并且同時地形成磷摻雜氧化硅層(PSG層)作為B-BSF。-步驟4:除去在步驟3中形成的磷摻雜氧化硅層(PSG層)。在該第二個出版物中公開的方法也使用BBr3作為硼源。和第一個文獻相比，“背對背”技術的應用使得制備P+ηη+型結構硅晶片的步驟有所減少。然而，這種“背對背”技術會引起硅晶片受保護側邊緣上的硼擴散。需要注意的是，考慮到該第二個公開文獻所描述的方法的對稱性的問題，也有可能得到第一個發表中的n+ρρ+型結構。另一個由D. Kim等人在2007年于意大利米蘭舉行的22屆歐洲光伏能源會議上發表的題為〈〈Silicon solar cells with boron back surface fieldformed by using boricacid(具有由硼酸形成的硼背場的硅太陽能電池)》的文獻中，描述了另一種在晶片上制備多結的方法。其中關于獲得n+ρρ+型結構的方法使用了另一種叫做旋轉涂覆的硼淀積技術，其步驟包括-步驟I:通過旋涂硼酸進行硼的淀積。-步驟2:硼的擴散。-步驟3:除去在步驟I中形成的硼摻雜氧化硅層(BSG層)。-步驟4:通過旋涂磷酸以淀積磷。-步驟5:磷的擴散。-步驟6:除去步驟5中形成的磷摻雜氧化硅層(PSG層)。該文獻中描述的方法的缺點在于它不能同時在多個硅晶片上進行。通過旋涂進行摻雜劑的淀積，只能每次在一個硅晶片上有效地進行。因此，可以確定的是，根據上述方法制備光伏電池，尤其是通過形成B-BSF來獲得n+ρρ+型結構，必然需要大量的步驟，從而導致硅基電池生產的高額成本。另外，許多諸如第三個文獻中所描述的方法，都不允許同時在多個硅晶片上進行硼的擴散。前面對現有技術的引述指出了在制造硅基光伏電池中，由硼擴散形成硼背面場(B-BSF)來制備n+ρρ+的結構的過程過于復雜。為了克服上述缺陷，本專利技術提供了一種獨創的用于在硅晶片上制備n+ρρ+型或p+ηη+型(根據襯底的不同)結構的方法。其中，P+區是由硼擴散得到的硼背面場(B-BSF)而獲得。同現有技術中的方法相比，該方法的步驟有所減少。該方法只需進行三個基本步驟。 另外，本專利技術的方法具有借助光伏電池領域中使用的傳統技術的優點，例如易于實施PECVD。
技術實現思路
本專利技術提供了在硅晶片上制備n+ρρ+型或p+ηη+型結構的方法，其特征在于，包括a)在包括前表面和背表面的P型或η型硅晶片的背表面上，進行PECVD處理，形成硼摻雜氧化硅層(BSG)，然后再形成SiOx擴散阻擋層；b)使磷源擴散，以便磷與硼進行共擴散，并且-在步驟a)結束后獲得的晶片的前表面上形成·磷摻雜氧化硅層(PSG )，和· η.摻雜區；-以及在步驟a)結束后獲得的晶片的背表面上形成 富硼層(BRL)，以及· p+ 摻雜區；c)去除BSG層、PSG層和SiOx擴散阻擋層，使BRL層氧化，除去該氧化產生的層。硅晶片可從由Czochralski直拉法(CZ硅晶片)、懸浮區直拉法(FZ硅晶片)得到的單晶硅塊體上進行切割得到，也可從多晶硅塊體(多晶硅晶片)或硅帶切割獲得。例如:從利用邊沿限定的導膜生本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.26 FR 10/531541.一種在硅晶片上制備n+ρρ+型或p+ηη+型結構的方法，其特征在于，包括 a)在包括前表面(8)和背表面(9 )的P型或η型硅晶片(I)的背表面(9 )上，進行PECVD處理，形成硼摻雜氧化硅層(BSG) (2)，然后再形成SiOx擴散阻擋層(3)； b)使磷源擴散，以便磷與硼進行共擴散，并且 -在步驟a)結束后獲得的晶片的前表面(8)上形成 磷摻雜氧化硅層(PSG) (4)，和n+摻雜區(5)； -以及在步驟a)結束后獲得的晶片的背表面(9)上形成 富硼層(BRL) (6)，以及P+摻雜區(7); c)去除BSG層(2)、PSG層(4)和阻擋層(3)，使BRL層(6)氧化，除去所述氧化產生的層。2.根據權利要求I的制備方法，其特征在于，在形成BSG層(2)的過程中，作為硼源的初坯為三甲基硼酸鹽。3.根據權利要求I或2的制備方法，其特征在于，BSG層(2)的形成是在30(Γ400°C、功率為50(Tl500W的條件下進行的。4.根據權利要求I至3中任何一項的制備方法，其特征在于，通過PECVD的方法對SiOx(3)進行淀積是在300 400° C、功率為5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：芭芭拉·巴澤巴奇，穆斯塔法·萊米帝，南·里鄺，伊馮·佩爾格蘭，
申請(專利權)人：福特沃特法國電力新能源分布公司，微電子及光學通信設備公司，里昂國立應用科學學院，國家科學研究中心，
類型：
國別省市：