[发明专利]一种在N型硅衬底上快速形成P-N结的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效单晶硅太阳能电池的生产工艺，尤其是一种在N型硅衬底上快速形成P-N结的方法。

背景技术

与P型单晶相比，N型单晶具有光照效率损失小、更耐金属杂质污染、少数载流子扩散长度长等特点。目前的高效电池都是在N型单晶的基底上完成的。

N型单晶形成P-N结的过程主要通过硼扩散完成，硼扩散的工艺条件较磷扩散的条件更为苛刻，高温（>900度），工艺时间很长(>2h)。硅片在长时间高温过程中容易产生螺旋形位错和圆形位错，进而影响硅片的质量。为了尽可能的降低高温过程对硅片的影响，较短的时间形成目标方阻值的P+层显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种在N型硅衬底上快速形成P-N结的方法，利用热氧化形成的SiO2层加速硼扩散，减少高温对硅片质量的影响。

本发明所采用的技术方案为：一种在N型硅衬底上快速形成P-N结的方法，包括以下步骤：

1）硅片清洗，去除损伤层，表面碱制绒；

2）硼源扩散快速形成P型发射结；

3）酸腐蚀液或腐蚀性浆料腐蚀单面P型发射结；

4）热氧化法生成SiO₂膜，膜厚为100nm-300nm，工艺时间为20min-45min；

5）酸腐蚀液或腐蚀性浆料腐蚀非发射极面SiO₂；

6）磷源扩散形成N型前表面场，方阻为80-200ohm/sq；

7）HF酸去磷硅玻璃PSG及部分SiO₂，保留SiO₂厚度为50-80nm；

8）正面PECVD沉积50-80nmSiNx，折射率为1.9-2.5；

9）正面印刷Ag浆并烘干；

10）背面印刷AgAl浆；

11）烧结。

具体的说，本发明所述的步骤2）中的硼源扩散只有沉积硼源的过程，采用BBr₃源沉积，沉积时间为30-60min；推进时间为20min-0min，方阻为20-50ohm/sq；该步骤的整个工艺时间为90min以内。

本发明所述的热氧化一方面形成后续工艺掩膜，另一方面作为硼B扩散的一部分，利用硼硅玻璃继续推进结深，降低结的表面浓度，达到目标方阻值50-80ohm/sq。

本发明的有益效果是：大大缩短硼扩散的工艺时间，优化生产工艺流程并减少高温对硅片质量的影响。

具体实施方式

N型电池背面结具体实施步骤如下：

1.硅片清洗，去除损伤层，表面碱制绒，反射率为6%。

2.硼源扩散沉积P型发射结，沉积温度为950度，沉积时间为40min，推进时间为0min，方阻为40ohm/sq。

3.酸腐蚀液腐蚀正面P型发射结。

4.湿氧化法生成SiO₂膜，同时作为硼扩散推进工艺过程。氧化温度为1000度，氧化时间为40min。SiO₂膜的厚度为300nm。推进后的P+发射结目标方阻为65ohm/sq。

5.腐蚀性浆料刻蚀非发射极面SiO₂。

6.磷源扩散形成N型前表面场，方阻为80ohm/sq。

7.5%HF酸去PSG及部分SiO₂，保留SiO₂厚度为70nm。

8.正面PECVD沉积70nmSiNx，折射率为2.1。

9.正面印刷Ag浆并烘干。

10.背面印刷AgAl浆。

11.烧结。

12.测试,开压达到645mV，效率为19.5%。

N型电池正面结具体实施步骤如下：

1.硅片清洗，去除损伤层，表面碱制绒，反射率为6%。

2.硼源扩散沉积P型发射结，沉积温度为950度，沉积时间为20min，推进时间为0min，方阻为60ohm/sq。

3.酸腐蚀液腐蚀背面P型发射结。

4.湿氧化法生成SiO₂膜，同时作为硼扩散推进工艺过程。氧化温度为1000度，氧化时间为22min。SiO₂膜的厚度为160nm。推进后的P+发射结目标方阻为85ohm/sq。

5.腐蚀性浆料刻蚀非发射极面SiO₂。

6.磷源扩散形成N型背场，方阻为60ohm/sq。