[发明专利]一种匹配激光选择性掺杂的离子注入磷扩散方法

说明书

本发明涉及一种新型离子注入工艺，特别涉及一种匹配激光选择性掺杂的离子注入磷扩散方法。该方法包括以下步骤：①在制绒后的P型硅片表面第一次离子注入磷，选择注入低剂量的磷，注入同时选择高加速电压；②退火激活+推结，使形成的磷扩散结表面掺杂浓度低，有效磷掺杂浓度分布随深度变化较为平缓，形成方阻为140‑180ohm/sq的轻扩区；③第二次磷离子注入：本次注入剂量高磷的磷，目的是在硅片近表面形成高浓度的磷扩散层；④激光掺杂：激光选择性激活第二次离子注入的磷；⑤清洗。本发明通过降低电池磷扩散结内复合，提升磷扩散方阻均匀性和减少电池串联电阻损失，进一步提升PERC电池效率。

技术领域

本发明涉及一种新型离子注入工艺，特别涉及一种匹配激光选择性掺杂的离子注入磷扩散方法，属于光伏发电技术领域。

背景技术

随着化石能源的逐渐枯竭，清洁能源愈发受到人们的重视。光伏发电技术作为利用太阳能资源的主流技术，已经走向市场化和商业化。为更进一步推进光伏电池产品的利用和推广，需要逐步提升电池效率，降低度电成本。

现阶段光伏主流的磷扩散结制备方法为高温热扩散，其主要缺点主要有三点，一、受高温扩散炉管和气体热传导综合影响，在热扩散过程中硅片中心温度较四周低，导致其扩散的方阻均匀性低。二、扩散过程中扩散源量不能精确控制，导致工艺稳定性较差。三、热扩散推结其动力来源于温度和不同深度的浓度梯度，导致其硅片表面磷掺杂浓度高，该区域俄歇复合高，电池开路电压低。

发明内容

本发明的目的在于一种匹配激光选择性掺杂的离子注入磷扩散方法，该方法可制备高质量的磷扩散选择性发射极，提升太阳能电池转换效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种匹配激光选择性掺杂的离子注入磷扩散方法，该方法包括以下步骤：

①在制绒后的P型硅片表面第一次离子注入磷，选择注入低剂量的磷，注入同时选择高加速电压，磷的注入量是8×10¹⁴至10×10¹⁴ cm^-2，加速电压为10-14kV；

②退火激活+推结，使形成的磷扩散结表面掺杂浓度低，有效磷掺杂浓度分布随深度变化较为平缓，形成方阻为140-180ohm/sq的轻扩区；

③第二次磷离子注入：本次注入剂量高磷的磷，磷的注入量是4×10¹⁵至6×10¹⁵ cm^-2，加速电压为4-6KV，目的是在硅片近表面形成高浓度的磷扩散层；

④激光掺杂：激光选择性激活第二次离子注入的磷，形成后续金属化栅线接触区域的重扩区，重扩区方阻为20-40ohm/sq；

⑤清洗：清洗掉轻扩区未被激光激活的第二次离子注入的含磷层，最终形成完整的选择性磷扩散发射极。

本发明方法应用于现如今可量产的高效PERC电池的制备中，PERC电池由于其优异的背面钝化和激光开槽工艺，其量产效率已接近22%。本发明通过降低电池磷扩散结内复合，提升磷扩散方阻均匀性和减少电池串联电阻损失，（对比组中Voc的提升对应复合的降低，FF的提升对应串联电阻的降低），进一步提升PERC电池效率。

本发明中，离子注入技术通过激发气体放电，产生等离子体，由加速引出电池引出等离子体中的阳离子，形成具有一定初速度的离子束流。通过对单位时间内离子束流密度的测试及硅片在传动皮带上的运动速度，即可精确控制掺杂离子在硅片内的注入量。通过控制等离子体的引出加速电压，可影响引出离子束流的能量，进而影响掺杂元素的注入深度。在保证引出的离子束流在整个硅片运动范围内均匀，即可保证制备扩散结的方阻均匀性。