[发明专利]硼掺杂选择性发射极及制法、硼掺杂选择性发射极电池

说明书

本发明公开了一种硼掺杂选择性发射极的制备方法，包括在制绒后硅片的表面制备重掺杂区和轻掺杂区，先在硅片表面覆盖一层硼掺杂剂，硼掺杂剂的覆盖区域不小于重掺杂区的区域大小；再对位于重掺杂区的硼掺杂剂进行激光掺杂形成硼化硅；然后对硼化硅进行高温推进，形成重掺杂区；接着在硅片表面形成轻掺杂区；制得硼掺杂选择性发射极。本发明利用激光掺杂形成硼化硅以及高温推进硼化硅形成重掺杂区，所用激光功率低，对硅片绒面友好，保证硅片绒面陷光效果的同时实现重掺杂区的制备；本发明在激光掺杂工序后增加一道碱液或酸液清洗工序，很好地去除了硅片表面残留的硼掺杂剂及附着的杂质，硅片的少子寿命不会降低。

技术领域

本发明涉及一种选择性发射极及制备方法，尤其涉及一种硼掺杂选择性发射极及制备方法和硼掺杂选择性发射极电池。

背景技术

在晶体硅太阳能电池技术领域，选择性发射极是一种发展较为成熟的提升电池性能的技术。目前，规模化的p型电池使用磷硅玻璃（PSG）激光掺杂技术制备选择性发射极已成为标准的工艺方案。然而，当前n型电池的选择性发射极的制备技术迟迟没有非常成熟的方案，具体如下：

首先，硼硅玻璃（BSG）激光掺杂法制备硼掺杂选择性发射极无法实现磷硅玻璃（PSG）激光掺杂法制备磷掺杂选择性发射极所能达到的效果。有两个方面的原因，一是磷原子和硼原子在硅和氧化硅两种物质中的平衡浓度比值（相分离系数m）不同，磷原子在硅中的平衡浓度高于在氧化硅中的平衡浓度（对于硅-氧化硅体系，相分离系数m＞1），PSG经过激光掺杂后磷原子会更多的向硅中移动形成重掺杂，进而形成选择性发射极。而硼原子在硅中的平衡浓度低于在氧化硅中的平衡浓度，因此BSG在激光掺杂后硼原子会更多的向氧化硅（硼硅玻璃）中移动，造成硅表面已有的硼掺杂浓度降低，硅表面硼掺杂浓度的降低导致最终所制备的电池的金属接触电阻升高，降低了光电转换效率；二是硼掺杂选择性发射极的重掺杂区域需要较高的掺杂深度，使用激光掺杂的方式往往难以在不损伤绒面的前提下形成所需的掺杂深度。

其次，返刻法制备硼掺杂选择性发射极无法实现磷掺杂选择性发射极所能达到的效果。原因是返刻法需要将均匀掺杂层的局部腐蚀掉一定厚度，以降低该区域的掺杂浓度和深度形成轻掺杂区；磷掺杂层深度通常为0.15~0.4um且掺杂浓度随深度变化幅度大，进行返刻时通常只需腐蚀掉0.1~0.2um的深度即可形成轻掺杂区，不会对绒面造成较大的破坏；而硼掺杂层深度通常为0.5~1.5um且掺杂浓度随深度变化幅度小，若要进行返刻需要腐蚀掉0.3um以上的深度，会对绒面造成较大的破坏而降低绒面的陷光效果。

再次，掺硼纳米硅粉不适宜直接制备硼掺杂选择性发射极。使用掺硼纳米硅粉制备硼掺杂选择性发射极主要有2种方式：高温推进法和激光掺杂法。其中，高温推进法先在硅片的绒面上局部覆盖掺硼纳米硅粉，再使用高温推进（＞900℃）将硼元素掺杂进硅片中，虽然可以形成重掺杂区但局部覆盖掺硼纳米硅粉的过程中会不可避免的引入污染源，并且现有的掺硼纳米硅粉不允许在热处理之前进行清洗（会导致其混合物成分变化），因此经过高温推进后污染源大量进入硅片降低硅片的少子寿命。其中，激光掺杂法可以避免高温过程导致的硅片少子寿命降低，但纳米硅粉具有极高的吸光系数，在激光功率较低而不损伤绒面的前提下几乎无法实现硅片的掺杂。

再者，二次扩散法制备硼掺杂选择性发射极的成本过高。二次扩散法需要将制绒后的硅片表面预沉积一层掩膜，通过开窗的方式去除局部掩膜，再进行重扩散在开窗区域形成重掺杂，然后去除掩膜层，最后进行二次扩散形成轻掺杂层。该方法步骤繁琐增加了制作成本，并且硼扩散需要较高的工艺温度和较长的工艺时间，额外的高温工序极易造成硅片少子寿命的的降低，对硅片质量和洁净度有着较高的要求。

最后，硼离子注入法制备硼掺杂选择性发射极的成本过高。通过在硼离子源和硅片中间加入局部开窗的掩膜板可实现局部的硼离子注入，进而制作硼掺杂选择性发射极的重掺杂区，再通过轻扩散的方式制作轻掺杂区。该方法造成制备成本过高的原因主要有两个方面：一是离子注入设备成本普遍较高且维护成本高；另一方面硼掺杂选择性发射极的重掺杂区需要较高的掺杂量，需要较长的单片工艺时间，增加了单位产能的设备投入量。过高的制作成本有悖于太阳电池平价上网的理念。