一种制作选择性掺杂结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种制作选择性掺杂结构的方法，包括以下步骤：对硅基体进行表面制绒和清洗处理；在硅基体表面进行离子注入；对离子注入面进行激光局部处理形成重掺杂区域；对硅基体进行注入后的清洗处理；高温退火形成轻掺杂区域并对重掺杂区域进行重构，最终制得选择性掺杂结构。其有益效果是：工艺简单，相对使用离子注入进行整面均匀掺杂的工艺，仅增加激光局部处理一道工序；相对其他制作选择性掺杂结构的方法，本方法重掺杂区域具有更大的结深，所制电池的反向漏电小，并联电阻高；注入后清洗有利于在退火后形成低表面浓度的轻掺杂区域，提高所制电池的开路电压和短路电流；使用离子注入可获得较均匀的掺杂量，所制轻掺杂区域的方阻均匀性好。

Method for producing selective doping structure

The invention relates to a method for making selective doping structure, which comprises the following steps: surface texturing and cleaning of the silicon substrate; ion implantation in silicon substrate; ion implantation on surface local processing of laser formed a heavily doped region; injection into the cleaning process on the silicon substrate; forming light doped high temperature annealing and to reconstruct the heavily doped region, finally prepared selective doping structure. Its advantages are simple process, relative to the use of ion implantation whole uniform doping process, only increase the laser local processing procedure; selective doping structure relative to other methods, this method is a heavily doped region has greater junction depth, the battery reverse leakage, high shunt resistance; injection after cleaning a lightly doped region conducive to the formation of low surface concentration after annealing, improve the open circuit voltage and short circuit current for battery; injection can obtain more uniform ion doping, the lightly doped region resistance and good uniformity.

【技术实现步骤摘要】
一种制作选择性掺杂结构的方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种制作选择性掺杂结构的方法。
技术介绍
太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。在常规晶体硅太阳能电池中，为了减少电极和硅片之间的接触电阻，一般要求将方块电阻控制在100Ω/sqr以下，但是，此时硅片表面的复合比较大，从而造成了对太阳能电池转换效率的限制。选择性发射极太阳能电池则能很好地解决这一问题。选择性发射极太阳能电池主要特点是金属化区域高掺杂浓度，光照区域低掺杂浓度，目的是在不降低金半接触质量的前提下提高表面钝化质量，减小表面复合和发射层的复合，提高蓝光波段的量子响应和电池性能。选择性扩散太阳能电池具有良好的金半欧姆接触；金属化区域浓扩散区结深大，烧结过程中金属等杂质不易进入耗尽区形成深能级，反向漏电小，并联电阻高；金属化高复合区域和光照区域分离，载流子复合低；光照区域掺杂浓度低，短波响应好，短路电流密度高；横向高低结前场作用明显，有利于光生载流子收集等优点。选择性发射极太阳能电池的核心是制作选择性掺杂结构。目前，制作选择性掺杂结构的方法主要包括两步扩散法、激光掺杂法、磷浆扩散法及反向回蚀法。这些方法均存在一定的不足之处。其中，两步扩散法需要经过两次高温过程，对硅片损伤较大，同时工艺过程复杂，难以量产；激光掺杂法难以同时获得低重掺杂区方阻和低轻掺杂区表面浓度；磷浆扩散法难以控制磷浆在高温下的外扩散效应，这种外扩散会影响轻掺杂区域结的质量，同时该方法无法杜绝磷浆本身以及工艺过程中带来的污染。反向回蚀法虽然可以获得较低的轻掺杂区表面浓度，但轻掺杂区的方阻均匀性较难控制，同时该方法涉及到掩膜的印刷和去除，会增加辅料和生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制作选择性掺杂结构的方法。本专利技术采取的技术方案为：一种制作选择性掺杂结构的方法，包括以下步骤：S101、对晶体硅基体的表面作制绒和清洗处理；S102、使用离子注入机在步骤S101处理后的晶体硅基体的正表面进行离子注入，注入完成后，在晶体硅基体的正表面形成掺杂非晶硅层；S103、使用激光对步骤S102处理后的掺杂非晶硅层进行局部处理形成重掺杂区域；S104、将步骤S103处理后的晶体硅基体放入清洗机中，进行化学清洗；S105、将步骤S104处理后的晶体硅基体放入退火炉中进行高温退火处理。其中，在步骤S101中，所述晶体硅基体为P型晶体硅基体。其中，在步骤S102中，注入元素为磷，注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，注入完成后，在P型晶体硅基体的正表面形成掺磷非晶硅层。其中，在步骤S101中，所述晶体硅基体为N型晶体硅基体。其中，在步骤S102中，注入元素为磷，注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，注入完成后，在N型晶体硅基体的背表面形成掺磷非晶硅层。其中，在步骤S102中，注入元素为硼，注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，注入完成后，在N型晶体硅基体的背表面形成掺硼非晶硅层。其中，所述P型晶体硅基体或N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm，厚度为50～300μm。其中，在步骤S104中，进行化学清洗的过程为：首先将晶体硅基体放入NH4OH/H2O2混合溶液、或HCL/H2O2混合溶液、或HNO3溶液，或H2O2水溶液中，温度为25-75℃，时间为2-10分钟；然后将晶体硅基体放入HF或HF/HCL混合溶液中，时间为2-10分钟；最后使用去离子水进行漂洗并烘干；或，首先将晶体硅基体放入含有臭氧的水溶液中，时间为2-10分钟；然后将晶体硅基体放入HF或HF/HCL混合溶液中，时间2-10为分钟；最后使用去离子水进行漂洗并烘干；或，首先将晶体硅基体放入HF/H2O2混合溶液中，时间为1-10分钟；然后将晶体硅基体放入HF或HF/HCL混合溶液中，时间为2-10分钟；最后使用去离子水进行漂洗并烘干；或，首先将晶体硅基体放入HF/HNO3混合溶液中，温度为5-15℃，时间为1-10分钟；然后将晶体硅基体放入碱性溶液中去除多孔硅，所述碱性溶液为氢氧化钾溶液，或氢氧化钠溶液，或四甲基氢氧化铵溶液，或乙二胺溶液；再将晶体硅基体放入HF或HF/HCL混合溶液中，时间2-10分钟；最后使用去离子水进行漂洗并烘干。其中，在步骤S105中，退火的峰值温度为800-1100℃，，退火时间为30-200min，环境气源为N2和O2。本专利技术的实施包括以下技术效果：本专利技术工艺过程简单，相对使用离子注入进行整面均匀掺杂的工艺，仅增加激光局部处理这一道工序；相对其他制作选择性掺杂结构的方法，本方法激光处理后的重掺杂区域具有更大的结深，因而在金属化后的烧结过程中金属杂质不易进入耗尽区形成深能级，所制电池的反向漏电小，并联电阻高；注入后清洗可去除离子注入形成的表面高损伤层，有利于在退火后形成低表面浓度的高质量的轻掺杂区域，有效减小了表面复合和发射层复合，提高蓝光波段的量子响应，有利于提高所制电池的开路电压和短路电流；使用离子注入可在硅片各区域获得较为均匀的掺杂量，所以本方法所制的轻掺杂区域的方阻均匀性好。附图说明图1为本专利技术实施例的一种制作选择性掺杂结构的方法的流程图。图2为本专利技术实施例的一种制作选择性掺杂结构的方法步骤S101后的硅片结构截面示意图。图3为本专利技术实施例的一种制作选择性掺杂结构的方法步骤S102后的硅片结构截面示意图。图4为本专利技术实施例的一种制作选择性掺杂结构的方法步骤S103后的硅片结构截面示意图。图5为本专利技术实施例的一种制作选择性掺杂结构的方法步骤S104后的硅片结构截面示意图。图6为本专利技术实施例2的一种制作选择性掺杂结构的方法所制得的重掺杂区域和轻掺杂区域的典型ECV曲线。具体实施方式下面将结合实施例以及附图对本专利技术加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。实施例1参见图1至图5所示，本实施例提供的一种制作选择性掺杂结构的方法，包括以下步骤：S101、选择156mm*156mm的P型晶体硅基体10，并对P型晶体硅基体10的表面作制绒和清洗处理；P型晶体硅基体10的电阻率为0.5-15Ω·cm，优选1～5Ω·cm；P型晶体硅基体10的厚度为50～300μm，优选80～200μm。S102、使用离子注入机在步骤S101处理后的P型晶体硅基体10的正表面进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，优选1.5×1015cm-2～2.5×1015cm-2。注入完成后在P型晶体硅基体10的正表面形成掺磷非晶硅层13。完成本步骤后的电池结构如图2所示。S103、使用激光对掺磷非晶硅层13进行局部处理。激光照射区域的温度会瞬间升至1000℃以上，在高温下，这些区域中的非电活性磷完成了对硅的替位掺杂从而转变为n++重掺杂区域15，同时这些区域中的非晶硅会转变为晶体硅，表面相对掺磷非晶硅层13更加稳定和致密。完成本步骤后的电池结构如图3所示。S104、将步骤S103处理后的P型晶体硅基体10放入清洗机中，进行化学清洗。完成本步骤后的电池结构如图4所示。化学清洗有两个目的：第一，去除离子注入形成的表面高损伤层；第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作选择性掺杂结构的方法，其特征在于：包括以下步骤：S101、对晶体硅基体的表面作制绒和清洗处理；S102、使用离子注入机在步骤S101处理后的晶体硅基体的正表面进行离子注入，注入完成后，在晶体硅基体的正表面形成掺杂非晶硅层；S103、使用激光对步骤S102处理后的掺杂非晶硅层进行局部处理形成重掺杂区域；S104、将步骤S103处理后的晶体硅基体放入清洗机中，进行化学清洗；S105、将步骤S104处理后的晶体硅基体放入退火炉中进行高温退火处理。

【技术特征摘要】
1.一种制作选择性掺杂结构的方法，其特征在于：包括以下步骤：S101、对晶体硅基体的表面作制绒和清洗处理；S102、使用离子注入机在步骤S101处理后的晶体硅基体的正表面进行离子注入，注入完成后，在晶体硅基体的正表面形成掺杂非晶硅层；S103、使用激光对步骤S102处理后的掺杂非晶硅层进行局部处理形成重掺杂区域；S104、将步骤S103处理后的晶体硅基体放入清洗机中，进行化学清洗；S105、将步骤S104处理后的晶体硅基体放入退火炉中进行高温退火处理。2.根据权利要求1所述的一种制作选择性掺杂结构的方法，其特征在于：在步骤S101中，所述晶体硅基体为P型晶体硅基体。3.根据权利要求2所述的一种制作选择性掺杂结构的方法，其特征在于：在步骤S102中，注入元素为磷，注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，注入完成后，在P型晶体硅基体的正表面形成掺磷非晶硅层。4.根据权利要求1所述的一种制作选择性掺杂结构的方法，其特征在于：在步骤S101中，所述晶体硅基体为N型晶体硅基体。5.根据权利要求4所述的一种制作选择性掺杂结构的方法，其特征在于：在步骤S102中，注入元素为磷，注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，注入完成后，在N型晶体硅基体的背表面形成掺磷非晶硅层。6.根据权利要求4所述的一种制作选择性掺杂结构的方法，其特征在于：在步骤S102中，注入元素为硼，注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，注入完成后，在N型晶体硅基体的背表面形成掺硼非晶硅层。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，王建明，吴兴华，季根华，刘志锋，刘勇，
申请(专利权)人：泰州中来光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32