一种硼扩散制结的方法技术

本发明专利技术提供了一种硼扩散制结的方法，所述方法包括以下步骤：(1)制绒后的硅片在扩散装置中通入O2进行表面氧化；随后在扩散装置中通入携带硼源的小N2与O2反应，同时通入大N2将硼源和O2运输到硅片表面，在硅片表面进行BSG预沉积，完成后调整O2、小N2和大N2的流量，继续在硅片表面进行BSG沉积和推进，完成后，对扩散装置中的硅片进行吹扫；(2)将吹扫完成后的硅片转移至链式氧化装置中，在保护气氛下进行快速热处理，去除背面BSG层后完成硼扩散；所述方法在管式扩散中快速完成BSG沉积和短时间预推进，又借助快速热处理装置完成推结，保证了硅片均匀性的同时又大大节约了硼扩散制结时间，提高了生产效率。提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种硼扩散制结的方法


[0001]本专利技术属于光伏领域，尤其涉及太阳能电池片硼扩散PN结制备领域，特别涉及一种硼扩散制结的方法。

技术介绍

[0002]目前，光伏行业中硼扩散制备发射极，通常有四种方法：管式BBr3或BCl3扩散，旋涂硼源+扩散，APCVD硼源+扩散，离子注入+退火。其中管式扩散由于性价比高，可以避免金属离子污染，少子寿命较高，易于实现等特点而成为主流的硼扩散技术。
[0003]采用管式热扩散实现硼掺杂。具体方法一般是将硅片插入石英舟载具里，高温下采用先沉积后推进的方法进行。首先在相对较低温度下由氮气携带BBr3或者BCl3与O2反应在硅片表面形成硼硅玻璃层(Borosilicate glass，BSG层)，然后再升温进行高温(大于950℃)推进，从而得到需要的硼发射极。虽然这种管式沉积和推进的扩散方法可以满足制备硼发射极的要求，但是此方案还是有很多未解决的缺点，如工艺温度高，浪费电能，硼推进慢导致工艺时间长，产能不足；管式BBr3或BCl3和O2反应后生产的B2O3沸点在1800℃以上，反应过程中以液态形式附着到硅片表面时，沉积量不均匀会导致掺杂的结均匀性差。
[0004]CN113972130A公开了一种硼掺杂方法、太阳能电池及其制作方法，涉及光伏
，以使硼容易的掺杂进硅片中，降低硼掺杂难度。该硼掺杂方法包括以下步骤：提供一硅基底；在硅基底上形成辅助层，辅助层的材料包括二氧化钛；在辅助层上形成含硼浆料层；利用激光将含硼浆料层中的硼杂质穿过辅助层推进到硅基底中，以对硅基底进行掺杂。所述硼掺杂方法、太阳能电池及其制作方法用于太阳能电池制造，通氧时间过长导致效率较低。
[0005]CN109545893A公开了一种N型太阳能电池多步硼扩散工艺，包括如下步骤：(a)、选取N型硅片作为基底材料，在硅片表面通过碱腐蚀形成金字塔绒面；(b)、对处理后硅片表面进行RCA清洗并烘干；(c)、将烘干后N型硅片放置与扩散炉管中，通过多步硼扩散工艺在表面形成PN结；(d)、再对硅片进行后续N型电池制程处理。所述工艺提出一种硼扩散的新方法，解决N型电池片表面PN结制备的难题，可制备出均匀性好，接触性能优良的PN结，降低电池片横向接触电阻；同时，可以通过调整携带硼源的氮气流量及驱入的时间及温度等参数的调节，得到不同表面掺杂浓度及结深，匹配不同的金属化工艺，可进一步提高N型电池的转换效率；但是所述工艺需要多次推进以保证结的均匀性，因此生产时间过长，效率偏低。
[0006]2006年花聚团对快速热处理技术在硅片磷扩散工艺中的应用、机理等展开讨论(参见“快速热处理在太阳电池中的应用”，浙江大学，硕士学位论文)，证明硅片在急速升温后，表面非平衡态、高能光子增强扩散同时作用可以加快磷扩散进行。
[0007]因此，需要研究出一种快速高效实现硼扩散且形成均匀PN结的生产工艺。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的管式扩散式制结耗时较长，沉积不均匀影响出品率等问题，
本专利技术提出了一种硼扩散制结的方法，通过在管式扩散中快速完成BSG沉积和短时间预推进，保证BSG层富集较多的活性B，同时借助快速热处理装置推进完成快速推结，提升了生产效率和产品质量。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种硼扩散制结的方法，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)制绒后的硅片在扩散装置中通入O2进行表面氧化；随后在扩散装置中通入携带硼源的小N2与O2反应，同时通入大N2将硼源和O2运输到硅片表面，在硅片表面进行BSG预沉积；所述BSG预沉积完成后，调整O2、小N2和大N2的流量，继续在硅片表面进行BSG沉积和推进；所述BSG沉积和推进完成后，对扩散装置中的硅片进行吹扫；
[0012](2)将吹扫完成后的硅片转移至链式氧化装置中，在保护气氛下进行快速热处理，去除背面BSG层后完成硼扩散过程。
[0013]本专利技术提供的一种硼扩散制结的方法，针对沉积硼元素步骤和推结步骤均做出改进；沉积硼元素步骤中，通过管式扩散，做初步推结和BSG层沉积，同时，整个通源反应过程中都在沉积BSG层，硅片在推进之前，处于硼富集状态，管式扩散过程中，高温推进时间短，最短可以在5min内完成，后续的推结步骤，由快速热处理工序完成，这样就大大的节约了管式硼扩散的时间；快速热处理引进的新设备为链式氧化炉，可与行业通用的链式去BSG机台无缝对接，完成推结后硅片继续在辊轴上前进，继续完成去除背面BSG层步骤，使得此方案可以直接量产，而不用增加额外设备和时间成本。
[0014]本专利技术中，快速热处理是指卤钨灯热红外管可以在极短的时间内，将硅片表面快速升温至1000℃以上，硅片表面的极快速升温，引起硅片表面非平衡状态，产生大量空穴和间隙原子，促进了硼的扩散；同时叠加高能光子瞬时增强扩散效应的影响下，推结可以在70
‑
200s之内快速完成。
[0015]本专利技术中，对所述制绒、去除背面BSG层的温度和方式没有特殊限制，采用常规操作进行即可，也可根据实际工艺进行调整；小N2指通入BBr3硼源后携带BBr3，或者是和BCl3硼源气体混合在一起通入炉管内的的一路N2，大N2指设置在炉尾，单独进气，用来回压，保持炉内惰性气体气氛和协助硼源在管内运输再分布的一路N2。
[0016]优选地，步骤(1)中所述扩散装置的类型包括石英扩散装置。
[0017]优选地，所述硅片插入石英舟载具后转移至扩散装置中。
[0018]优选地，所述表面氧化之前对扩散装置抽真空。
[0019]优选地，所述抽真空后扩散装置中压力≤100mbar，例如可以是100mbar、90mbar、80mbar、70mbar、60mbar或50mbar，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，步骤(1)中所述表面氧化的温度为780
‑
860℃，例如可以是780℃、800℃、820℃、850℃或860℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述表面氧化中O2的流量为1000
‑
3000sccm，例如可以是1000sccm、1500sccm、2000sccm、2500sccm或3000sccm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述表面氧化的时间为300
‑
600s，例如可以是300s、400s、500s或600s，但
并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(1)中所述BSG预沉积时，扩散装置中压力为150
‑
400mbar，例如可以是150mbar、200mbar、250mbar、300mbar、350mbar或400mbar，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼扩散制结的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制绒后的硅片在扩散装置中通入O2进行表面氧化；随后在扩散装置中通入携带硼源的小N2与O2反应，同时通入大N2将硼源和O2运输到硅片表面，在硅片表面进行BSG预沉积；所述BSG预沉积完成后，调整O2、小N2和大N2的流量，继续在硅片表面进行BSG沉积和推进；所述BSG沉积和推进完成后，对扩散装置中的硅片进行吹扫；(2)将吹扫完成后的硅片转移至链式氧化装置中，在保护气氛下进行快速热处理，去除背面BSG层后完成硼扩散过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述扩散装置的类型包括石英扩散装置；优选地，所述表面氧化之前对扩散装置抽真空；优选地，所述抽真空后扩散装置中压力≤100mbar。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述表面氧化的温度为780
‑
860℃；优选地，所述表面氧化中O2的流量为1000
‑
3000sccm；优选地，所述表面氧化的时间为300
‑
600s。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述BSG预沉积时，扩散装置中压力为150
‑
400mbar；优选地，所述BSG预沉积的温度为850
‑
900℃；优选地，所述硼源包括BBr3和/或BCl3；优选地，所述携带硼源的小N2中硼源的浓度为(2.79
‑
8.9)
×
10
‑3mol/L；优选地，所述O2与携带硼源的小N2的体积流量比为(1
‑
3):1；优选地，所述小N2的流量为800
‑
3000sccm；优选地，所述大N2的流量为10
‑
15slm；优选地，所述BSG预沉积的时间为600
‑
1200s。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述BSG沉积和推进时，扩散装置中压力为150
‑
400mbar；优选地，所述BSG沉积和推进的温度为950
‑
1000℃；优选地，所述硼源包括BBr3和/或BCl3；优选地，所述携带硼源的小N2中硼源的浓度为(2.79
‑
8.9)
×
10
‑3mol/L；优选地，所述O2与携带硼源的小N2的体积流量比为1:(2
‑
4)；优选地，所述小N2的流量为2000
‑
3000sccm；优选地，所述大N2的流量为10
‑
15slm；优选地，所述BSG沉积和推进的时间为300
‑
900s。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述吹扫前停止通入小N2和O2；优选地，所述停止通入小N2和O2后保持扩散装置的温度为840
‑
860℃；优选地，所述停止通入小N2和O2后保持扩散装置的压力≤100mbar。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李增彪，华毓玮，胡克喜，任勇，周东，何悦，彭宏杰，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：