一种低温硼激活方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种低温硼激活方法

【技术实现步骤摘要】
一种低温硼激活方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种低温硼激活方法
。

技术介绍

[0002]提效降本是光伏发展永恒的话题，随着太阳能电池技术的发展，
p
型单晶硅衬底的
PERC
（
Passivated Emitter and Rear Cell
）太阳能电池因其结构造成的效率极限已经无法满足光伏技术发展需求
。N
型隧穿氧化层钝化接触（
TOPCon
）太阳能电池因其优异的结构（双面钝化接触结构）拥有
28.7%
的理论极限效率，成为了替代量产
PERC
太阳能电池的下一代晶硅太阳能电池结构
。n
型单晶硅因其较
p
型单晶硅具有更高的少子寿命
、
更低的光致衰减的优异特性，成为了
TOPCon
太阳能电池的硅衬底的首选项
。
目前，量产
TOPCon
太阳能电池为单面钝化接触结构，其行业量产效率为
25.3%
左右，距离理论效率差异仍然较大，因此，对于量产效率的提升技术开发方面仍需继续努力
。
[0003]对于双面钝化接触结构的
TOPCon
开发，前人已经做出很多的努力，但从实际结果的反馈来看，结果并不十分理想
。
主要原因在于
p
型钝化接触结构即：
p
型高浓度掺硼半导体
/
隧穿氧化硅
/p
型低浓度硼掺杂晶体硅基底这一结构的钝化效果不理想
。
存在的缺陷主要为：
p
型掺硼多晶硅薄膜需要经过高温（
1000℃
左右）长时间退火来激活硼元素，以及促使多晶硅晶粒形成及长大来降低含微量
H
元素或无
H
元素钝化的载流子晶界复合
。
但在退火过程中，因二氧化硅对硼的固溶度高于硅，大量的硼会进入到隧穿氧化硅薄膜中，削弱其对晶体硅表面的化学钝化
。
而若降低退火温度或退火时间，首先，硼的激活量难以得到满足，致使其与金属电极难以形成良好的欧姆接触；其次，多晶硅薄膜的晶化率以及晶粒大小无法得到保障，又因多晶硅膜层缺少
H
元素钝化，因此，载流子在掺硼非晶硅中传输过程中的复合会大大增大；最后，高温退火无论是工艺能耗还是设备硬件的使用寿命均成为制约太阳能电池降本的关键因素
。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中的
p
型掺硼多晶硅
/
隧穿氧化硅
/
晶体硅结构的钝化效果差
、
难以与金属电极形成良好接触
、
制备工艺能耗高
、
影响设备硬件寿命的缺陷，提供了一种低温硼激活方法
。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种低温硼激活方法，包括以下步骤：（
S.1
）在生长有选择性隧穿层的晶体硅表面沉积一层含氢元素的氢化本征半导体膜层，得到硅片Ⅰ；（
S.2
）在步骤（
S.1
）中得到的硅片Ⅰ表面沉积一层含氢元素且硼掺杂的氢化掺硼半导体膜层，得到硅片Ⅱ；（
S.3
）取步骤（
S.2
）中得到的硅片Ⅱ在
300~900℃
温度下进行热退火
3~10min。
[0006]经过进一步探索，本专利技术人发现，利用氢元素的亚稳态特性，可以促使氢化掺硼半
导体膜层里面的硼元素因氢元素的移动而发生化学活性的变化，即产生满足器件性能要求的高浓度活性的硼
。
本专利技术通过在低温（
300~900℃
）下进行快速
、
短时（
3~10min
）热退火，促使氢元素在氢化掺硼半导体膜层中重新分布，从而实现硼元素的短距离移动（向本征层扩散）
。
有效避免因高温（温度＞
900℃
）退火带来的氢元素溢出而引起的氢化掺硼半导体膜层内的缺陷态密度增大的不良影响
。
同时，低温短时退火有助于降低杂质浓度，提高材料的纯度以及性能
。
此外，低温退火可以通过晶体再排列
、
晶格重组等方式，改善晶体的结构，进一步提高材料的晶体质量
。
还可以促使掺杂物在晶体中扩散以及激活，提高掺杂效果，从而改善材料的导电性能
。
另外，本专利技术的低温硼激活方法有效解决了高温硼激活带来的因硼扩散而引起的选择性隧穿层的化学钝化效果变差的不良影响
。
[0007]作为优选，所述步骤（
S.1
）中的氢化本征半导体膜层为非晶态
、
微晶态中的任意一种
。
[0008]作为优选，所述步骤（
S.2
）中的氢化掺硼半导体膜层为非晶态
、
微晶态中的任意一种
。
[0009]作为优选，所述步骤（
S.1
）以及步骤（
S.2
）中的沉积方式为等离子体增强化学气相沉积
、
热丝辅助化学气相沉积中的任意一种
。
[0010]利用等离子体增强化学气相沉积（
PECVD
）
、
热丝辅助化学气相沉积（热丝
CVD
）类沉积方式制备出的薄膜厚度均匀
、
表面性能优异
。
且
PECVD
和热丝
CVD
通常在较低的温度下进行，使得沉积过程对基底材料的热敏感性较低
。
有助于减少基底材料的热损伤，并拓宽了可用的基底材料范围
。
同时，可以通过改变沉积条件来调节薄膜的成分
、
晶体结构以及物理性质，能够实现对硅膜层的掺杂，从而调控硅膜层的导电性能
。
进一步实现对薄膜性能的精确控制，灵活性增强
。
此外，
PECVD
以及热丝
CVD
具有较高的生长速率，有助于提高大面积的薄膜制备效率，进一步实现大规模工业化生产
。
另外，相比于其他薄膜制备技术，
PECVD
以及热丝
CVD
不需要复杂的设备以及材料，有助于降低生产成本，简化工艺流程
。
[0011]作为优选，所述步骤（
S.1
）中的沉积过程采用的气源至少包括硅烷（
SiH4）以及氢气
。
[0012]作为进一步优选，所述步骤（
S.1
）中的沉积过程采用的气源包括硅烷（
SiH4）
、
氢气以及氩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低温硼激活方法，其特征在于，包括以下步骤：（
S.1
）在生长有选择性隧穿层的晶体硅表面沉积一层含氢元素的氢化本征半导体膜层，得到硅片Ⅰ；（
S.2
）在步骤（
S.1
）中得到的硅片Ⅰ表面沉积一层含氢元素且硼掺杂的氢化掺硼半导体膜层，得到硅片Ⅱ；（
S.3
）取步骤（
S.2
）中得到的硅片Ⅱ在
300~900℃
温度下进行热退火
3~10min。2.
根据权利要求1所述的一种低温硼激活方法，其特征在于，所述步骤（
S.1
）中的氢化本征半导体膜层为非晶态
、
微晶态中的任意一种
。3.
根据权利要求1所述的一种低温硼激活方法，其特征在于，所述步骤（
S.2
）中的氢化掺硼半导体膜层为非晶态
、
微晶态中的任意一种
。4.
根据权利要求1所述的一种低温硼激活方法，其特征在于，所述步骤（
S.1
）以及步骤（
S.2
）中的沉积方式为等离子体增强化学气相沉积
、
热丝辅助化学气相沉积中的任意一种
。5.
根据权利要求1或2所述的一种低温硼激活方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆敏，李丙科，宋银海，张海洋，
申请(专利权)人：无锡松煜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：