一种制备p+掺杂层与n+前表面场的方法技术

本发明专利技术公开了一种n型晶硅太阳能电池p+掺杂层与n+前表面场的制备方法，属于太阳能电池技术领域。该方法包括在n型晶硅衬底上沉积掺硼非晶硅层，形成第I中间产物；在所述第I中间产物的非晶硅层上沉积氮化硅保护层，形成第II中间产物；在所述第II中间产物的n型晶硅衬底前表面形成n+层，即前表面场形成第III中间产物；对所述第III中间产物进行高温退火，使n型晶硅衬底上形成p+发射结，形成第Ⅳ中间产物；将所述第Ⅳ中间产物氮化硅保护层和所述掺硼非晶硅除去，得到n型晶硅太阳能电池p+掺杂层与n+前表面场。该方法成本低，并且p+型掺杂的均匀性较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层与η+前表面场的制备方法。
技术介绍
现有技术中，光伏电池主要是P型晶娃太阳能电池，只有Sunpower、Sanyo、英利绿色能源控股有限公司和宁波杉杉尤利卡太阳能科技发展有限公司制造η型晶硅太阳能电池。其中，Sunpower制造的叉指背接触太阳能电池IBC和Sanyo制造的带有本征薄层的异质结太阳能电池HIT都是η型晶硅太阳能电池，它们是目前效率最高的两款太阳能电池，它们的转换效率都在20%以上，实验室转换效率更是高达24. 2%，这充分表明了 η型晶硅太阳能电池在低成本高效率太阳能电池方面良好的发展潜力。 相对于ρ型Si材料，η型Si材料更适合于制作IBC太阳能电池。原因如下1)1997年J. Schmidt等证实硼掺杂CZ娃出现的光致衰减是由硼氧对导致的。由于η型磷掺杂CZ硅中硼含量极低，所以由硼氧对所导致的光致衰减并不明显。2)相对于η型衬底而言，P型衬底对金属离子的污染较为敏感,例如，Fe、Cr、Co、W、Cu、Ni等金属对ρ型娃片的影响均比对η型娃片的影响大。3)在太阳能级硅材料中，η型晶体硅比ρ型晶体硅具有更长的少子寿命。η型晶体硅太阳能电池的研究重点是ρ+发射极的形成。现有技术中，ρ+发射极的形成方法包括硼扩散法和铝合金掺杂法。其中，硼扩散法的优点在于可以获得良好的性能，其缺点在于需要很高的温度，并需要出去表面的硼硅玻璃，这就增加了成本；铝合金掺杂法的优点在于成本较低，其缺点在于该方法形成的发射极均匀性差，浓度和深度较难控制，因此，限制了太阳能电池的效率。专利技术内容为了解决上述问题，本专利技术提出了一种效率高、成本低，并能够加快η型晶硅太阳能电池产业化进程的η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层与η+前表面场的制备方法。本专利技术提供的η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层与η+前表面场的制备方法包括以下步骤在η型晶硅衬底上沉积掺硼非晶硅层，形成第I中间产物；在所述第I中间产物的非晶硅层上沉积氮化硅保护层，形成第II中间产物；在所述第II中间产物的η型晶硅衬底前表面形成η+层，即前表面场形成第III中间产物；对所述第III中间产物进行高温退火，使η型晶硅衬底上形成ρ+发射结，形成第IV中间产物；将所述第IV中间产物氮化硅保护层和所述掺硼非晶硅除去，得到η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层与η+前表面场。作为优选，所述η型晶硅衬底是η型125单晶硅片或者η型156多晶硅片，所述η型晶娃衬底的电阻率为O. I Ω · cm和100 Ω · cm,厚度为180 μ m 250 μ m。作为优选，所述在η型晶硅衬底上沉积掺硼非晶硅层时，将η型晶硅基板放置于平板式等离子增强化学气相沉积系统中，沉积掺硼非晶硅薄膜，所述掺硼非晶硅薄膜的厚度为 Inm lOOOnm。作为优选，在所述平板式等离子体增强化学气相沉积系统中，等离子体分布均匀。作为优选，在所述非晶硅层上沉积氮化硅保护层时，所述沉积有掺硼非晶硅薄膜的η型衬底继续利用所述平板式等离子增强化学气相沉积系统，沉积氮化硅保护层，所述氮化硅保护层的厚度为20nm lOOOnm。作为优选，在所述η型晶硅衬底前表面形成η+层，即前表面场是通过扩散法或者离子注入法实现的，所述η+层的深度为IOnm lOOOnm，浓度为I X IO16 I X IO21。 作为优选，所述退火是在900°C条件下持续IOs实现的。作为优选，所述退火方式选自包括RTP快速热退火、管式炉退火和平板式烧结炉退火中的一种。作为优选，将所述氮化硅保护层除去是将所述第IV中间产物放入HF溶液中腐蚀实现的，将所述掺硼非晶硅除去的方法为干法刻蚀或者湿法腐蚀，所述干法刻蚀包括RIE刻蚀和ICP刻蚀，所述湿法腐蚀的溶液选自HF溶液、HNO3溶液和KOH溶液中的一种。本专利技术提供的η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层与η+前表面场的制备方法的有益效果在于I)本专利技术提供的η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层与η+前表面场的制备方法采用等离子体增强化学气相沉积技术，与目前产业界相兼容，无需新增设备，生产成本低。2)本专利技术提供的η型晶硅太阳能电池ρ+型掺杂的均匀性较好，有利于太阳能电池，特别是开路电压的提升。3)本专利技术提供的η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层的方法于硼扩散法相比，具有低温生长的特性，能够降低生产成本。具体实施例方式为了深入了解本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供的η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层与η+前表面场的制备方法包括以下步骤步骤I :在η型晶硅衬底上沉积掺硼非晶硅层，形成第I中间产物。其中，η型晶硅衬底是η型125单晶硅片或者η型156多晶硅片，η型晶硅衬底的电阻率为O. I Ω · cm和100 Ω · cm,厚度为180 μ m 250 μ m。本实施例中，η型晶娃衬底选用的是〈100〉晶向电阻率为5 Ω · cm的FZ单晶衬底。其中，在η型晶硅衬底上沉积掺硼非晶硅层时，将η型晶硅基板放置于平板式等离子增强化学气相沉积系统中，沉积掺硼非晶硅薄膜，掺硼非晶硅薄膜的厚度为Inm lOOOnm。本实施例中，加热衬底温度到300°C，以SiH4和B2H6为反应气体，反应气体流量比I 5，其中B2H6为H2稀释气含量为O. 2%，总气体流量60sccm,生长时间30min。此条件下生长的掺硼非晶硅薄膜层厚度为500nm。其中，在平板式等离子体增强化学气相沉积系统中，等离子体分布均匀。步骤2 :在第I中间产物的非晶硅层上沉积氮化硅保护层，形成第II中间产物。其中，在非晶硅层上沉积氮化硅保护层时，沉积有掺硼非晶硅薄膜的η型衬底继续利用平板式等离子增强化学气相沉积系统，沉积氮化硅保护层，氮化硅保护层的厚度为20nm lOOOnm。本实施例中，氮化硅保护层的厚度为200nm。步骤3 :在第II中间产物的η型晶硅衬底前表面形成η+层，S卩前表面场形成第111中间产物。其中，在η型晶硅衬底前表面形成η+层，即前表面场是通过扩散法或者离子注入法实现的，η+层的深度为IOnm lOOOnm，浓度为I X IO16 I X IO21。本实施例通过气态磷扩散，温度830°C，磷烷流量为3L/min，扩散1200s。随后在氮气条件下推进600s。在前表面形成一层厚度为200nm，峰值掺杂浓度为I X IO19的η+前表面场。 步骤4 :对第III中间产物进行高温退火，使η型晶硅衬底上形成ρ+发射结，形成第IV中间产物；其中，退火是在900°C条件下持续IOs实现的。其中，退火方式选自包括RTP快速热退火、管式炉退火和平板式烧结炉退火中的一种。本实施例是将沉积完掺硼非晶硅的衬底通过RTP快速热退火，温度1000°C，时间10s。此过程通过高温进行将硼推进到η型单晶硅衬底中，并形成了厚度200nm的均匀ρ+发射极。此时前表面场η+被推进到250nm。步骤5 :将第IV中间产物氮化硅保护层和掺硼非晶硅除去，得到η型晶硅太阳能电池ρ+掺杂层与η+前表面场。其中，将氮化硅保护层除去是将第IV中间产物放入HF溶液中腐蚀实现的，形成第V中间产物，将掺硼非晶硅除去的方法为干法刻蚀或者湿法腐蚀，干法刻蚀包括RIE刻蚀和ICP刻蚀，湿法腐蚀的溶液选自HF溶液、HNO3溶液和KOH溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种p+掺杂层与n+前表面场的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在n型晶硅衬底上沉积掺硼非晶硅层，形成第I中间产物；在所述第I中间产物的非晶硅层上沉积氮化硅保护层，形成第II中间产物；在所述第II中间产物的n型晶硅衬底前表面形成n+层，即前表面场形成第III中间产物；对所述第III中间产物进行高温退火，使n型晶硅衬底上形成p+发射结，形成第Ⅳ中间产物；将所述第Ⅳ中间产物氮化硅保护层和所述掺硼非晶硅除去，得到n型晶硅太阳能电池p+掺杂层与n+前表面场。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾锐，张巍，陈晨，张代生，金智，刘新宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：