本發(fā)明涉及一種摻雜方法，特別是涉及一種雙面電池的摻雜方法。

背景技術(shù)：

雙面電池是指可雙面接收太陽光的太陽能電池，因其結(jié)構(gòu)簡單且具有相對較高的光電轉(zhuǎn)換效率而廣受關(guān)注。目前比較常用的雙面電池的摻雜結(jié)構(gòu)的工藝為雙面擴(kuò)散。先對硅片進(jìn)行第一導(dǎo)電類型摻雜元素的摻雜擴(kuò)散(例如正面需要第一導(dǎo)電類型摻雜)，但是在擴(kuò)散過程中硅片的所有表面都暴露于第一導(dǎo)電類型摻雜源的作用下，這樣需要在該次擴(kuò)散之后拋光硅片的背面以去除背面的第一導(dǎo)電類型摻雜層，還需刻蝕硅片的邊緣以除去進(jìn)入硅片側(cè)壁的第一導(dǎo)電類型摻雜元素。之后，保護(hù)好硅片的正面，再進(jìn)行第二次的第二導(dǎo)電類型摻雜元素的擴(kuò)散以在硅片的背面中形成第二導(dǎo)電類型摻雜層。

這種工藝存在以下缺陷：為了增加太陽光的利用率，較為理想的雙面電池的正面和背面都能保留絨面，但是在雙面擴(kuò)散的工藝中由于背面拋光使得背面的絨面不復(fù)存在，從而從一定程度上降低了對太陽光的利用率。再者，因為擴(kuò)散并無方向性，在第二次擴(kuò)散之前，必須在正面設(shè)置保護(hù)層來保護(hù)已經(jīng)形成的第一導(dǎo)電類型摻雜層，在完成第二次擴(kuò)散之后再去除該保護(hù)層。而且二次擴(kuò)散需要分開進(jìn)行，硅片要經(jīng)過二次高溫工藝，不僅會影響最終的電池性能，還增加了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中摻雜雙面電池結(jié)構(gòu)時有兩道熱工藝且背面絨面難以保留的缺陷，提供一種僅有一道熱工藝且能保留背面絨面的摻雜方法。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

一種雙面電池的摻雜方法，其特點在于，包括以下步驟：

s1：對硅襯底雙面制絨，該硅襯底具有第一表面以及與該第一表面相對的第二表面；

s2：對該硅襯底的第一表面進(jìn)行磷離子注入，注入劑量至少為2.5e15/cm²；

s3：通過背靠背擴(kuò)散的方式對該硅襯底的第二表面進(jìn)行硼擴(kuò)散以在第二表面?zhèn)鹊墓枰r底中形成硼摻雜層，同時第一表面?zhèn)鹊牧妆煌七M(jìn)至硅襯底中形成磷摻雜層，其中硼擴(kuò)散溫度在850℃-1000℃；

s4：蝕刻去除擴(kuò)散過程中形成于硅襯底側(cè)壁中的硼。

經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明工藝制得的摻雜結(jié)構(gòu)的兩個表面的絨面都能較好地被保留，且通過磷離子注入和背靠背擴(kuò)散的結(jié)合，第一表面和第二表面的摻雜濃度都較為理想，第一表面幾乎沒有硼進(jìn)入或者僅有少量硼進(jìn)入，由該摻雜結(jié)構(gòu)制得的雙面電池的背面效率和正面效率相當(dāng)接近，背面效率為正面效率的95％以上。

優(yōu)選地，步驟s3中硼擴(kuò)散之前或者硼擴(kuò)散的同時包括以下步驟：在擴(kuò)散爐中通氧氣，流量為1-15slm(標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是0℃，一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下)。

優(yōu)選地，步驟s4之后包括以下步驟：去除擴(kuò)散過程中形成的硼硅玻璃和氧化層。

在該技術(shù)方案中，會在硅襯底的表面形成氧化層，如此可以在不影響第二表面硼摻雜的情況下防止硼進(jìn)入硅襯底的第一表面。經(jīng)過試驗可知，第一表面的方阻在20-40ω/□左右，可知第一表面中幾乎沒有硼的進(jìn)入。

優(yōu)選地，步驟s4之后包括以下步驟：采用回蝕試劑去除硼擴(kuò)散過程中形成于第一表面上的硼擴(kuò)散層并且保留絨面。

優(yōu)選地，該回蝕試劑用于去除1nm-50nm的硼擴(kuò)散層。

在這一技術(shù)方案中，可能會有少量的硼進(jìn)入第一表面，通過回蝕來去除可能摻有硼的硅層，來保證第一表面能夠獲得理想的方阻。由于回蝕的硅層 在納米數(shù)量級，而絨面一般在微米數(shù)量級，因此回蝕幾乎不會對絨面的構(gòu)造造成影響，即能夠在去除含硼硅層的情況下保證第一表面的絨面，從而使得雙面電池的兩個絨面都能得到保留。

優(yōu)選地，該回蝕試劑選自：氨水和雙氧水的混合物、氫氟酸和雙氧水的混合物、氫氟酸和硝酸的混合物、氫氧化鉀、tmah(四甲基氫氧化銨)中的一種或多種。

優(yōu)選地，步驟s2中除了離子注入之外還可以通過以下方式形成第一表面?zhèn)鹊牧讚诫s：在第一表面涂覆磷源(結(jié)合后續(xù)的硼擴(kuò)散，磷會進(jìn)入第一表面?zhèn)鹊墓枰r底形成磷摻雜)、磷擴(kuò)散或氣相沉積磷源。

在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

在磷離子注入后進(jìn)行硼擴(kuò)散，一步高溫工藝實現(xiàn)硅片正背面的摻雜，簡化了工藝步驟，降低了生產(chǎn)成本。

通過特定條件的磷離子注入和背靠背硼擴(kuò)散的結(jié)合，發(fā)現(xiàn)背面的絨面得以保留，并且由此制得的雙面電池的背面效率和正面效率非常接近，背面效率為正面效率的95％以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的硅襯底雙面制絨的示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1中磷離子注入后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例1中背靠背硼擴(kuò)散后所得的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例1中去除硼硅玻璃后所得的摻雜結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例2中硼擴(kuò)散之前通入氧氣所得的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5所示情況的局部放大示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例3中第一表面有少量硼進(jìn)入的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面以磷離子注入為例，通過實施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。

實施例1

參考圖1-圖4，首先對硅襯底10雙面制絨，該硅襯底具有第一表面以及與該第一表面相對的第二表面。這里以上方的表面作為第一表面，下方的表面為第二表面。

參考圖2，接著對該硅襯底的第一表面進(jìn)行磷離子注入，注入劑量為2.5e15/cm²，其中以20表示磷離子注入層。

參考圖3，通過背靠背擴(kuò)散的方式(兩個硅襯底的第一表面靠在一起，第二表面暴露在外)對該硅襯底的第二表面進(jìn)行硼擴(kuò)散以在第二表面?zhèn)鹊墓枰r底中形成硼摻雜層30，同時第一表面?zhèn)鹊牧妆煌七M(jìn)至硅襯底中形成磷摻雜層，依然以標(biāo)記20表示，其中硼擴(kuò)散溫度為890℃。在硼擴(kuò)散過程中，還會在硅襯底的兩個表面上形成硼硅玻璃31。并且硅襯底的側(cè)壁中也會形成硼摻雜(圖中未示出)。

參考圖4，采用等離子體邊緣蝕刻去除擴(kuò)散過程中形成于硅襯底側(cè)壁中的硼，之后采用hf洗去硼硅玻璃31，得到如圖4所示的摻雜結(jié)構(gòu)。

實施例2

實施例2的基本原理與實施例1相同，不同之處在于：

參考圖4-圖6，完成注入后、硼擴(kuò)散之前包括以下步驟：在擴(kuò)散爐中通氧氣，流量為10slm。由此硅襯底的兩個表面上會形成氧化層32，并且擴(kuò)散過程中依然會形成硼硅玻璃31。之后采用hf去除氧化層32和硼硅玻璃31，得到如圖4所示的摻雜結(jié)構(gòu)。

其余未提及之處參照實施例1。

實施例3

實施例3的基本原理與實施例1相同，不同之處在于：

雖然是背靠背擴(kuò)散，但是經(jīng)注入的第一表面?zhèn)冗€是有可能會有少量硼進(jìn)入，圖7中以33表示第一表面?zhèn)鹊暮鸬墓鑼樱虼嗽诘入x子體邊緣刻蝕之后，采用回蝕試劑去除這一含硼的硅層，同時又不會損傷第一表面?zhèn)鹊慕q面?；匚g藥液例如：氨水：雙氧水＝1：1至5：1(體積比)，回蝕時溫度70-80攝氏度，反應(yīng)時間5-30分鐘，由此去除含硼的硅層。

其余未提及之處參照實施例1。

從工藝步驟上來說，本發(fā)明的工藝步驟較少，流程簡單。具體對比如下：

雙面擴(kuò)散的傳統(tǒng)工藝：制絨-〉擴(kuò)散摻雜第一種元素-〉背刻蝕-〉擴(kuò)散摻雜第二種元素。需要兩道高溫工藝，并且一面絨面會被破壞。

離子注入正常工藝：制絨-〉硼擴(kuò)散-〉背刻蝕-〉磷離子注入-〉退火。需要經(jīng)歷擴(kuò)散和離子注入后的退火兩道高溫工藝，并且一面絨面會被破壞。

在以上兩種現(xiàn)有工藝中，因為硼擴(kuò)散的緣故必須進(jìn)行背面(n型摻雜那面)的刻蝕，由此背面的絨面就無法保留了。與兩種現(xiàn)有工藝對比可發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明只要一步高溫工藝；且因為采用了特定參數(shù)的磷離子注入和背靠背擴(kuò)散工藝，經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)磷離子注入面幾乎沒有硼進(jìn)入，或者僅有很少硼進(jìn)入，從而無需拋光刻蝕，因此能夠保留雙面的絨面。

實施例4

實施例4的基本原理與實施例1相同，不同之處在于：

硅襯底第一表面的磷摻雜是通過涂覆磷源實現(xiàn)。例如在硅襯底第一表面涂覆磷硅玻璃，然后經(jīng)過硼擴(kuò)散高溫工藝，第一表面上磷硅玻璃中的磷進(jìn)入硅襯底中實現(xiàn)磷摻雜。其他步驟和實施例1相同。利用涂覆磷源進(jìn)行磷摻雜，只需要一步高溫工藝，簡化了工藝步驟。同時也保留了硅襯底兩面絨面，用這種摻雜工藝制作的太陽能電池的雙面性更好。

實施例5

實施例5的基本原理與實施例1相同，不同之處在于：

硅襯底第一表面的磷摻雜是通過氣相沉積磷源實現(xiàn)。例如在硅襯底第一 表面氣相沉積磷硅玻璃，然后經(jīng)過硼擴(kuò)散高溫工藝，第一表面上磷硅玻璃中的磷進(jìn)入硅襯底中實現(xiàn)磷摻雜。其他步驟和實施例1相同。利用氣相沉積磷源進(jìn)行磷摻雜，只需要一步高溫工藝，簡化了工藝步驟。同時也保留了硅襯底兩面絨面，用這種摻雜工藝制作的太陽能電池的雙面性更好。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。