本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)：

太陽能電池是一種能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件。在常規(guī)晶體硅太陽能電池中，為了減少電極和硅片之間的接觸電阻，一般要求將方塊電阻控制在100ω/sqr以下，但是，此時硅片表面的復(fù)合比較大，從而造成了對太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的限制。選擇性發(fā)射極太陽能電池則能很好地解決這一問題。

選擇性發(fā)射極太陽能電池主要特點是金屬化區(qū)域高摻雜濃度，光照區(qū)域低摻雜濃度，目的是在不降低金半接觸質(zhì)量的前提下提高表面鈍化質(zhì)量，減小表面復(fù)合和發(fā)射層的復(fù)合，提高藍光波段的量子響應(yīng)和電池性能。選擇性擴散太陽能電池具有良好的金半歐姆接觸；金屬化區(qū)域濃擴散區(qū)結(jié)深大，燒結(jié)過程中金屬等雜質(zhì)不易進入耗盡區(qū)形成深能級，反向漏電小，并聯(lián)電阻高；金屬化高復(fù)合區(qū)域和光照區(qū)域分離，載流子復(fù)合低；光照區(qū)域摻雜濃度低，短波響應(yīng)好，短路電流密度高；橫向高低結(jié)前場作用明顯，有利于光生載流子收集等優(yōu)點。

選擇性發(fā)射極太陽能電池的核心是制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)。目前，制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法主要包括兩步擴散法、激光摻雜法、磷漿擴散法及反向回蝕法。這些方法均存在一定的不足之處。其中，兩步擴散法需要經(jīng)過兩次高溫過程，對硅片損傷較大，同時工藝過程復(fù)雜，難以量產(chǎn)；激光摻雜法難以同時獲得低重?fù)诫s區(qū)方阻和低輕摻雜區(qū)表面濃度；磷漿擴散法難以控制磷漿在高溫下的外擴散效應(yīng)，這種外擴散會影響輕摻雜區(qū)域結(jié)的質(zhì)量，同時該方法無法杜絕磷漿本身以及工藝過程中帶來的污染。反向回蝕法雖然可以獲得較低的輕摻雜區(qū)表面濃度，但輕摻雜區(qū)的方阻均勻性較難控制，同時該方法涉及到掩膜的印刷和去除，會增加輔料和生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

s101、對晶體硅基體的表面作制絨和清洗處理；

s102、使用離子注入機在步驟s101處理后的晶體硅基體的正表面進行離子注入，注入完成后，在晶體硅基體的正表面形成摻雜非晶硅層；

s103、使用激光對步驟s102處理后的摻雜非晶硅層進行局部處理形成重?fù)诫s區(qū)域；

s104、將步驟s103處理后的晶體硅基體放入清洗機中，進行化學(xué)清洗；

s105、將步驟s104處理后的晶體硅基體放入退火爐中進行高溫退火處理。

其中，在步驟s101中，所述晶體硅基體為p型晶體硅基體。

其中，在步驟s102中，注入元素為磷，注入劑量為0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，注入完成后，在p型晶體硅基體的正表面形成摻磷非晶硅層。

其中，在步驟s101中，所述晶體硅基體為n型晶體硅基體。

其中，在步驟s102中，注入元素為磷，注入劑量為0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，注入完成后，在n型晶體硅基體的背表面形成摻磷非晶硅層。

其中，在步驟s102中，注入元素為硼，注入劑量為0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，注入完成后，在n型晶體硅基體的背表面形成摻硼非晶硅層。

其中，所述p型晶體硅基體或n型晶體硅基體的電阻率為0.5～15ω·cm，厚度為50～300μm。

其中，在步驟s104中，進行化學(xué)清洗的過程為：

首先將晶體硅基體放入nh4oh/h2o2混合溶液、或hcl/h2o2混合溶液、或hno3溶液，或h2o2水溶液中，溫度為25-75℃，時間為2-10分鐘；然后將晶體硅基體放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間為2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干；或，

首先將晶體硅基體放入含有臭氧的水溶液中，時間為2-10分鐘；然后將晶體硅基體放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10為分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干；或，

首先將晶體硅基體放入hf/h2o2混合溶液中，時間為1-10分鐘；然后將晶體硅基體放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間為2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干；或，

首先將晶體硅基體放入hf/hno3混合溶液中，溫度為5-15℃，時間為1-10分鐘；然后將晶體硅基體放入堿性溶液中去除多孔硅，所述堿性溶液為氫氧化鉀溶液，或氫氧化鈉溶液，或四甲基氫氧化銨溶液，或乙二胺溶液；再將晶體硅基體放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干。

其中，在步驟s105中，退火的峰值溫度為800-1100℃，，退火時間為30-200min，環(huán)境氣源為n2和o2。

本發(fā)明的實施包括以下技術(shù)效果：

本發(fā)明工藝過程簡單，相對使用離子注入進行整面均勻摻雜的工藝，僅增加激光局部處理這一道工序；相對其他制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法，本方法激光處理后的重?fù)诫s區(qū)域具有更大的結(jié)深，因而在金屬化后的燒結(jié)過程中金屬雜質(zhì)不易進入耗盡區(qū)形成深能級，所制電池的反向漏電小，并聯(lián)電阻高；注入后清洗可去除離子注入形成的表面高損傷層，有利于在退火后形成低表面濃度的高質(zhì)量的輕摻雜區(qū)域，有效減小了表面復(fù)合和發(fā)射層復(fù)合，提高藍光波段的量子響應(yīng)，有利于提高所制電池的開路電壓和短路電流；使用離子注入可在硅片各區(qū)域獲得較為均勻的摻雜量，所以本方法所制的輕摻雜區(qū)域的方阻均勻性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明實施例的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法步驟s101后的硅片結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法步驟s102后的硅片結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法步驟s103后的硅片結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法步驟s104后的硅片結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例2的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法所制得的重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域的典型ecv曲線。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例以及附圖對本發(fā)明加以詳細(xì)說明，需要指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。

實施例1

參見圖1至圖5所示，本實施例提供的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

s101、選擇156mm*156mm的p型晶體硅基體10，并對p型晶體硅基體10的表面作制絨和清洗處理；p型晶體硅基體10的電阻率為0.5-15ω·cm，優(yōu)選1～5ω·cm；p型晶體硅基體10的厚度為50～300μm，優(yōu)選80～200μm。

s102、使用離子注入機在步驟s101處理后的p型晶體硅基體10的正表面進行離子注入，注入元素為磷，注入劑量為0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，優(yōu)選1.5×10¹⁵cm^-2～2.5×10¹⁵cm^-2。注入完成后在p型晶體硅基體10的正表面形成摻磷非晶硅層13。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖2所示。

s103、使用激光對摻磷非晶硅層13進行局部處理。激光照射區(qū)域的溫度會瞬間升至1000℃以上，在高溫下，這些區(qū)域中的非電活性磷完成了對硅的替位摻雜從而轉(zhuǎn)變?yōu)閚++重?fù)诫s區(qū)域15，同時這些區(qū)域中的非晶硅會轉(zhuǎn)變?yōu)榫w硅，表面相對摻磷非晶硅層13更加穩(wěn)定和致密。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖3所示。

s104、將步驟s103處理后的p型晶體硅基體10放入清洗機中，進行化學(xué)清洗。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖4所示?；瘜W(xué)清洗有兩個目的：第一，去除離子注入形成的表面高損傷層；第二，由于n++重?fù)诫s區(qū)域15的表面相對摻磷非晶硅層13更加穩(wěn)定和致密，在清洗過程中，摻磷非晶硅層13更加容易和化學(xué)溶液反應(yīng)，從而被去除的表面厚度更大，而n++重?fù)诫s區(qū)域15被去除的厚度很小，這樣有利于拉大重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域的方阻差異。本步驟中的清洗有多種可選方案。

方案1：首先將p型晶體硅基體10放入nh4oh/h2o2的混合溶液中，溫度25-75℃，時間2-10分鐘；然后將p型晶體硅基體10放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干。

方案2：首先將p型晶體硅基體10放入hcl/h2o2的混合溶液中，溫度25-75℃，時間2-10分鐘；然后將p型晶體硅基體10放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干。

方案3：首先將p型晶體硅基體10放入hno3溶液中，溫度25-75℃，時間2-10分鐘；然后將p型晶體硅基體10放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干。

方案4：首先將p型晶體硅基體10放入含有臭氧的水溶液中(diw/o3)，時間2-10分鐘；然后將p型晶體硅基體10放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干。

方案5：首先將p型晶體硅基體10放入h2o2水溶液中，溫度為25-75℃，時間2-10分鐘；然后將p型晶體硅基體10放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干。

方案6：首先將p型晶體硅基體10放入hf/h2o2溶液中，時間1-10分鐘；然后將p型晶體硅基體10放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干。

方案7：首先將p型晶體硅基體10放入hf/hno3溶液中，溫度為5-15℃，時間1-10分鐘；然后將p型晶體硅基體10放入堿性溶液中去除多孔硅，堿性溶液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液、四甲基氫氧化銨溶液或乙二胺溶液；然后將p型晶體硅基體10放入hf或hf/hcl混合溶液中，時間2-10分鐘；最后使用去離子水進行漂洗并烘干。

s105、將步驟104處理后的p型晶體硅基體10放入退火爐中進行高溫退火處理。退火的峰值溫度為800～1100℃，優(yōu)選為850～1000℃，退火時間為30～200min，優(yōu)選為60～200min，環(huán)境氣源優(yōu)選為n2和o2。在退火過程中，摻磷非晶硅層13中非電活性的磷完成對硅的替位摻雜，從而將摻磷非晶硅層13轉(zhuǎn)變?yōu)閚+輕摻雜區(qū)域16，同時n++重?fù)诫s區(qū)域15在退火過程中會進行重構(gòu)，其結(jié)深會進一步增加。退火完成后，n+輕摻雜區(qū)域16的方阻為100～200ω/sqr，n++重?fù)诫s區(qū)域15的方阻為10-40ω/sqr。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖5所示。至此即完成本發(fā)明選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的制備。

實施例2

參見圖1至圖5所示，本實施例提供的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

s101、選擇156mm*156mm的n型晶體硅基體10，并對n型晶體硅基體10的表面作制絨和清洗處理；n型晶體硅基體10的電阻率為0.5～15ω·cm，優(yōu)選1～5ω·cm；n型晶體硅基體10的厚度為50～300μm，優(yōu)選80～200μm。

s102、使用離子注入機在步驟s101處理后的n型晶體硅基體10的背表面進行離子注入，注入元素為磷，注入劑量為0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，優(yōu)選1.5×10¹⁵cm^-2～2.5×10¹⁵cm^-2。注入完成后在n型晶體硅基體10的背表面形成摻磷非晶硅層13。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖2所示。

s103、使用激光對摻磷非晶硅層13進行局部處理。激光照射區(qū)域的溫度會瞬間升至1000℃以上，在高溫下，這些區(qū)域中的非電活性磷完成了對硅的替位摻雜從而轉(zhuǎn)變?yōu)閚++重?fù)诫s區(qū)域15，同時這些區(qū)域中的非晶硅會轉(zhuǎn)變?yōu)榫w硅，表面相對摻磷非晶硅層13更加穩(wěn)定和致密。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖3所示。

s104和s105參照實施例1中的方案實施，至此獲得n++重?fù)诫s區(qū)域15和n+輕摻雜區(qū)域16，從而完成本發(fā)明選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的制備。

實施例3

參見圖1至圖5所示，本實施例提供的一種制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

s101、選擇156mm*156mm的n型晶體硅基體10，并對n型晶體硅基體10的表面作制絨和清洗處理；n型晶體硅基體10的電阻率為0.5～15ω·cm，優(yōu)選1～5ω·cm；n型晶體硅基體10的厚度為50～300μm，優(yōu)選80～200μm。

s102、使用離子注入機在步驟s101處理后的n型晶體硅基體10的前表面進行離子注入，注入元素為硼，注入劑量為0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，優(yōu)選1.5×10¹⁵cm^-2～2.5×10¹⁵cm^-2。注入完成后在n型晶體硅基體10的背表面形成摻硼非晶硅層13。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖2所示。

s103、使用激光對摻硼非晶硅層13進行局部處理。激光照射區(qū)域的溫度會瞬間升至1000℃以上，在高溫下，這些區(qū)域中的非電活性硼完成了對硅的替位摻雜從而轉(zhuǎn)變?yōu)閜++重?fù)诫s區(qū)域15，同時這些區(qū)域中的非晶硅會轉(zhuǎn)變?yōu)榫w硅，表面相對摻硼非晶硅層13更加穩(wěn)定和致密。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖3所示。

s104和s105參照實施例1中的方案實施，至此獲得p++重?fù)诫s區(qū)域15和p+輕摻雜區(qū)域16，從而完成本發(fā)明選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的制備。

以實施例2為例，測試了重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域的ecv曲線。如圖6所示，重?fù)诫s區(qū)域的方阻為30ω/sqr，其結(jié)深達到1.7um，重?fù)诫s區(qū)域結(jié)深大，金屬化后的燒結(jié)過程中金屬雜質(zhì)不易進入耗盡區(qū)形成深能級，所制電池的反向漏電小，并聯(lián)電阻高。輕摻雜區(qū)域的方阻為175ω/sqr，輕摻雜區(qū)域表面濃度低，可提高表面鈍化質(zhì)量，減小表面復(fù)合和發(fā)射層復(fù)合，提高藍光波段的量子響應(yīng)，有利于提高所制電池的開路電壓和短路電流。

本實施例提供的選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的制備方法，通過離子注入、激光局部處理、清洗和退火等等一系列操作處理后，可以在晶體硅的表面形成具有重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域的選擇性摻雜結(jié)構(gòu)。本方法工藝過程簡單，相對使用離子注入進行整面均勻摻雜的工藝，僅增加激光局部處理一道工序；相對其他制作選擇性摻雜結(jié)構(gòu)的方法，本方法激光處理后的重?fù)诫s區(qū)域具有更大的結(jié)深，因而在金屬化后的燒結(jié)過程中金屬雜質(zhì)不易進入耗盡區(qū)形成深能級，所制電池的反向漏電小，并聯(lián)電阻高；注入后清洗可去除離子注入形成的表面高損傷層，有利于在退火后形成低表面濃度的高質(zhì)量的輕摻雜區(qū)域，有效減小了表面復(fù)合和發(fā)射層復(fù)合，提高藍光波段的量子響應(yīng)，有利于提高所制電池的開路電壓和短路電流。使用離子注入可在硅片各區(qū)域獲得較為均勻的摻雜量，所以本方法所制的輕摻雜區(qū)域的方阻均勻性好。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。