N型电池硼扩散工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于晶体硅太阳能电池制造领域，尤其涉及一种N型电池硼扩散工艺。
【背景技术】
[0002]扩散炉在在太阳能光伏行业中主要用于太阳能电池pn结的制备，通过在高温条件下对半导体晶圆进行掺杂，即将元素磷、硼扩散入硅片，从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布，形成不同的电特性区域。目前传统的太阳能生产线主要采用P型硅片，通过磷扩散制备η型层，从而形成pn结，构成太阳电池的主体结构。
[0003]随着太阳能电池光电转换效率的要求越来越高，扩散工艺正向两方面发展。一是对磷扩散工艺进行改进，使P型太阳电池向浅结高方阻方向发展；二是对硼扩散工艺的探索，由于P型电池效率进一步提升的局限性，市场上已开始瞄向N型电池，未来以N型硅片为主的高效电池将极有可能成为光伏市场的主导产品。N型电池的制备需要对N型硅片进行硼掺杂工艺，以制备p型掺杂层，从而形成pn结。采用硼扩散制结是N型电池制备的关键步骤，然而N型电池pn结的制备化学反应比较复杂，不易控制，所以对扩散工艺的优化较困难。因此，如何提供一种在N型硅片制备合格的p+层的硼扩散工艺已成为N型电池制备亟待解决的关键问题之一。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能得到结深浅、方块电阻值为75 Ω / □?85 Ω / □和方阻均匀性较好的硼扩散pn结的N型电池硼扩散工艺。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种N型电池硼扩散工艺，包括以下步骤:
(1)抽气:将清洗制绒后的硅片置于扩散炉炉管内，并抽气至管内呈负压状态；
(2)硼扩散沉积:将温度升至硼扩散沉积温度设定值后，通入氮气、硼源和氧气进行硼扩散沉积；
(3)推阱:停止硼源和氧气的通入，继续通入氮气，将温度升至推阱温度设定值进行推阱；
(4)取样:升压降温，取样，完成扩散过程。
[0006]上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，所述步骤(1)中，抽气至管内压力为180mbar ?220mbar。
[0007]上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，所述步骤(2)中，所述硼扩散沉积温度设定值为840 °C?860 °C，沉积时间为5min?7min。
[0008]上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，所述步骤(3)中，所述推阱温度设定值为910°C?930°C，所述推讲的时间为8min?lOmin。
[0009]上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，所述步骤(2)中，所述硼源为BBr3，所述氮气流量为2000sccm?3000sccm，所述硼源流量为600sccm?800sccm，所述氧气流量为lOOOsccm ?1200sccmo
[0010]上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，所述步骤(3)中，通入氮气的流量为2000sccm ?3000sccmo
[0011 ] 上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，在步骤(1)和步骤(2)之间，还包括扩散前氧化。
[0012]上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，所述扩散前氧化的工艺参数为:氧化温度800 °C?820 °C，氧化时间500s?600s，氮气流量2000sccm?3000sccm，氧气流量lOOOsccm ?1200sccmo
[0013]上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，在步骤(3)和步骤(4)之间，还包括扩散后氧化。
[0014]上述的N型电池硼扩散工艺，优选的，所述扩散后氧化的工艺参数为:氧化温度910°C?930 °C，氧化时间400s?500s，氮气流量2000sccm?3000sccm，氧气流量lOOOsccm ?1200sccmo
[0015]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1、本发明的N型电池硼扩散工艺，在负压状态下对N型硅片进行硼扩散，扩散形成的pn结结深0.26μπι?0.3μπι左右，方块电阻75Ω/ □?85Ω/ □左右，方阻均匀性6%以内，完全符合太阳电池pn结结深与掺杂的要求，对应制备的N型单晶太阳电池效率>19%。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例的N型电池硼扩散工艺流程图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0018]实施例1:
一种本发明的N型电池硼扩散工艺，如图1所示，包括以下步骤:
(1)清洗制绒:将N型单晶硅片进行清洗制绒处理，先通过清洗去除硅片表面机械损伤层，接着制备金字塔绒面，硅片表面损伤层单面去除6 μ m，所制备的金字塔绒面尺寸为3~4 μ mD
[0019](2)放样:将清洗制绒的硅片置于扩散炉的炉管中，硅片垂直于石英舟放置，每管放入400片，完成样片的插片进管过程。
[0020](3)加热抽真空:通入氮气，升温并抽气，通入氮气流量为5000sccm，抽气至180mbar，形成管内负压状态。
[0021](4)扩散前氧化:待温度升至810°C时，氮气流量调整为2000sCCm，通入干氧(干燥的氧气)进行扩散前氧化，干氧流量为1200sccm，氧化时间为600s。
[0022](5)硼扩散:将温度升至840°C，温度稳定后，通入硼源BBr3，进行硼扩散沉积，氮气流量调整为2000sccm，硼源流量为600sccm，氧气流量调整为lOOOsccm，沉积7min。
[0023](6)恒温推阱:停止硼源和干氧的通入，氮气流量调整为3000sCCm，升温至910°C，待温度稳定后，进行恒温推阱，恒温推阱时间为lOmin ; (7)扩散后氧化:恒温推阱结束后，将氮气流量调整为2000sCCm，并通入流量为lOOOsccm的干氧，进行扩散后氧化，氧化时间为500s ;
(8)取样:通入氮气升压，并降温，待气压升至大气压且温度降为常温后取样，完成硼扩散。
[0024]通过测试发现，本实施例在N型单晶硅片上得到了较好的硼扩散pn结，结深在
0.28 μ m左右，方块电阻80 Ω / □左右，方阻均匀性5%以内，完全符合太阳电池pn结结深与掺杂的要求，将本实施例经硼扩散后的N型单晶硅片制备得到N型单晶太阳电池，所得的太阳电池效率 19.158% (Voc=644.4mV，Isc=9.098A，FF=79.51)。
[0025]实施例2:
一种本发明的N型电池硼扩散工艺，如图1所示，包括以下步骤:
(1)清洗制绒:将N型单晶娃片进行清洗制绒处理，先通过清洗去除娃片表面机械损伤层，接着制备金字塔绒面，硅片表面损伤层单面去除8 μ m，所制备的金字塔绒面尺寸为4?6 μ mD
[0026](2)放样:将清洗制绒的硅片置于扩散炉的炉管中，硅片垂直于石英舟放置，每管放入400片，完成样片的插片进管过程。
[0027](3)加热抽真空:通入氮气，升温并抽气，通入氮气流量为5000sccm，抽气至200mbar，形成管内负压状态。
[0028](4)扩散前氧化:待温度升至820°C时，氮气流量调整为2000sccm，通入干氧(干燥的氧气)进行扩散前氧化，氧气流量为lOOOsccm，氧化时间为500s。
[0029](5)硼扩散:将温度升至860°C，温度稳定后，通入硼源BBr3，进行硼扩散沉积，氮气流量调整为3000sccm，硼源流量为800sccm，干氧流量调整为1200sccm，沉积6min。
[0030](6)恒温推阱:停止硼源和干氧的通入，氮气流量调整为3000sCCm，升温至930°C，待温度稳定后，进行恒温推阱，恒温推阱时间为8min ;
(7)扩散后氧化:恒温推阱结束后，将氮气流量调整为3000sCCm，并通入流量为1200sccm的干氧，进行扩散后氧化，氧化时间为400s ;
(8)取样:通入氮气升压，并降温，待气压升至大气压且温度降为常温后取样，完成硼扩散。
[0031]通过测试发现，本实施例在N型单晶硅片上得到了较好的硼扩散pn结，结深在
0.3 μ m左右，方块电阻78 Ω / □左右，方阻均匀性4%以内，完全符合太阳电池pn结结深与掺杂的要求，将本实施例经硼扩散后的N型单晶硅片制备得到N型单晶太阳电池，所得的太阳电池效率为 19.246% (Voc=644.3mV，Isc=9.056A，FF=80.274)。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种N型电池硼扩散工艺，包括以下步骤: (1)抽气:将清洗制绒后的硅片置于扩散炉炉管内，并抽气至管内呈负压状态； (2)硼扩散沉积:将温度升至硼扩散沉积温度设定值后，通入氮气、硼源和氧气进行硼扩散沉积； (3)推阱:停止硼源和氧气的通入，继续通入氮气，将温度升至推阱温度设定值进行推阱； (4)取样:升压降温，取样，完成扩散过程。2.根据权利要求1所述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，抽气至管内压力为ISOmbar?220mbar。3.根据权利要求2所述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述硼扩散沉积温度设定值为840°C?860°C，沉积时间为5min?7min。4.根据权利要求3所述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，所述推讲温度设定值为910°C?930°C，所述推讲的时间为8min?lOmin。5.根据权利要求1?4任一项所述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述硼源为BBr3，所述氮气流量为2000sccm?3000sccm，所述硼源流量为600sccm?800sccm，所述氧气流量为 lOOOsccm ?1200sccm。6.根据权利要求1?4任一项所述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，通入氮气的流量为2000sccm?3000sccm。7.根据权利要求1?4任一项所述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，在步骤(1)和步骤(2 )之间，还包括扩散前氧化。8.根据权利要求7述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，所述扩散前氧化的工艺参数为:氧化温度800°C?820°C，氧化时间500s?600s，氮气流量2000sccm?3000sccm，氧气流量 lOOOsccm ?1200sccmo9.根据权利要求1?4任一项所述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，在步骤(3)和步骤(4)之间，还包括扩散后氧化。10.根据权利要求9述的N型电池硼扩散工艺，其特征在于，所述扩散后氧化的工艺参数为:氧化温度910°C?930°C，氧化时间400s?500s，氮气流量2000sccm?3000sccm，氧气流量 lOOOsccm ?1200sccm。
【专利摘要】本发明公开了一种N型电池硼扩散工艺，包括以下步骤：（1）抽气：将清洗制绒后的硅片置于扩散炉炉管内，抽气至管内呈负压状态；（2）硼扩散沉积：将温度升至硼扩散沉积温度设定值后，通入氮气、硼源和氧气进行硼扩散沉积；（3）推阱：停止硼源和干氧的通入，继续通入氮气，将温度升至推阱温度设定值进行推阱；（4）取样：升压降温，取样，完成扩散过程。本发明的N型电池硼扩散工艺，能得到结深浅、方块电阻值为75Ω/□～85Ω/□和方阻均匀性较好的硼扩散pn结。
【IPC分类】H01L21/223, H01L31/18
【公开号】CN105304753
【申请号】CN201510620799
【发明人】汪已琳, 刘良玉, 杨晓生, 曹骞
【申请人】中国电子科技集团公司第四十八研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月25日