利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法
【專利摘要】本發明涉及用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，1）通過熱生長、CVD、PVD、ALD方法或化學凝膠生長法在硅片基體一面形成一層一定厚度的半掩膜材料，作為后續離子注入工藝形成分區摻雜的半掩膜；半掩膜材料選擇：SiOx、SiOxNy、SiNx或TiOx等；2）對晶硅電池的某一面或者某一面的特定區域進行圖案化刻蝕處理，形成所需要的選擇性摻雜圖案：刻蝕處理后的圖案區將會形成重摻雜區；3）根據電池結構的設計，在晶硅電池的某一面或者與某一面的特定區域進行與襯底相同摻雜類型或者相反摻雜類型的離子注入摻雜；4）退火：在退火的過程中，形成選擇性的分區摻雜。摻雜，離子注入選擇合適的工藝參數。
【專利說明】利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光伏行業的太陽能電池領域，具體涉及到太陽能電池器件的形成方法。
【背景技術】
[0002]隨著全球能源供給緊張和環境保護雙重壓力的不斷增加，全世界都在大力發展可再生能源。太陽能電池發電是可再生能源中唯一不完全受地域、環境限制的技術，必然在未來能源發展中占主要地位。目前光伏產業雖然處于相對比較艱難的低谷期，但從總體長遠的趨勢看，光伏產業仍是處于穩定而健康的發展中，并開始逐漸步入成熟。
[0003]太陽電池是通過pn結的光生伏特效應是將太陽能直接轉換成電能的器件。在金屬接觸區的硅表面復合速率很高。如果金屬接觸區的硅表面形成重摻雜，濃度差形成的勢壘有排斥少數載流子的作用，從而降低這里的復合。而非金屬接觸的采光發射區則希望通過輕摻雜來減少表面死層造成的損失。這樣的要求就促成了金屬接觸區域重摻雜、其它發射區輕摻雜的選擇性摻雜設計(又稱選擇性發射極技術)。而且這種設計的另一個優點是更濃摻雜的硅表面對金屬的接觸電阻更小。
[0004]傳統的分區摻雜技術比如通過激光消融或化學刻蝕形成選擇性分區摻雜圖案通過兩次擴散法配合(比如中電光伏采用化學刻蝕的方法)、或者如德國施密特公司通過一次熱擴散配合化學反刻的方法，或者通過Suntech尚德電力公司的激光局部摻雜的方法，或者通過美國innovolight公司的娃墨水結合熱擴散形成選擇性摻雜的方法等等也都可以形成選擇性分區摻雜。
[0005]但是這些技術方法應用于大多數是基于熱擴散技術來形成選擇性摻雜的。當應用于結構復雜些的高效晶體硅電池，比如N型電池、IBC電池、雙面電池、PERL/PERT電池往往需要在電池的一面或者一些區域形成N+摻雜，而電池的另一面或者另一些區域也需要形成P+摻雜，在這種情況下利用上述這些現有的技術工藝步驟就會相對復雜些，不利于工業
化生產。
[0006]采用離子注入制作的p-n結表面雜質濃度較低，避免了熱擴散形成pn結表面的死層帶來的表面復合的損失，還極大程度提高了結的均勻性。如果需要對電池前后表面都實施分區摻雜技術，而且離子注入是單面工藝，就排除了邊緣刻蝕的需求，簡化了工藝流程具有更大的優勢。
[0007]采用離子注入技術實現選擇性摻雜由于工藝步驟簡單而更加適合于高效電池結構兩面都需要選擇性分區摻雜的設計。傳統的通過離子注入實現選擇性摻雜的方法主要是通過在離子注入工藝腔內的掩膜基板來實現分區摻雜，這種方法雖然工藝步驟簡單，但是對于同一種摻雜元素(比如磷或者硼)，需要實施兩次的離子注入才能獲得分區的摻雜圖案，而且總會相當有一部分摻雜離子在離子注入工藝中被浪費在掩膜基板上，這使得晶硅太陽能電池的生產成本增加。
【發明內容】
[0008]本發明目的是，提出一種選擇性發射極制備方法制造高效晶體硅太陽能電池，適用于制備結構復雜些的高效晶體硅電池，如N型電池、IBC電池、雙面電池、PERL/PERT電池；克服離子注入制作選擇性發射極的不足，尤其是通過離子注入掩蔽的掩膜(半掩膜)材料來完成。
[0009]本發明的技術方案是，一種利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，I)首先通過前面所述的熱生長、CVD、PVD、ALD或化學凝膠等方法在硅基體的一面或前后表面形成一層一定厚度的半掩膜材料(比如氧化硅(SiOx)或者硅氮氧化物(SiOxNy))，作為后續離子注入工藝形成分區摻雜的半掩膜；半掩膜材料的選擇:半掩膜材料選擇:Si0x、SiOxNy> SiNx或TiOx等；2)對晶娃電池的某一面(既可以正面，也可以是背面)或者某一面的(既可以正面的，也可以是背面的)特定區域進行圖案化刻蝕處理，形成所需要的選擇性摻雜圖案:刻蝕處理后的圖案區將會形成重摻雜區；3)根據電池結構的設計，在晶硅電池的某一面(既可以正面的，也可以是背面的)或者與某一面的(既可以正面的，也可以是背面的)特定區域進行與襯底相同摻雜類型或者相反摻雜類型的離子注入摻雜；4)退火:放置到高溫管式擴散爐或者RTP快速熱退火爐中，通過選擇合適的退火溫度、時間、氣氛，進行摻雜雜質的再分布退火，退火溫度范圍:600-1100°C，退火時間范圍:
1-500分鐘，氣氛:惰性氣體(比如氮氣)、氧氣的單一或者混合氣體，退火爐的選擇:管式擴散爐或者RTP快速熱退火爐；在退火的過程中，修復注入后的損失和進行雜質再分布，根據摻雜雜質在半掩膜層的擴散系數不同，形成選擇性的分區摻雜。半掩膜層厚范圍是IO-1OOnmo
[0010]進一步的，所述步驟I) 一 2)中分別在硅片的雙面進行相同工藝處理，再進行步驟3)晶硅電池的某一面(既可以正面的，也可以是背面的或者此面(既可以正面的，也可以是背面的)的特定區域進行一種摻雜類型的離子注入摻雜；在另一面或者此面的特定區域進行與第一面相反摻雜類型的離子注入摻雜。
[0011]此半掩膜材料的選擇和最終所需要獲得的選擇性摻雜的輕摻雜的濃度有關系，要通過配合“半掩膜”材料膜層(摻雜元素在其內部的擴散系數以及和在硅中的擴散系數的比較)，獲得該材料膜層的工藝和厚度控制、離子注入摻雜中的工藝參數控制、高溫退火再分布中的工藝參數控制來進行整體的協調性制備；“半掩膜”材料膜層的其它性質如折射率、厚度、致密性和均勻性、材料的高溫熱力學動力學穩定性、雜質在硅和該半掩膜材料中的擴散系數亦需要考慮；半掩膜材料制備工藝的選擇需要依據上述；
[0012]半掩膜層的生長也可以在硅材料表面織構化處理工藝之后；2)對硅片的某一面(既可以正面，也可以是背面)或者某一面(既可以正面，也可以是背面)的特定區域進行圖案化刻蝕處理，形成所需要的選擇性摻雜圖案:刻蝕處理后的圖案區將會形成重摻雜區；刻蝕處理后的圖案區域形成重摻雜區；可以利用激光消融刻蝕或者化學刻蝕或者等離子刻蝕的方法，但不限于此；這個圖案根據實際的電池結構需要可以是以線條狀為子單元的排布，梳子狀嵌套排布或者以圓形或矩形為子單元的點陣排布等等，但不限于此。
[0013]摻雜圖案參數:子單元的排布形狀設計:柵線式的線狀排布，梳子狀嵌套排布，矩陣或菱形的點陣排布；子單元的形狀:柵線，圓形或矩形；子單元的線寬、子單元的間距(選擇性分區摻雜面積百分比):根據電池結構設計的實際需要和工藝技術能達到的精度來進行綜合設計；
[0014]3)根據電池結構的設計需要，在硅片的另一面或者與該面的特定區域進行與襯底相同摻雜類型或者相反摻雜類型的離子注入摻雜；摻雜指相同摻雜類型或者相反摻雜類型的尚子。
[0015]離子注入摻雜的參數:離子注入工藝參數(工作電流范圍、能量范圍、劑量范圍):根據電池結構需要，半掩膜材料和厚度、離子注入工藝參數來協調綜合優化設計；離子注入雜質種類:施主摻雜(PH3，AsH3等)，受主摻雜(BF3，B2H6等)；
[0016]4)退火:放置到高溫管式擴散爐或者RTP快速熱退火爐中，通過選擇合適的退火溫度、時間、氣氛，進行摻雜雜質的再分布退火。退火溫度范圍:600-1100°C，退火時間范圍:
1-500分鐘，氣氛:惰性氣體、氧氣的之一或者混合氣體，退火爐的選擇:管式擴散爐或者RTP快速熱退火爐，但不限于此；
[0017]在退火的過程中，修復注入后的損失和進行雜質再分布，根據摻雜雜質在半掩膜層的擴散系數不同，形成選擇性的分區摻雜。
[0018]進一步，所述步驟I)一 2)中分別在硅片的雙面進行相同工藝處理，再進行步驟3)硅片的第一面或者此面的特定區域進行一種摻雜類型的離子注入摻雜；在另一面或者此面的特定區域進行與第一面相反摻雜類型的離子注入摻雜。
[0019]高溫(擴散)退火工藝參數(氣氛:溫度:時間):根據電池結構需要，半掩膜材料和厚度、離子注入工藝參數來協調綜合優化設計；可在高溫退火中生長成一定厚度的氧化硅作為表面鈍化層。表面鈍化層厚度根據工藝需要為2 - 25納米。
[0020]以上1-4)步就是本發明所涉及的形成選擇性分區摻雜的具體方法，后續則可以根據不同電池結構的需求，配合實施不同的工藝步驟，尤其是可以形成如背接觸IBC電池、雙面電池、PERL/PERT電池等高效電池結構。本發明所涉及的方法可以不僅僅適合于單晶硅襯底，也同樣適合于類單晶，多晶襯底。
[0021]本發明“半掩膜”材料可以利用熱生長、CVD、PVD,或者Spray on or spin on、以及化學生長法來獲得，形成一定厚度的SiOX、SiOXNy、SiNX或TiOx作為分區摻雜的半掩膜，但不限于此。選擇性摻雜前的圖案化處理步驟用于獲得所需要的選擇性摻雜圖案，可以利用激光消融刻蝕或者化學刻蝕或者等離子干法刻蝕的方法，但不限于此。半掩蔽材料膜層厚度為10-50nm。
[0022]半掩膜材料利用熱生長、PVD、CVD、ALD或者Spray on or spin on (所有沉積半掩膜層的方法均可以使用)以及化學凝膠生長法來獲得，形成一定厚度的SiOx、SiOxNy, SiNx或TiOx作為分區摻雜的半掩膜，半掩膜層厚10-50nm。
[0023]可用于制備背接觸IBC電池、雙面電池、PERL/PERT電池，硅片為單晶硅、類單晶或多晶娃材料。
[0024]利用激光消融技術實現這種分區摻雜的圖案化處理，采用532nm的皮秒激光器(Nd:YV04,，脈沖小于<15ps，最大平均功率15W，脈沖重復頻率200-1000kHz，對Si02進行刻蝕圖案化。
[0025]或利用化學刻蝕技術:利用絲網印刷腐蝕性的衆料或Inkjet or Aerosol Jetprinting印刷腐蝕性漿料或墨水，進行化學刻蝕，在化學刻蝕之后，對硅片表面進行清洗以去除表面的殘余化學漿料。
[0026]在已經經過圖案化處理的區域經過離子注入和高溫退火后會形成重摻雜，這些區域在后續作為金屬化步驟的金屬接觸區；未經過圖案化的區域，由于半掩膜材料類型&厚度、離子注入工藝參數、共退火的工藝參數整體設計，離子注入的摻雜在半掩膜的阻擋作用下，在后續高溫退火中會形成輕摻雜區域；
[0027]值得強調的是，輕重摻雜的分區會在后續的生長或沉積鈍化層時候會具有不同的表面生長速率，從而在不同的分區摻雜區域獲得不同的鈍化層厚度，這使得后續的金屬化工藝采用并具有自對準的技術。
[0028]本發明中所選擇的用于離子注入掩蔽的“半掩膜”材料，需要具有良好的高溫熱力學和動力學穩定性，優選的選用SiOx、SiOxNy, SiNx或TiOx等單層膜材料或者疊層膜材料或者復合膜材料來作為離子注入摻雜和高溫退火的“半掩膜”材料，也可以化學組分漸變的材料。但不限于此。
[0029]本發明的方法的有益效果:本發明通過生長或沉積的方法獲得一層一定厚度的均勻的“半掩膜”，預先對硅片表面進行圖案化處理，在離子注入的摻雜經過高溫退火再分布的過程中，利用摻雜元素在硅和“半掩膜”材料中的擴散系數不同，通過“半掩膜”的工藝和厚度控制、離子注入摻雜中的工藝參數控制、高溫退火再分布中的工藝參數控制可以實現在金屬接觸區域形成重摻雜，非接觸區域形成輕摻雜的選擇性分區摻雜的結分布。這樣可以對于形成某一種摻雜類型的發射結(比如硼或者磷)只需要一次離子注入，也極大程度的減小了離子注入中的摻雜劑的浪費，可以降低生產制造成本，提高生產產量。采用本發明的半掩膜法一次離子注入形成選擇性摻雜的技術，就可以避免現有摻雜方法的浪費，降低了生產的成本。
[0030]此外直接在硅襯底上進行離子注入摻雜，還會產生溝道效應，這會對電池器件的性能有負面作用。采用本發明的方法中，對離子注入前對通過沉積一層非晶層的半掩膜材料來對硅片表面實現預非晶化處理的作用，從而能極大程度的減弱或防止溝道效應。通過半掩膜材料的厚度控制，在實現分區摻雜的同時也能極大程度的“緩沖、減弱”離子注入工藝對硅襯底造成的損傷。通過預非晶化表面半掩膜材料處理，可以極大程度減小或避免離子注入中產生的溝道效應。
[0031 ] 特別的，通過半掩膜材料的厚度控制，在硼注入摻雜和退火中，利用了硼在硅/氧化硅界面的分凝系數不同(S1-Si02界面，硼的分凝系數是3:10)，可以極大程度的分凝硅表面的硼硅化合物(富硼層)，從而進一步的減小非金屬接觸區的表面濃度，提高摻雜結的質量。
[0032]特別的，通過半掩膜材料的厚度控制，可以在硅基體的兩面和四周都得到掩膜層材料，起到非常好的N、P摻雜區域隔離的作用，節省了后續的單獨的N、P摻雜區域隔離的步驟。實現選擇性的摻雜，可以實現自對準的金屬化技術。
[0033]采用本發明方法可以根據不同電池結構的需求，配合實施不同的工藝步驟，可以形成如背接觸IBC電池、雙面電池、PERL/PERT電池等高效電池結構。本發明不僅適合于單晶硅襯底，也同樣適合于類單晶，多晶襯底。
【專利附圖】
【附圖說明】[0034]圖1為背接觸電池即高效交指式背接觸(IBC)太陽電池結構圖；
[0035]圖2為雙面電池結構圖；
[0036]圖3為PERL&PERT電池結構圖；
[0037]圖4 一 I至圖4 一 5為生長或沉積半掩膜材料摻雜并制備成電池的實施流程示意圖；正面選擇性摻雜生長，
[0038]其中:圖4 一 I生長或沉積半掩膜材料；
[0039]圖4 一 2半掩膜材料圖案化處理；
[0040]圖4 一 3半掩膜離子注入選擇性摻雜，如摻磷；
[0041]圖4 — 4高溫退火形成N+和N++的選擇性摻雜；
[0042]圖4 一 5化學腐蝕后(去掉掩膜后)的最終圖形；背面選擇性摻雜生長完全同圖4。
[0043]圖5 — I雙面電池的工藝流程，經半掩膜材料圖案化處理后；雙面半掩膜離子注入選擇性，分別摻雜磷和硼；為生長或沉積半掩膜材料摻雜的實施例；正面選擇性摻雜圖示/背面選擇性摻雜圖示/雙面選擇性
[0044]圖5 — 2雙面電池的一種成品示意圖。
[0045]圖6 — I背接觸電池N — Si的先進行磷注入，51是離子注入的掩膜基板；
[0046]圖6 — 2背接觸電池N — Si的同一面再進行硼注入，51是離子注入的掩膜基板；
[0047]圖6 — 3本發明背接觸電池成品的示意圖，具有選擇性摻雜。
【具體實施方式】
[0048]以下結合附圖對本發明進一步說明:如圖所示，背面金屬電極1、氧化硅2、P型襯底3、氧化硅4、正面金屬電極5、氮化硅6 ;背面反射11、點接觸12、背面柵線13、N型襯底14、柵線15 ;鈍化發射區和背面局部擴散電池(PERL)，鈍化發射區和背面局部擴散電池(peri)在perc電池的背面接觸點下增加一個富硼元素的擴散層，以減小金屬接觸電阻。
[0049]1.利用該方法實現選擇性摻雜的具體實施:根據
【發明內容】
可以有更詳細的描述:
[0050]實施例1:1 一 I)晶體硅片為n型單晶襯底或n型多晶硅襯底，其厚度為100?250 u m ；
[0051]1- 2)直接利用熱生長或者PVD獲得單面或雙面的“半掩蔽”的材料膜層厚度為10-50nm,包括:氧化娃、氮氧化娃、氮化娃等。
[0052]熱生長是熱氧化技術，氧化的溫度選擇875_950°C之間，氧化的時間選擇10_40分鐘。在硅片的單面或正背面同時獲得一層10-50nm的氧化層。
[0053]CVD 方法生長包括 PECVD/APCVD/LPCVD 等方法沉積 SiOxNy、SiNx 或 TiOx，PVD 基本方法包括真空蒸發、濺射、離子鍍等:如磁控濺射在真空環境下，通過電壓和磁場的共同作用，以被離化的惰性氣體離子對靶材進行轟擊，致使靶材以離子、原子或分子的形式被彈出并沉積在基件上形成薄膜；祀材采用氮SiOxNy、SiNx或TiOx,在娃片的單面或正背面同時獲得一層10-50nm的靶材材料“半掩蔽”薄膜；用其它方法亦可生長上述“半掩蔽”薄膜；“半掩蔽”的材料膜層的生長也可以在硅材料表面織構化處理工藝之后；
[0054]1- 3)利用激光消融技術或者化學刻蝕技術或者等離子刻蝕技術，硅片的一面或正面和背面的分區摻雜前均進行圖案化處理。
[0055]激光消融技術實現這種分區摻雜的圖案化處理，比如采用532nm的皮秒激光器(Nd: YV04，，脈沖小于<15ps，最大平均功率15W，脈沖重復頻率200_1000kHz)，對Si02進行刻蝕圖案化。
[0056]典型的硅片的重摻雜區采用柵線的線狀分布，柵線的寬度范圍是50-300um，子單元之間的間距是1000um-2000um范圍；激光消融技術之后可以利用1_2%的堿溶液對損傷層進行處理。
[0057]化學刻蝕技術:利用絲網印刷腐蝕性的衆料，或Inkjet or Aerosol Jetprinting印刷腐蝕性漿料或墨水，來進行化學刻蝕，這種漿料或者墨水一般含有腐蝕性的酸性離子(比如氟離子或者磷酸根等，但不限于此)和有機物的混合物。在化學刻蝕方法之后，需要對硅片表面進行清洗以去除表面的殘余化學漿料，這種清洗溶液一般可以采用SC1/SC2清洗液，在70-75度左右的條件下清洗1-5分鐘左右。
[0058]1- 4)離子注入進行摻雜
[0059]采用BF3或者B2H6作為離子源，經過離子源經過離化，加速，質量分析、聚焦等步驟，以偏離靶片垂直方向0°~7°進行P型注入摻雜，離子注入能量為l_50KeV，注入劑量為1E14~8E15cm-2 ;在預先沉積的掩膜材料上，已經進行圖案化的區域，離子注入直接摻雜在硅襯底表面，未進行圖案化區域的離子注入摻雜在了半掩膜材料上。其它離子注入的方法(如N型摻雜，PH3 or AsH3)類同上述，亦可以雙面注入離子摻雜。
[0060]1- 5)將經過摻雜的硅片，放置到高溫管式擴散爐中在惰性氣體、氧氣的單一或者混合氣氛下進行高溫退火，經過高溫退火過程，完成摻雜雜質離子注入損傷層修復、摻雜雜質的激活。經過這步高溫退火，硅片一面或雙面形成選擇性的分區摻雜。可選的，可在高溫退火中生長成一定厚度的氧化硅作為表面鈍化層。表面鈍化層厚度根據工藝需要為3 -15納米。
[0061]i1.下面例舉利用該方法制備幾種晶體硅高效電池的實例。
[0062]實施例2.背接觸(IBC)電池的制作工藝流程
[0063]2 -1)硅基體的選擇
[0064]典型的晶體硅基體為n型單晶襯底，其電阻率0.5~5Q ? cm，其厚度為100~200 u m,但不限于此；亦可用多晶娃基體。
[0065]2 - 2)表面織構化，包括正面絨面和背面拋光光學形貌的形成
[0066]硅片前表面織構化可采用濕法化學腐蝕，如使用各類酸性溶液、堿性溶液和有機溶劑等來實現；或通過干法刻蝕，如反應離子刻蝕(RIE)、激光刻蝕等方法，但不限于此。
[0067]常用的堿性溶液例如:氫氧化鈉，氫氧化鉀和乙二胺等。例如對于單晶硅基體，可以采用氫氧化鈉溶液的一般為濃度約重量百分含量約為0.5-5%，腐蝕溫度為70-90°C來進行各向異性的表面織構化。優選的，為獲得均勻的絨面金字塔，還可以在溶液中酌量添加醇類(例如乙醇和異丙醇)等作為絡合劑。再如對于多晶硅基體，可以采用在硝酸、氫氟酸和去離子水的體積比為I~2:0.5~1:1的混合溶液中，在0~15°C的條件下進行各向同性的表面織構化。
[0068]硅片背表面的拋光處理采用濕法化學或者機械方法，但不限于此，例如對于單晶娃或多晶娃基體，既可以米用氫氧化鈉溶液的一般為濃度約重量百分含量約為0.5-5%,腐蝕溫度為85--100°C來進行拋光腐蝕。也可以采用在硝酸、氫氟酸和去離子水的體積比為I~2:0.5~1:1的混合溶液中,在0~15°C的條件下進行拋光腐蝕。[0069]2 - 3)利用CVD法沉積一定厚度的在硅片背表面的“半掩蔽”的材料膜層即半掩
膜，比如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等。
[0070]具體的，此處采用APCVD技術沉積Si02，反應氣體是硅烷和氧氣，溫度是300-500度，折射率1.46，本例控制在厚度30-50nm。半掩膜氮氧化硅等也可以厚至50_100nm。
[0071]2 - 4)利用激光消融技術或者化學刻蝕技術或者等離子刻蝕技術，對電池背面實施分區摻雜前的圖案化處理，也即交疊分布的背面N、P摻雜圖形。
[0072]選擇性分區摻雜的圖案:子單元的排布形狀設計采用柵線的線狀排布，P區摻雜和N區摻雜采用像梳子那樣相互嵌套的方式。
[0073]P區的子單元柵線的寬度范圍是250um_500um (其中重摻雜的分區寬度是50-75um),子單元之間的間距是500-1500um之間；N區的子單元柵線的寬度范圍是75um-200um (其中重摻雜的分區是50um左右)，子單元之間的間距是500um-1500um之間。
[0074]具體采用激光消融技術來實現這種分區摻雜的圖案化處理，典型的，可以采用532nm的皮秒激光器(Nd:YV04，，脈沖小于15ps，最大平均功率15W，脈沖重復頻率200-1000kHz)，對SiOx進行刻蝕圖案化。優選的，激光技術之后可以利用1-2%的堿溶液對損傷層進行處理。
[0075]或可以利用絲網印刷腐蝕性的衆料，或Inkjet or Aerosol Jet printing印刷腐蝕性漿料或墨水，來進行化學刻蝕，這種漿料或者墨水一般含有腐蝕性的酸性離子(比如氟離子或者磷酸根等)和有機物的混合物。在化學刻蝕方法之后，需要對硅片表面進行清洗以去除表面的殘余化學漿料，這種清洗溶液一般可以采用SC1/SC2清洗液，在70-75度左右的條件下清洗1_5分鐘左右。
[0076]2 - 5)利用離子注入技術對電池背面進行P型摻雜，其中在背面待進行的N型摻雜區域用離子注入的工藝掩膜版進行掩蔽處理。
[0077]采用BF3或者B2H6作為離子源，經過離子源經過離化，加速，質量分析、聚焦等步驟，以偏離靶片垂直方向0°?7°進行P型注入摻雜，離子注入能量為l_50KeV，注入劑量為 1E14 ?8E15cnT2 ；
[0078]在預先沉積的半掩膜材料上，已經進行圖案化的區域，離子注入直接摻雜在硅襯底表面，未進行圖案化區域的離子注入摻雜在了半掩膜材料上。
[0079]利用離子注入技術對電池背面進行N型摻雜，其中在背面已經進行的P型摻雜區域用離子注入的工藝掩膜版進行掩蔽處理。
[0080]采用PH3作為離子源，經過離子源經過離化，加速，質量分析、聚焦等步驟，以偏離靶片垂直方向0°?7°進行N型注入摻雜，離子注入能量為l-50KeV，注入劑量為1E14?8E15cm2 ；
[0081]在預先沉積的半掩膜材料上，已經進行圖案化的區域，離子注入直接摻雜在硅襯底表面，未進行圖案化區域的離子注入摻雜在了半掩膜材料上。
[0082]2-6)利用離子注入技術對電池正面實施N型摻雜；
[0083]采用PH3作為離子源，經過離子源經過離化，加速，質量分析、聚焦等步驟，以偏離靶片垂直方向0°?7°進行N型注入摻雜，離子注入能量為l-50KeV，注入劑量為1E14?8E15cm2 ；
[0084]2 - 7)將經過兩種導電類型摻雜的硅片，放置到高溫管式擴散爐中在氮氣和氧氣的氣氛下進行高溫退火，經過高溫退火過程，同時完成兩種摻雜雜質的離子注入損傷層修復、摻雜雜質的激活。可選的，可以在高溫退火中生長成一定厚度的氧化硅作為表面鈍化層。經過這步高溫退火，電池的正面和背面都形成了選擇性的分區摻雜。
[0085]放到高溫管式擴散爐中在氮氣和氧氣的環境下，通過選擇合適的退火溫度、時間、氣氛，進行摻雜雜質的再分布退火，在已經經過圖案化處理的區域經過離子注入和高溫退火后會形成重摻雜，這些區域在后續作為金屬化步驟的金屬接觸區；未經過圖案化的區域，由于半掩膜Si0x&厚度、離子注入工藝參數、共退火的工藝參數整體設計，離子注入的摻雜在半掩膜的阻擋作用下，在后續高溫退火中會形成輕摻雜區域；值得強調的是，輕重摻雜的分區會在后續的生長或沉積鈍化層時候具有不同的表面生長速率，從而在不同的分區摻雜區域獲得不同的鈍化層厚度，這使得后續的金屬化工藝具有自對準的技術。
[0086]具體實施的工藝參數如下:進爐的溫度采用600度，升溫到950度-1100度之間的某一個溫度值，升溫速率是7-15度/分鐘，通氮氣進行退火，在這個期間可以對離子注入的損失層進行修復和雜質的再分布(尤其是N型摻雜);隨后在950-1100度的某一個溫度值進行恒溫退火，通氮氣，時間是10-30分鐘，期間可以繼續進行離子注入損失層的修復和雜質的再分布；然后，可選的氣體切換至氧氣或者氧氣&氮氣混合氣體，進行高溫氧化，時間是
2-10分鐘，可以在硅片的正背表面獲得一層5-20nm的氧化層，這層氧化層可以作為正面和背面的摻雜結的鈍化層；隨后以氮氣為氣氛進行降溫退火至700-800度左右，降溫速率是5-10度/分鐘，出爐結束高溫熱處理。
[0087]經過這步高溫共退火，形成了背面的選擇性的分區P型和N型摻雜以及正面的均勻的N區摻雜。
[0088]其中背面P區的重摻雜的方塊電阻在范圍為20-50 Q/ □，結深在0.75-1.5um之間范圍，P區輕摻雜的方塊電阻范圍在60-120 Q / □，結深在0.3-0.6um之間。
[0089]背面N區重摻雜的方塊電阻在范圍為20-50 Q/ □，結深在0.75-1.5um之間范圍，N區輕摻雜的方塊電阻范圍在60-120 Q/ □,結深在0.3-0.6um之間。
[0090]正面N區均勻摻雜的方塊電阻在范圍為50-100 Q/ □，結深在0.3-0.75um之間。
[0091]2 - 8)在電池的正面沉積減反射膜層，可以是CVD或者PVD的SiNx、SiOxNy或者TiOx,但不限于此。
[0092]例如采用PECVD技術(可以是直接法或間接法等離子體)，以氨氣(NH3)和硅烷(SiH4)為反應氣體，工作溫度在300-500度條件下，沉積氮化硅(SiNx:H)，折射率2.0-2.1，厚度在60-70nm。
[0093]也可以采用APCVD或者PVD技術沉積Ti02，折射率2.3-2.35，厚度在50_60nm。
[0094]2 — 9)在電池的背面沉積鈍化層
[0095]正面鈍化層的選擇，可以是現有常用的各種單層膜材料、疊層膜材料或者復合膜材料。單層材料如:SiNx或SiOx等；疊層材料如:SiNx/Si02, SiNx/SiOx等；復合膜材料如SiOxNy, AlxTiyOzSiCxNy等。背面鈍化層的選擇同上。
[0096]需要指出，很多介質層往往兼起著鈍化和減反射的作用，鈍化膜的選擇和減反射膜的選擇是相關聯的密不可分的.背面鈍化層材料的選擇也要兼顧獲得背面的高反射率，達到“陷光效果”。
[0097]具體采用PECVD技術(可以是直接法或間接法等離子體)，以氨氣(NH3)和硅烷(SiH4)為反應氣體，工作溫度在300-500度條件下，沉積氮化硅(SiNx:H)，折射率2.0-2.1，厚度在70-90nm ;或者，也可以采用原子層沉積技術或PECVD技術的在電池背面沉積a-A1203材料，原子層沉積技術的反應源是三甲基鋁和水(或臭氧)[如果是PECVD技術，則反應源是三甲基鋁和笑氣(N20)]，溫度是200-400度條件。折射率在1.6-1.7，厚度在，5-20nm，然后再繼續沉積一層PECVD SiNx,折射率2.0-2.1，厚度在70_90nm。
[0098]2 - 10)背面金屬化技術
[0099]a.利用PVD或者電鍍技術的后端金屬化.[0100](I).金屬化步驟前的介質開槽
[0101]在背面金屬化步驟前，需要對鈍化層進行開槽，獲得設計所需圖案，實現的方法可以是激光開槽，也可以是絲網印刷或Inkjet/Aerosol Jet printing腐蝕性衆料開槽，但不局限與此。
[0102]金屬化前圖案化處理中，圖案的子單元的軸心線必須要和背面P型、N區重摻雜圖形的子單元的軸心線重合，子單元的圖案可以選擇細柵線的形狀或點陣狀，但不限于此。這里具體的選擇細柵線作為子單元，其中P區金屬化的線寬是30-70um，N區金屬化的線寬是25-50um ;采用激光消融技術來實現這種分區摻雜的圖案化處理，典型的可以用532nm的皮秒激光器(Nd:YV04 ，脈沖小于<15ps，最大平均功率15W，脈沖重復頻率200-1000kHz)，對Si02進行刻蝕圖案化，線寬10-50um。激光消融處理之后可以利用1_2%的堿溶液對損傷層進行處理。
[0103](2).金屬化，首先，利用PVD技術沉積第一層金屬，優先選鋁，但不局限于鋁.其主要作用是形成金屬半導體歐姆接觸，同時兼起到背反射器作用。金屬Al的功函數既適合作為P型摻雜也適合作為N型摻雜的金屬-半導體歐姆接觸，同時鋁也有良好的電導率。
[0104]然后沉積第二層TiW或TiN作為金屬和雜質的擴散阻擋層，對于這層擴散阻擋層需要對金屬和雜質有很好的擴散阻特性，具有低的歐姆接觸電阻和良好的電導率，在半導體和金屬間或金屬與金屬間具有良好的附著性能，還要具有高溫穩定性。作為可選的材料包括但不局限于，TiW、TiN、WN或者T1、W、Ta、Mo、Pt等金屬，綜合來講TiW和TiN更合適
Skh ?
[0105](3).緊接著，作為電鍍的基底層，這層金屬的可選方案是銅或銀，但不局限于此.相比較與銀，銅具有更好的電導率，并且成本上更具有優勢，但銅在硅中的擴散系數更大，在空氣中更容易被氧化。由于種子層中設計了第二層的擴散阻擋層，因此綜合而言，銅成為電鍍基底層的首選。
[0106](4).PVD沉積歐姆接觸金屬種子層/擴散阻擋層/導電性能改善層之后，需要對其圖案化處理以去除掉不需要金屬化區域被沉積的金屬，或者最終的金屬化圖案:利用絲網印刷技術印刷一層保護漿料，保護金屬化區域.然后利用化學溶液刻蝕去除掉未保護的金屬種子層。這層保護性漿料應能抵抗住化學刻蝕溶液的作用，所選的刻蝕溶液也要對金屬種子層下面的鈍化層刻蝕能力很小(即對金屬種子層和其下方的鈍化層有良好的選擇比)。然后，清洗掉保護性漿料，所選溶液也應該不和鈍化層反應.防止破壞鈍化效果。
[0107](5).進行退火來形成金屬半導體的歐姆接觸。可以采用管式爐退火,300度-500度左右，氣氛是FGA退火或氮氣退火，時間是10-60分鐘。也可以是平面傳送帶式的RTP快速熱退火設備，顯示的峰值溫度700-730度(真實的峰值溫度要確保小于577度)，時間2_4秒鐘，氣氛是壓縮空氣。
[0108](6).最后，利用電鍍技術在種子層金屬上進行電鍍銅+錫或銀，可以采用化學鍍，也可以采用光致誘導電鍍。電鍍層應獲得足夠的厚度(比如10-30um的銅+5-10um的錫)以改善電導，從而降低串聯電阻。
[0109]b.絲網印刷技術的金屬化和共燒結
[0110]背面金屬化步驟，采用較低成本的絲網印刷方法。N區BSF的電極接觸漿料采用銀漿，印刷線寬在40-75um之間，P區Emitter的電極接觸漿料采用銀鋁漿，印刷線寬在40-75um之間，印刷的高寬比要盡可能大以提高電導能力。絲網印刷電極后需要對電極烘干，可用燒結爐或烘箱來完成，烘箱的烘干條件是溫度150度左右時間20-30分鐘，燒結爐烘干條件是峰值溫度300-350度，2-3分鐘。最后，根據N區和P區的漿料性質，選擇合適的燒結溫度進行共燒結，獲得盡可能小的接觸電阻和盡可能高的并聯電阻(盡可能低的結分流)，典型的工藝條件是共燒結溫度范圍峰值溫度850-900度(真實的峰值溫度在700-750度之間)，時間是2-4秒，氣氛是壓縮空氣。
[0111]需要指出，由于本發明中在背面N、P區形成的是選擇性分區摻雜，接觸區的重摻雜會使得其具有更小的歐姆接觸。在利用絲網印刷技術進行金屬化的時候，由于不同的分區摻雜區域，介質層的沉積或生長速率不同從而導致分區摻雜的厚度不同，因而在外觀上有所差別，可以形成自對準的金屬化技術。至此形成背接觸(IBC)電池結構。
[0112]實施例3.雙面電池的制作流程(N型或P型)
[0113]3 — I)硅基體的選擇
[0114]晶體硅基體為n型或p型單晶襯底，其電阻率為0.5~5Q ? cm，其厚度為100~200 u m,也可以用多晶娃基 體；
[0115]3 - 2)表面織構化，包括正面絨面和背面拋光光學形貌的形成
[0116]硅片前表面織構化可采用濕法化學腐蝕，如使用各類酸性溶液、堿性溶液和有機溶劑等來實現；或通過干法刻蝕，如反應離子刻蝕(RIE)、激光刻蝕等方法。常用的堿性溶液采用:氫氧化鈉，氫氧化鉀和乙二胺等。
[0117]對于單晶硅基體，采用氫氧化鈉溶液時，濃度的重量百分含量約為0.5-5%，腐蝕溫度為70-90°C，來進行各向異性的表面織構化。為獲得均勻的絨面金字塔，還可以在溶液中酌量添加醇類(例如乙醇和異丙醇)等作為絡合劑。
[0118]對于多晶硅基體，采用在硝酸、氫氟酸和去離子水的體積比為I~2:0.5~1:1的混合溶液中，在0~15°C的條件下進行各向同性的表面織構化。
[0119]硅片背表面的拋光處理采用濕法化學或者機械方法:對于單晶硅或多晶硅基體，既可以采用氫氧化鈉溶液的一般為濃度約重量百分含量約為0.5-5%，腐蝕溫度為85--100°C來進行拋光腐蝕。也可以采用在硝酸、氫氟酸和去離子水的體積比為I~2:0.5~1:1的混合溶液中，在0~15°C的條件下進行拋光腐蝕。
[0120]3 - 3)利用熱生長或者沉積或者PVD獲得雙面的“半掩蔽”的材料膜層，包括:氧
化硅、氮氧化硅、氮化硅等。
[0121]采用熱氧化技術，氧化的溫度可以選擇875-950度之間，氧化的時間選擇10-40分鐘。經過高溫氧化，可以在電池的正背面同時獲得一層10-50nm的氧化層。
[0122]3 - 4)利用激光消融技術或者化學刻蝕技術或者等離子刻蝕技術，或者電池正面和背面的分區摻雜前的圖案化處理。
[0123]選擇性分區摻雜的圖案:電池背面的重摻雜的P區的子單元采用柵線的線狀分布，柵線的寬度范圍是100-300um，子單元之間的間距是1000um-2000um范圍；電池正面的N區的的子單元采用柵線形狀設計，柵線的寬度范圍是100-300um，子單元之間的間距是1000um-2000um范圍。可選的，激光技術之后可以利用1_2%的堿溶液對損傷層進行處理。
[0124]采用激光消融技術同實施例1。采用化學刻蝕技術亦同實施例1。
[0125]3 - 5)離子注入對正面背面實施摻雜
[0126]對硅片的背表面實施P型摻雜，在半掩膜的作用下形成分區摻雜。
[0127]采用BF3或者B2H6作為離子源，同實施例1。
[0128]對硅片的前表面實施N型摻雜，在半掩膜的作用下形成分區摻雜。
[0129]采用PH3作為離子源，經過離子源經過離化，加速，質量分析、聚焦等步驟，以偏離靶片垂直方向0°?7°進行N型注入摻雜，離子注入能量為l-50KeV，注入劑量為1E14?8E15cm-2 ;在預先沉積的掩膜材料上，已經進行圖案化的區域，離子注入直接摻雜在硅襯底表面，未進行圖案化區域的離子注入摻雜在了半掩膜材料上。
[0130]3 - 6)高溫退火:將經過兩種導電類型摻雜的硅片，放置到高溫管式擴散爐中在氮氣和氧氣的氣氛下進行高溫退火，經過高溫退火過程，同時完成兩種摻雜雜質的離子注入損傷層修復、摻雜雜質的激活。可以在高溫退火中生長成一定厚度的氧化硅作為表面鈍化層。表面鈍化層厚度根據工藝需要為2 — 25納米。經過這步高溫退火，電池的正面和背面都形成了選擇性的分區摻雜。
[0131 ] 放到高溫管式擴散爐中在氮氣和氧氣的環境下，通過選擇合適的退火溫度、時間、氣氛，進行摻雜雜質的再分布退火，在已經經過圖案化處理的區域經過離子注入和高溫退火后會形成重摻雜，這些區域在后續作為金屬化步驟的金屬接觸區；未經過圖案化的區域，由于半掩膜Si0x&厚度、離子注入工藝參數、共退火的工藝參數整體設計，離子注入的摻雜在半掩膜的阻擋作用下，在后續高溫退火中會形成輕摻雜區域；值得強調的是，輕重摻雜的分區會在后續的生長或沉積鈍化層時候具有不同的表面生長速率，從而在不同的分區摻雜區域獲得不同的鈍化層厚度，這使得后續的金屬化工藝具有自對準的技術。
[0132]高溫退火具體同實施例2，其中:正面N區重摻雜的方塊電阻在范圍為20-50 Q/ □，結深在0.75-1.5um之間范圍，N區輕摻雜的方塊電阻范圍在60-120Q/ □，結深在0.3-0.6um之間。
[0133]3 - 7)在電池的正面沉積減反射膜層，可以是CVD或者PVD的SiNxSiOxNy或者TiOx,但不局限于此。
[0134]采用PECVD技術(可以是直接法或間接法等離子體)，以氨氣(NH3)和硅烷(SiH4)為反應氣體，工作溫度在300-500度條件下，沉積氮化硅(SiNx = H)，折射率2.0-2.1，厚度在 60_70nm。
[0135]又如采用APCVD或者PVD技術沉積Ti02，折射率2.3-2.35，厚度在50_60nm。
[0136]3-8)在電池的背面沉積鈍化層
[0137]具體方案舉例:可以采用PECVD技術在電池背面沉積SiOxNy材料(可以是直接法或間接法等離子體)，以氨氣(NH3)、笑氣(N20)和硅烷(SiH4)為反應氣體，工作溫度在300-500度條件下，折射率2.0-2.1，厚度在70-100nm ；[0138]或者，也可以采用原子層沉積技術或PECVD技術的在電池背面沉積a_A1203材料，原子層沉積技術的反應源是三甲基鋁和水(或臭氧)[如果是PECVD技術，則反應源是三甲基鋁和笑氣(N20)]，溫度是200-400度條件，折射率在1.6-1.7，厚度在5_20nm，然后再繼續沉積一層PECVD SiNx,折射率2.0-2.1，厚度在70_90nm。
[0139]3-9)正面和背面的金屬化
[0140]絲網印刷:電池正面的N型發射結的接觸漿料采用銀漿，印刷線寬在40-75um之間，電池背面的P型發射結的極接觸漿料采用銀鋁漿，印刷線寬在40-75um之間，印刷的高寬比要盡可能大以提高電導能力。絲網印刷電極后需要對電極烘干，可用燒結爐或烘箱來完成，烘箱的烘干條件是溫度150度左右時間20-30分鐘，燒結爐烘干條件是峰值溫度300-350度，2-3分鐘。最后，根據N區和P區的漿料性質，選擇合適的燒結溫度進行共燒結，獲得盡可能小的接觸電阻和盡可能高的并聯電阻(盡可能低的結分流)，典型的工藝條件是共燒結溫度范圍峰值溫度850-900度(真實的峰值溫度在700-750度之間)，時間是
2-4 秒。
[0141]需要指出，由于本發明中在背面N、P區形成的是選擇性分區摻雜，接觸區的重摻雜會使得其具有更小的歐姆接觸。在利用絲網印刷技術進行金屬化的時候，由于不同的分區摻雜區域，介質層的沉積或生長速率不同從而導致分區摻雜的厚度不同，因而在外觀上有所差別，可以形成自對準的金屬化技術。
[0142]至此N型或P型雙面電池的制備全部完成，需要指出的是對于N型雙面電池，也同樣可以將硼結設置在硅襯底材料的正表面，磷結設置在背表面，此處不再詳述。
[0143]實施例4、PERL或者PERT電池結構流程，這里以P型的PERL電池結構為例
[0144]4 — I)硅基體的選擇
[0145]晶體硅基體為p型單晶襯底，其電阻率為0.5~5Q --!!，其厚度為100~200iim，
但不限于此；多晶硅基體亦可。
[0146]4 - 2)表面織構化，包括正面絨面和背面拋光光學形貌的形成，同實施例3。
[0147]4 - 3)利用CVD法沉積一定厚度的在硅片背表面的“半掩蔽”的材料膜層，比如氧
化硅、氮氧化硅、氮化硅等。
[0148]具體的采用PECVD技術在電池背面沉積SiOxNy材料(可以是直接法或間接法等離子體)，以氨氣(NH3)、笑氣(N20)和硅烷(SiH4)為反應氣體，工作溫度在300-500度條件下，折射率1.45-2.1之間，厚度90-130nm.，這里選擇的厚度比較厚，是需要在后續的離子注入+高溫退火后完全擋住摻雜的擴散，以使得僅僅在金屬接觸處獲得重摻雜。
[0149]4 - 4)利用激光消融技術或者化學刻蝕技術或者等離子刻蝕技術，或者電池背面的分區摻雜前的圖案，這里可以采用點陣圖案。
[0150]選擇性分區摻雜的圖案:電池背面的重摻雜的P區的子單元采用正方形的格子，正方形的邊長是200-400um，子單元之間的間距是1000_2000um ;可以采用正方形的陣列排布，也可以采用菱形的陣列排布。
[0151]采用激光消融技術同實施例1。采用化學刻蝕技術亦同實施例1。
[0152]4-5)離子注入摻雜
[0153]對硅片的前表面實施正面均勻的N型摻雜，采用PH3作為離子源，經過離子源經過離化，加速，質量分析、聚焦等步驟，以偏離靶片垂直方向0°~7°進行N型注入摻雜，離子注入能量為l_50KeV，注入劑量為1E14?5E15cm_2 ；
[0154]對硅片的背面實施P型摻雜:采用BF3或者B2H6作為離子源，經過離子源經過離化，加速，質量分析、聚焦等步驟，以偏離靶片垂直方向0°?7°進行P型注入摻雜，離子注入能量為l_50KeV，注入劑量為1E14?8E15cm-2 ;在預先沉積的掩膜材料上，已經進行圖案化的區域，離子注入直接摻雜在硅襯底表面，未進行圖案化區域的離子注入的摻雜注入在了半掩膜材料上。
[0155]4 - 6)高溫退火:將經過兩種導電類型摻雜的硅片，放置到高溫管式擴散爐中在氮氣和氧氣的氣氛下進行高溫退火，經過高溫退火過程，同時完成兩種摻雜雜質的離子注入損傷層修復、摻雜雜質的激活。可以在高溫退火中生長成一定厚度的氧化硅作為表面鈍化層。表面鈍化層厚度2 — 25納米。經過這步高溫退火，電池的正面形成均勻的摻雜，背面都形成了選擇性的分區摻雜(在本實例中，只有金屬接觸區會形成重摻雜，非接觸區被掩膜材料完全擋住未形成摻雜)。
[0156]放到高溫管式擴散爐中在氮氣和氧氣的環境下，通過選擇合適的退火溫度、時間、氣氛，進行摻雜雜質的再分布退火，在已經經過圖案化處理的區域經過離子注入和高溫退火后會形成重摻雜，這些區域在后續作為金屬化步驟的金屬接觸區；未經過圖案化的區域，由于半掩膜SiOxNy厚度、離子注入工藝參數、共退火的工藝參數整體設計，離子注入的摻雜在半掩膜的阻擋作用下，在后續高溫退火中會形成輕摻雜區域；值得強調的是，輕重摻雜的分區會在后續的生長或沉積鈍化層時候具有不同的表面生長速率，從而在不同的分區摻雜區域獲得不同的鈍化層厚度，這使得后續的金屬化工藝具有自對準的技術。
[0157]具體實施的工藝參數同實施例2。
[0158]經過這步高溫共退火，形成了背面的選擇性的分區N型和P型摻雜以及正面的均勻的N區摻雜。其中背面P區的重摻雜的方塊電阻在范圍為20-50Q/ □，結深在
0.75-1.5um之間范圍，除了點陣排布的接觸區之外，其他區域在比較厚的SiOxNy的掩蔽下，摻雜無法穿透SiOxNy。
[0159]經過這步高溫共退火，形成了背面的選擇性的分區P型和N型摻雜以及正面的均勻的N區摻雜。
[0160]其中背面P區的重摻雜的方塊電阻在范圍為20-50 Q/ □，結深在0.75-1.5um之間范圍，P區輕摻雜的方塊電阻范圍在60-120 Q/ □，結深在0.3-0.6um之間。
[0161]正面N區均勻摻雜的方塊電阻在范圍為50-100 Q/ □，結深在0.3-0.75um之間。
[0162]4-7)在電池的正面沉積減反射膜層，可以是CVD或者PVD的SiNxSiOxNy或者TiOx0具體實施的工藝參數同實施例3。
[0163]4-8)在電池的背面沉積鈍化層，具體的方案同實施例3。
[0164]4 - 9)正面和背面的金屬化，先進行正面金屬化(具體同實施例3)，再進行背面金屬化，詳細如下:
[0165]背面金屬化:
[0166](I)金屬化步驟前的介質開槽
[0167]在背面金屬化步驟前，需要對鈍化層進行開槽，獲得設計所需圖案。金屬化前的圖案化的子單元的軸心線必須要要背面P型重摻雜圖形的子單元的軸心線重合，子單元的圖案可以選擇正方形但不限于此。具體的在這里，可以選擇正方形作為子單元，其邊長100-200um。實現的方法可以是激光開槽，也可以是絲網印刷或Inkjet/Aerosol Jetprinting腐蝕性衆料開槽，但不局限與此；
[0168]采用激光消融技術來實現這種分區摻雜的圖案化處理，典型的，可以采用532nm的皮秒激光器(Nd:YV04，，脈沖小于<15ps，最大平均功率15W，脈沖重復頻率200-1000kHz)，對Si02進行刻蝕圖案化。優選的，激光技術之后可以利用1_2%的堿溶液對損傷層進行處理.[0169](2).然后，利用PVD技術(蒸發或濺射)來沉積一層金屬鋁，厚度在l_2um。金屬化圖案處區域的鋁用來形成歐姆接觸，未金屬化的區域鋁直接沉積在背面鈍化層材料上，用來作為電導增強層和背反射器。隨后，需要進行退火來形成金屬半導體的歐姆接觸。可以采用管式爐退火，300度-500度左右，氣氛是FGA退火或氮氣退火，時間是10-60分鐘。也可以是平面傳送帶式的RTP快速熱退火設備，峰值溫度700-730度(真實的峰值溫度要確保小于577度)，時間2-4秒鐘，氣氛是壓縮空氣。至此形成P型PERL電池結構。
[0170]雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，實施例并不能窮盡所有的參數，未詳盡表達之處均可依現有技術推導，然其并非用以限定本發明。本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，其特征是I)首先通過熱生長、CVD、PVD、ALD方法或化學凝膠生長法在硅片基體一面形成一層一定厚度的半掩膜材料，作為后續離子注入工藝形成分區摻雜的半掩膜；半掩膜材料選擇:SiOx、SiOxNy, SiNx或TiOx等；2)對晶硅電池的某一面或者某一面的特定區域進行圖案化刻蝕處理，形成所需要的選擇性摻雜圖案:刻蝕處理后的圖案區將會形成重摻雜區；3)根據電池結構的設計，在晶硅電池的某一面或者與某一面的特定區域進行與襯底相同摻雜類型或者相反摻雜類型的離子注入摻雜；4)退火:放置到高溫管式擴散爐或者RTP快速熱退火爐中，通過選擇合適的退火溫度、時間、氣氛，進行摻雜雜質的再分布退火，退火溫度范圍:600-1100°C，退火時間范圍:1-500分鐘，氣氛:惰性氣體(比如氮氣)、氧氣的單一或者混合氣體，退火爐的選擇:管式擴散爐或者RTP快速熱退火爐；在退火的過程中，修復注入后的損失和進行雜質再分布，根據摻雜雜質在半掩膜層的擴散系數不同，形成選擇性的分區摻雜。
2.根據權利要求1所述的利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，其特征是所述步驟I) 一 2)中分別在硅片的雙面進行相同工藝處理，再進行步驟3)晶硅電池的某一面或者此面的特定區域進行一種摻雜類型的離子注入摻雜；在另一面或者此面的特定區域進行與第一面相反摻雜類型的離子注入摻雜。
3.根據權利要求1或2所述的利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，其特征是半掩膜層的生長在硅材料表面織構化處理工藝之后。
4.根據權利要求1或2所述的利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，其特征是半掩膜材料SiOx、SiOxNy、SiNx或TiOx作為分區摻雜的半掩膜，半掩膜層厚范圍是10-100nm。
5.根據權利要求1或2所述的利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，其特征是輕重摻雜的分區會在后續的生長或沉積鈍化層時候會具有不同的表面生長或沉積速率，從而在不同的分區摻雜區域獲得不同的鈍化層厚度，這使得后續的金屬化工藝采用自對準的方法進行。
6.根據權利要求1或2所述的利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，其特征是利用激光消融技術實現這種分區摻雜的圖案化處理；或利用化學刻蝕技術:利用絲網印刷腐蝕性的衆料或Inkjet or Aerosol Jet printing印刷腐蝕性衆料或墨水，進行化學刻蝕，在化學刻蝕之后，對硅片表面進行清洗以去除表面的殘余化學漿料。
7.根據權利要求1或2所述的利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，其特征是在退火中生長成一層氧化硅作為表面鈍化層；表面鈍化層厚度為2— 25納米。
8.根據權利要求2— 7之一所述的利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法制備背接觸IBC電池、雙面電池、PERL/PERT電池，硅片為單晶硅、類單晶或多晶娃材料。
9.根據權利要求6所述的利用離子注入形成選擇性摻雜和制備高效晶體硅太陽能電池的方法，其特征是利用激光消融技術實現分區摻雜的圖案化處理。
【文檔編號】H01L21/266GK103618027SQ201310574856
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】黃海冰, 王建波, 王麗春, 呂俊, 趙建華, 王艾華 申請人:中電電氣（南京）光伏有限公司