一種n型晶硅電池硼發射極的鈍化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及太陽能電池生產技術領域，特別是一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化 方法。
【背景技術】
[0002] 目前晶體硅電池是太陽能電池市場的主流產品，晶硅太陽能電池從材料基體類型 上又可以分為P型晶硅電池和N型晶硅電池。相對于P型單晶硅電池，N型單晶硅電池具 有光致衰減小、耐金屬雜質污染性能好、少數載流子擴散長度長等特點，在效率提升方面有 巨大的潛力。
[0003] 對于簡單結構的N型晶硅電池而言，制備流程通常是制絨一〉硼擴散一〉磷擴散 /注入一〉鈍化一〉減反射膜沉積一〉電極印刷，其中對硼發射極（P+層）的鈍化對于電池 的性能至關重要。目前針對硼發射極鈍化的薄膜材料體系和技術方法有很多，有用原子層 沉積法(ALD)制備氧化鋁（Al 2O3)薄膜來鈍化；利用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD)法 沉積Al2O 3薄膜鈍化；有使用氫化非晶硅（a -Si:H)薄膜來實現鈍化；采用在硝酸溶液中處 理來制備氧化鈍化膜等方法。但是傳統ALD設備本身具有生長速率慢、材料利用率低和設 備價格昂貴的缺點，與規模化生產的太陽電池工業不兼容，只有隨著技術進步和設備成本 的降低，連續沉積式的ALD設備和Al 2O3薄膜鈍化工藝才能進入太陽能電池生產。PECVD制 備a -Si :H薄膜也存在化學材料利用率低且a -Si :H薄膜經過燒結后H流失鈍化性能下降 的問題。因此，尋求鈍化性能良好、制程可控性強、設備成本低、耗材成本低的鈍化方法對于 N型電池的大規模推廣有重要意義。
【發明內容】
[0004] 本發明旨在提供一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，利用二氧化硅和氮化 硅疊層薄膜作為硼發射極的鈍化膜，其中二氧化硅由低溫干法氧化制備生成，厚度為2~ 10nm，氮化硅采用PECVD方法制備。此鈍化膜體系制備工藝較為簡單，制程可控性強、設備 成本低、耗材成本低，能夠與當前晶體硅電池制造生產線設備兼容，適于大規模工業化生 產。
[0005] 為達到上述目的，本發明采用的技術方案是： 一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，其特征在于鈍化步驟如下： (1) 在N型硅襯底的兩面通過兩次擴散或離子注入，在N型硅襯底的兩面分別形成磷摻 雜N+層和硼發射極P+層； (2) 把步驟（1)中的N型硅襯底置于高純氧氣氣氛中進行氧化鈍化處理，通過低溫熱氧 化在磷摻雜P+層和磷摻雜N+層上分別生成一層氧化硅薄膜； (3) 在N型硅襯底兩面的氧化硅薄膜上沉積SiNx薄膜。
[0006] 步驟（1)中的兩次擴散指：將N型硅襯底通過高溫硼擴散實現N型硅襯底單面硼 摻雜制備出硼發射極P+層；通過濕法刻蝕去除硼發射極P+層表面的硼硅玻璃層、背面擴散 繞射層，在硼發射極P+層上制備磷擴散掩膜層，再對N型硅襯底的另一面進行磷擴散形成 磷摻雜N+層，利用化學刻蝕方法去除磷摻雜N+層表面的磷硅玻璃層及硼發射極面的擴散 掩膜層；步驟（1)中的離子注入是指將N型硅襯底通過高溫硼擴散實現N型硅襯底單面硼 摻雜制備出硼發射極P+層；通過濕法刻蝕去除硼發射極P+層表面的硼硅玻璃層、背面擴散 繞射層，再對N型硅襯底的另一面進行磷注入，經過低溫退火激活形成磷摻雜N+層。
[0007] 步驟（2)中生成的氧化硅薄膜的厚度為2~10nm。
[0008] 步驟（2)中氧化鈍化處理的氧化溫度為650°C - 790°C，氧氣流量為0. 3 - lOslm， 氧化時間為5min - 60min。
[0009] 步驟（3)中的沉積采用等離子增強化學氣相沉積方法進行沉積，通過控制沉積條 件，使SiN x薄膜中富含H。
[0010] 步驟（3)中的沉積溫度為400 - 450°C，沉積時間為8 - 15min，沉積時SiH4流量 為 500sccm - 1700sccm，NH3流量為 4000sccm - 8000sccm，射頻功率為 5000W - 7000W，沉 積氣壓為1300 - 2000mTorr，制備SiNx薄膜厚度為65 - 75nm。
[0011] 本發明的有益效果是： 利用氧化硅/氮化硅疊層作為N型電池硼發射極的鈍化層，在工藝方法上氧化硅有低 溫干法氧化工藝制備，氮化硅由PECVD技術制備。低溫干法氧化可以在硼發射極和磷擴散 層上同時形成氧化硅薄層，可以有效地降低硼發射極和磷擴散層表面的懸鍵密度，實現對 電池正面和背面的同時鈍化；同時富含H的氮化硅薄膜在電池制備燒結過程中H擴散至 Si/Si02界面，飽和界面處的懸鍵，對硼發射極和磷摻雜層表面進一步鈍化。制備氧化硅 鈍化膜的氧化溫度在650°C - 790°C，溫度較低，對硼擴散及磷擴散的濃度曲線分布影響不 大，易于控制；避免了硅片經歷傳統干法氧化的高溫過程（850°C~1100 °C)，可以保持少子 壽命不因高溫過程而衰減。此外，氧化使用的設備為管式爐，是晶硅電池產線最為普通的設 備，與原子層沉積設備及制備Al 2O3薄膜的PECVD設備相比，設備費用和耗材費用都很低，因 此低溫干法氧化鈍化是一種簡單、經濟的工藝方法，易于大規模生產。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明的鈍化薄膜結構示意圖； 其中，附圖1標記為：1是娃片兩面的SiNx層；2是P+層和N+層上面的SiO 2純化層；3 是硼慘雜發射極P+ ;4是N型娃基底；5是磷慘雜層N+。
【具體實施方式】
[0013] 實施例1 如圖1所示，一種N型晶硅電池硼發射極的鈍化方法，包括如下步驟： (1) 采用N型單晶硅硅片為襯底，電阻率為1~12 W*cm，厚度為170~200 mm，將硅片進 行清洗，去除表面的損傷層，堿溶液對硅片進行制絨處理； (2) 將上述硅片通過高溫硼擴散實現硅片單面硼摻雜制備出硼發射極P+層； (3) 通過濕法刻蝕去除表面硼硅玻璃、背面擴散繞射層，在硼發射極P+層上制備磷擴 散掩膜層； (4) 利用管式爐對硅片的另外一面進行磷擴散形成N+層，利用化學刻蝕方法去除表面 的磷硅玻璃層及硼發射極P+層的擴散掩膜層； (5) 把（4)中的娃片放入氧化爐中在高純氧氣氣氛中進行氧化鈍化處理，氧化溫度為 650°C - 790°C，優選720°C，氧化時間為5min - 60min，優選25min，氧氣流量為0. 3slm - lOslm，優選3slm，在娃片兩面同時生成氧化娃薄膜，厚度為2 - IO