一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法
一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及电池前表面场的制备领域，具体涉及一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法。
【背景技术】
[0002]
全背电极太阳电池，又叫IBC(Interdigitated back contact指交叉背接触)电池，是指电池正面无电极，正负两极金属栅线呈指状交叉排列于电池背面。由于正面无遮挡带来的高效率使得IBC电池备受青睐。由于P-N结位于电池的背面，光生载流子的产生主要在前表面(即正面)附近，载流子需要穿过整个硅片厚度到达背面的地方才能被收集。如果正面钝化不好，光生载流子会很容易在到达背面之前就被复合而降低效率。因此，良好的正面钝化显得尤为重要。常见的IBC电池正面钝化的手段是在前表面引入一个N+N的高低结，称之为前表面场。前表面场不仅可以实现更好的钝化，同时可以提高电池的稳定性，使得其对UV辐照具有更高的耐受性。前表面场一般是通过扩散的方法形成，在高温下，通过在硅片表面沉积磷源，在小氧(小流量氧气)的作用下，磷源与氧反应生成Ρ205，Ρ205再与硅反应置换出磷原子，磷原子通过高温扩散进入硅片里而达到掺杂的目的。前表面场的掺杂浓度越高，钝化后的暗饱和电流密度Jo也越高，复合越大。因此，前表面场一般为低表面浓度的浅结扩散。现有技术中通过在硅片表面沉积磷源的方式扩散得到的前表面场的表面浓度一般在lE19cm—3以上，很难得到更低表面浓度的浅结掺杂曲线。
【发明内容】
[0003]
本发明提供了一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法，采用直接磷源法形成前表面场和钝化氧化层，所得前表面场的表面浓度可达lE18cm—3到5E18cm—3，结深为0.1μηι-0.2m ο所得前表面场同时覆盖了一层5nm到15nm的热氧化娃薄层。
[0004]—种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法，包括步骤:
在800°C_810°C于氮气和氧气气氛中装硅片进舟，再在800°C_950°C于氮气、氧气以及携带磷源的氮气气氛中进行磷源沉积，接着在800°C_950°C于氮气加氧气气氛中氧化推进，然后在氮气气氛中于800°C_810°C出舟。
[0005]为了达到更好的发明效果，优选:
所述磷源沉积步骤中磷源流量小于氧气流量。本发明方法通过低流量的磷源流量配合高流量的02流量，达到低表面浓度的前表面场掺杂，同时生长热氧化硅。
[0006]所述磷源沉积步骤中携带磷源的氮气的流量为50标准毫升/分钟(sccm)-200sccm(进一步优选为100 seem _150sccm)，氧气流量为500sccm -2000sccmo
[0007]所述磷源沉积的时间为lOmin _20min。
[0008]所述装硅片进舟步骤中氮气的流量远大于氧气的流量，这种氮气和氧气气氛一般称为大N2加小氧气气氛。
[0009]所述氧化推进步骤中氧化的时间为10min-50min，使磷原子扩散进入娃片里面形成N+掺杂区，同时在硅片表面生长一层薄氧化硅层。
[0010]本发明方法形成的超低表面浓度前表面场，能够同时达到形成前表面场和生长热氧化层进行钝化的目的。为了达到更好的钝化效果，以及电池前表面的减反射要求，通常可在本发明前表面场工艺完成后采用本领域现有技术在硅片表面覆盖氮化硅(SiNx)膜，本发明方法形成的前表面场在覆盖SiNx膜钝化后，绒面上的Jo低至5 fA/cm2-10fA/cm2。
[0011]应用本发明所述超低表面浓度前表面场的IBC电池的制备采用本领域现有技术。
[0012]本发明的有益效果: 本发明方法形成的前表面场表面浓度在lE18cm—3到5E18cm—3，结深在0.lμm-0.2μm，在形成前表面场的同时生长5nm-15nm的氧化硅薄层钝化，再经现有的SiNx钝化后，在绒面上的Jo可低至5fA/cm2-10fA/cm2。极大地降低了前表面的复合，从而使载流子的收集效率更高。应用本发明所述超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
【附图说明】
[0013]
图1为本发明方法得到的前表面场的掺杂浓度曲线图，其中横坐标Depth代表深度，纵坐标Concentrat1n代表磷原子掺杂浓度。
【具体实施方式】
[0014]
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0015]实施例1
全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，包括步骤:
(1 )800°C，大氮气(N2)加小氧气气氛下装硅片进舟；
(2)大他加小氧气气氛下升温至磷源沉积温度870°C;
(3)870°C磷源沉积，小仏携带磷源，流量为120sCCm，同时通大氧气与磷源反应，大氧气流量为2000SCCm，并调节大他流量来维持通过炉管的气体总量，沉积时间15min;
(4)吹扫，关闭磷源阀门，只通小他吹扫磷源管路，大N2维持炉管气体总量；
(5)氧化和推进，在870°C于氮气加氧气气氛下维持30min，使磷原子扩散进入硅片里面形成N+掺杂区，同时由于氧气的存在会在硅片表面生长一层10 nm的薄氧化硅层；
(6)大他气氛下将温度降低至800°C，N2气氛中出舟。
[0016]形成的前表面场表面浓度在3E18cm—3，结深在0.15μπι。形成的前表面场在覆盖SiNx膜钝化后，绒面上的Jo低至5 fA/cm2-10fA/cm2。应用所得超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
[0017]实施例2
全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，包括步骤:
(1)800°C，大他加小氧气气氛下装硅片进舟； (2)800°C磷源沉积，小犯携带磷源，流量为150sCCm，同时通大氧气与磷源反应，大氧气流量为500sccm，并调节大N2流量来维持通过炉管的气体总量，沉积时间20min ；
(3)吹扫，关闭磷源阀门，只通小他吹扫磷源管路，大N2维持炉管气体总量；
(4)氧化和推进，在800°C于氮气加氧气气氛下维持50min，使磷原子扩散进入硅片里面形成N+掺杂区，同时由于氧气的存在会在硅片表面生长一层5nm的薄氧化硅层；
(5)大N2气氛下将温度降低至800°C，N2气氛中出舟。
[0018]形成的前表面场表面浓度在lE18cm—3，结深在Ο.?μπι。形成的前表面场在覆盖SiNx膜钝化后，绒面上的Jo低至5 fA/cm2-10fA/cm2。应用所得超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
[0019]实施例3
全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，包括步骤:
(1 )810°C，大他加小氧气气氛下装硅片进舟；
(2)大他加小氧气气氛下升温至磷源沉积温度950°C;
(3)950°C磷源沉积，小犯携带磷源，流量为lOOsccm，同时通大氧气与磷源反应，大氧气流量为lOOOsccm，并调节大N2流量来维持通过炉管的气体总量，沉积时间lOmin;
(4)吹扫，关闭磷源阀门，只通小他吹扫磷源管路，大N2维持炉管气体总量；
(5)氧化和推进，在950°C于氮气加氧气气氛下维持30min，使磷原子扩散进入硅片里面形成N+掺杂区，同时由于氧气的存在会在硅片表面生长一层15 nm的薄氧化硅层；
(6)大N2气氛下将温度降低至810°C，N2气氛中出舟。
[0020]形成的前表面场表面浓度在5E18cm—3，结深在0.2μπι。形成的前表面场在覆盖SiNx膜钝化后，绒面上的Jo低至5 fA/cm2-10fA/cm2。应用所得超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
[0021]本发明全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法中参数的变化并不影响全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，因此本发明制备方法中任意参数的组合均可实现全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，得到表面浓度在lE18cm—3-5E18cm—3、结深为0.1μηι-0.2μηι的前表面场。在此不再赘述。
【主权项】
1.一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法，其特征在于，包括步骤: 在800°c-810°c于氮气和氧气气氛中装硅片进舟，再在800°c-950°c于氮气、氧气以及携带磷源的氮气气氛中进行磷源沉积，接着在800°C_950°C于氮气加氧气气氛中氧化推进，然后在氮气气氛中于800°C_810°C出舟。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源沉积步骤中磷源流量小于氧气流量。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源沉积步骤中携带磷源的氮气流量为50sccm-200sccm，氧气流量为500sccm -2000sccmo4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源沉积的时间为lOmin-20mino5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述装硅片进舟步骤中氮气的流量远大于氧气的流量。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化推进步骤中氧化的时间为10min_50mino
【专利摘要】本发明公开了一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法，采用直接磷源法形成前表面场和钝化氧化层，包括步骤：在800℃-810℃于氮气和氧气气氛中装硅片进舟，再在800℃-950℃于氮气、氧气以及携带磷源的氮气气氛中进行磷源沉积，接着在800℃-950℃于氮气加氧气气氛中氧化推进，然后在氮气气氛中于800℃-810℃出舟。所得前表面场的表面浓度可达1E18cm-3到5E18cm-3，结深为0.1μm-0.2μm。应用本发明所述超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/06
【公开号】CN105489711
【申请号】CN201610050185
【发明人】李中兰
【申请人】常州天合光能有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月26日
【技术领域】
[0001]
本发明涉及电池前表面场的制备领域，具体涉及一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法。
【背景技术】
[0002]
全背电极太阳电池，又叫IBC(Interdigitated back contact指交叉背接触)电池，是指电池正面无电极，正负两极金属栅线呈指状交叉排列于电池背面。由于正面无遮挡带来的高效率使得IBC电池备受青睐。由于P-N结位于电池的背面，光生载流子的产生主要在前表面(即正面)附近，载流子需要穿过整个硅片厚度到达背面的地方才能被收集。如果正面钝化不好，光生载流子会很容易在到达背面之前就被复合而降低效率。因此，良好的正面钝化显得尤为重要。常见的IBC电池正面钝化的手段是在前表面引入一个N+N的高低结，称之为前表面场。前表面场不仅可以实现更好的钝化，同时可以提高电池的稳定性，使得其对UV辐照具有更高的耐受性。前表面场一般是通过扩散的方法形成，在高温下，通过在硅片表面沉积磷源，在小氧(小流量氧气)的作用下，磷源与氧反应生成Ρ205，Ρ205再与硅反应置换出磷原子，磷原子通过高温扩散进入硅片里而达到掺杂的目的。前表面场的掺杂浓度越高，钝化后的暗饱和电流密度Jo也越高，复合越大。因此，前表面场一般为低表面浓度的浅结扩散。现有技术中通过在硅片表面沉积磷源的方式扩散得到的前表面场的表面浓度一般在lE19cm—3以上，很难得到更低表面浓度的浅结掺杂曲线。
【发明内容】
[0003]
本发明提供了一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法，采用直接磷源法形成前表面场和钝化氧化层，所得前表面场的表面浓度可达lE18cm—3到5E18cm—3，结深为0.1μηι-0.2m ο所得前表面场同时覆盖了一层5nm到15nm的热氧化娃薄层。
[0004]—种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法，包括步骤:
在800°C_810°C于氮气和氧气气氛中装硅片进舟，再在800°C_950°C于氮气、氧气以及携带磷源的氮气气氛中进行磷源沉积，接着在800°C_950°C于氮气加氧气气氛中氧化推进，然后在氮气气氛中于800°C_810°C出舟。
[0005]为了达到更好的发明效果，优选:
所述磷源沉积步骤中磷源流量小于氧气流量。本发明方法通过低流量的磷源流量配合高流量的02流量，达到低表面浓度的前表面场掺杂，同时生长热氧化硅。
[0006]所述磷源沉积步骤中携带磷源的氮气的流量为50标准毫升/分钟(sccm)-200sccm(进一步优选为100 seem _150sccm)，氧气流量为500sccm -2000sccmo
[0007]所述磷源沉积的时间为lOmin _20min。
[0008]所述装硅片进舟步骤中氮气的流量远大于氧气的流量，这种氮气和氧气气氛一般称为大N2加小氧气气氛。
[0009]所述氧化推进步骤中氧化的时间为10min-50min，使磷原子扩散进入娃片里面形成N+掺杂区，同时在硅片表面生长一层薄氧化硅层。
[0010]本发明方法形成的超低表面浓度前表面场，能够同时达到形成前表面场和生长热氧化层进行钝化的目的。为了达到更好的钝化效果，以及电池前表面的减反射要求，通常可在本发明前表面场工艺完成后采用本领域现有技术在硅片表面覆盖氮化硅(SiNx)膜，本发明方法形成的前表面场在覆盖SiNx膜钝化后，绒面上的Jo低至5 fA/cm2-10fA/cm2。
[0011]应用本发明所述超低表面浓度前表面场的IBC电池的制备采用本领域现有技术。
[0012]本发明的有益效果: 本发明方法形成的前表面场表面浓度在lE18cm—3到5E18cm—3，结深在0.lμm-0.2μm，在形成前表面场的同时生长5nm-15nm的氧化硅薄层钝化，再经现有的SiNx钝化后，在绒面上的Jo可低至5fA/cm2-10fA/cm2。极大地降低了前表面的复合，从而使载流子的收集效率更高。应用本发明所述超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
【附图说明】
[0013]
图1为本发明方法得到的前表面场的掺杂浓度曲线图，其中横坐标Depth代表深度，纵坐标Concentrat1n代表磷原子掺杂浓度。
【具体实施方式】
[0014]
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0015]实施例1
全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，包括步骤:
(1 )800°C，大氮气(N2)加小氧气气氛下装硅片进舟；
(2)大他加小氧气气氛下升温至磷源沉积温度870°C;
(3)870°C磷源沉积，小仏携带磷源，流量为120sCCm，同时通大氧气与磷源反应，大氧气流量为2000SCCm，并调节大他流量来维持通过炉管的气体总量，沉积时间15min;
(4)吹扫，关闭磷源阀门，只通小他吹扫磷源管路，大N2维持炉管气体总量；
(5)氧化和推进，在870°C于氮气加氧气气氛下维持30min，使磷原子扩散进入硅片里面形成N+掺杂区，同时由于氧气的存在会在硅片表面生长一层10 nm的薄氧化硅层；
(6)大他气氛下将温度降低至800°C，N2气氛中出舟。
[0016]形成的前表面场表面浓度在3E18cm—3，结深在0.15μπι。形成的前表面场在覆盖SiNx膜钝化后，绒面上的Jo低至5 fA/cm2-10fA/cm2。应用所得超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
[0017]实施例2
全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，包括步骤:
(1)800°C，大他加小氧气气氛下装硅片进舟； (2)800°C磷源沉积，小犯携带磷源，流量为150sCCm，同时通大氧气与磷源反应，大氧气流量为500sccm，并调节大N2流量来维持通过炉管的气体总量，沉积时间20min ；
(3)吹扫，关闭磷源阀门，只通小他吹扫磷源管路，大N2维持炉管气体总量；
(4)氧化和推进，在800°C于氮气加氧气气氛下维持50min，使磷原子扩散进入硅片里面形成N+掺杂区，同时由于氧气的存在会在硅片表面生长一层5nm的薄氧化硅层；
(5)大N2气氛下将温度降低至800°C，N2气氛中出舟。
[0018]形成的前表面场表面浓度在lE18cm—3，结深在Ο.?μπι。形成的前表面场在覆盖SiNx膜钝化后，绒面上的Jo低至5 fA/cm2-10fA/cm2。应用所得超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
[0019]实施例3
全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，包括步骤:
(1 )810°C，大他加小氧气气氛下装硅片进舟；
(2)大他加小氧气气氛下升温至磷源沉积温度950°C;
(3)950°C磷源沉积，小犯携带磷源，流量为lOOsccm，同时通大氧气与磷源反应，大氧气流量为lOOOsccm，并调节大N2流量来维持通过炉管的气体总量，沉积时间lOmin;
(4)吹扫，关闭磷源阀门，只通小他吹扫磷源管路，大N2维持炉管气体总量；
(5)氧化和推进，在950°C于氮气加氧气气氛下维持30min，使磷原子扩散进入硅片里面形成N+掺杂区，同时由于氧气的存在会在硅片表面生长一层15 nm的薄氧化硅层；
(6)大N2气氛下将温度降低至810°C，N2气氛中出舟。
[0020]形成的前表面场表面浓度在5E18cm—3，结深在0.2μπι。形成的前表面场在覆盖SiNx膜钝化后，绒面上的Jo低至5 fA/cm2-10fA/cm2。应用所得超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
[0021]本发明全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法中参数的变化并不影响全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，因此本发明制备方法中任意参数的组合均可实现全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备，得到表面浓度在lE18cm—3-5E18cm—3、结深为0.1μηι-0.2μηι的前表面场。在此不再赘述。
【主权项】
1.一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法，其特征在于，包括步骤: 在800°c-810°c于氮气和氧气气氛中装硅片进舟，再在800°c-950°c于氮气、氧气以及携带磷源的氮气气氛中进行磷源沉积，接着在800°C_950°C于氮气加氧气气氛中氧化推进，然后在氮气气氛中于800°C_810°C出舟。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源沉积步骤中磷源流量小于氧气流量。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源沉积步骤中携带磷源的氮气流量为50sccm-200sccm，氧气流量为500sccm -2000sccmo4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源沉积的时间为lOmin-20mino5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述装硅片进舟步骤中氮气的流量远大于氧气的流量。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化推进步骤中氧化的时间为10min_50mino
【专利摘要】本发明公开了一种全背电极太阳电池超低表面浓度前表面场的制备方法，采用直接磷源法形成前表面场和钝化氧化层，包括步骤：在800℃-810℃于氮气和氧气气氛中装硅片进舟，再在800℃-950℃于氮气、氧气以及携带磷源的氮气气氛中进行磷源沉积，接着在800℃-950℃于氮气加氧气气氛中氧化推进，然后在氮气气氛中于800℃-810℃出舟。所得前表面场的表面浓度可达1E18cm-3到5E18cm-3，结深为0.1μm-0.2μm。应用本发明所述超低表面浓度前表面场的IBC电池，其短波段的内量子效率高达95%以上。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/06
【公开号】CN105489711
【申请号】CN201610050185
【发明人】李中兰
【申请人】常州天合光能有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月26日
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