n-pert电池的硼掺杂难题王

1、N型电池的硼掺杂问题王电工N型电池的结构和工艺Fire throughScreen pring AgBack SiNxFront AlOx/SiNxN BSFP型发射极P型发射极N BSFB 扩散P 扩散B 扩散P 注入B 注入P 注入B 喷涂P 扩散外延生长外延生长RVD(快速气象沉积掺杂)RVD(快速气象沉积掺杂)PECVD a-P-Si:HPECVD a-N-Si:HTexture硼掺杂工艺难点之一：BBr3扩散BBr3是无色透明的液体，-46，沸点91，蒸汽压高，可以获得较高的扩散表面浓度。使用时采用液态源扩散法，源蒸汽用氮气携带。BBr3在高温下分解： Si O SiO 22上式产生

2、的溴蒸气对硅片有腐蚀作用，故通常在扩散时要通入少量的氧气或水蒸汽。实际反应中三个反应都会发生，反应产生的SiO2可以保护硅不被溴蒸气腐蚀。B2O3在950时是液态，其沸点在1600，因此会造成表面不均匀。通过降低腔内压力可以降低B2O3的饱和蒸汽压，从而增加扩散均匀性。在腔室内部温度较低处会形成BSG，导致粘舟、粘锅，并且导致石英管壁上沉积的BSG出现应力，使得石英管裂缝。在扩散硼后，一旦降低温度，往往会因为应力导致石英管破损。4BBr 3O 2B O 6Br322322BBr 2B 3Br32减压扩散氧化层与硅中的扩散系数不同导致杂质分布不同在还原环境中，硼原子在氧化 层中扩散速率 较高，硼

3、原子 挥发到空气中，在氧化层中聚集较少在氧化环境中，硼原子在氧化 层中扩散速率 较低，硼原子 在氧化层中聚集在还原环境中，磷原子在氧化 层中扩散速率 较高，镓原子 会进入氧化层，导致硅表面掺杂浓度低在氧化环境中，磷原子在氧化 层中扩散速率 较低，磷原子 会大量进入硅中1000CP1.131原子质量大，形成非晶太的损伤层20%21.2%和机构的N-PERT电池Company/NationNationNameStructureTechnologyEffNoteYLGCHPandaHTwo side diffu19.8%将转为磷注入MisSolarUSAn-PASHAHTwo side diffu1

4、9.8%将转为磷注入n-PASHAHTwo side diffu20.8%EeINESFrN/AHTwo side diffu20%MistrubishiJaN/AHTwo side diffu21.2%PlatingMegaGeBiSoNHLP-BBr3/POCl320%BSG钝化LGEKrNeONHB diffu/P implanion21.2%chGeiBiNHB diffu/P implanion20%AlOx钝化航电HB diffu/P implanion20.5%双面ilk wayZhonglaiCHN/AHB diffu/P implanion20.5%双面，1GWLinCHN/

5、AHB diffu/P implanion20.5%(目标)计划，双面，2GWSonivaUSAN/AHB&P implanion20%终止MotechN/AHB spray/POCl3 or P implanion20.8%双面，高双面比PVGJEarthONHB spray/POCl320%HyundaiKrN/AHAPCVD BSG/POCl321.2%120m，背结Ag Finger硼掺杂难题之五：PECVD沉积硼掺杂非晶硅层ITOP: a-Si:HI: a-Si:HN-SiN: a-Si:HITOP a-Si:H层作为发射极，重掺杂很重要：使得受主能级更接近价带，从而增加Voc使得p

6、型层电导增加，从而降低FFAg FingerP a-SiP a-SiN c-Si +Voc = 硼掺杂难题之四：PECVD沉积硼掺杂非晶硅层晶体硅中硅原子是四重对称结构（SP3）非晶体硅中硅原子是四重对称与三重对称结构混合结构大量的硅原子的一个键为悬挂键，产生大量的缺陷，只有这些悬挂键被钝化（如H钝化），才能很好地输运载流子非晶硅中磷与硼的成键磷（P）：1S22S22P63S23P3P虽有5个价电子，但是在最外层的P壳层只有3个电子，P/B另外2个s电子紧在原子上。因此，在较为松散的非晶硅结构中，P原子倾向于只有3个P电子参与反应，因此更容易形成3配位结构。三配位的P或B硼（B）：1S22S2

7、2P1P/BB有3个价电子，在最外层的P壳层只有1个电子，e-/e+另外2个s缚在原子上。因此，在较为松散的非晶硅结构中，B原子倾向于有3个价电子参与反应，因此更容易形成3配位结构。四配位的P或B在非晶硅中P或B的三重配位的能量更低。但是三重配位的掺杂原子是中性的，在禁带中形成深能级，无法形成浅施主或受主能级，不参与导电。只有四配位掺杂原子才会 形成浅能级参与导电。但在形成四配位结构的同时会形成一个悬挂键，导致复合增加，因此掺杂非晶硅是“死层”。晶体硅中的P和B全是四重配位的a-Si:H掺杂很难非晶硅中掺入大量的硼和磷，但是具有电活性的杂质很少（浅杂质）能级距导带迁移率边0.2eV，暗电导d1

8、0-2(cm)-1能级距价带迁移率边0.30.5eV，暗电导d10-3(cm)-1PH3/SiH4=1%的气体，B2H6/SiH4=1%的气体，掺杂层暗电导很低，导致横向电导很低，FF下降B或磷掺杂时如若激活（四重配位），必然伴随着产生一个相应的悬挂键，使得掺杂非晶硅的少子寿命很低掺杂层无法产生光电子掺杂非晶硅与硅的界面层缺陷很多，需要钝化层掺杂层更需要氢钝化重掺硼所形成的杂质带与价带边相连，使有效带隙宽度降低，a-Si:H的光吸收增加，不利于用作太阳电池的窗口层。P型非晶硅作为HIT电池的发射极的解决思路Ag Finger将P型a-Si:H层在背面减少硼掺杂层的窄带吸收使用较厚的本征层加强钝化效果使用较厚的硼掺杂层以增加pn结电场强度使用更中的掺杂，以提高FF使用更加优化的TCO，不用顾忌光学损失IWON+: a-Si:H(3nm)N:a-Si:H(3nm)N-SiI: a-Si:H(6nm)使用BFx掺杂，可以将硼含量提高到20%，进一步提高开压。P: a-Si:H(4nm)IWO(65nm)Ag Finger结论在电池中，硼的掺杂至今仍是一个难题目前有两种类型的硼掺杂技术类型：1.掺入