[发明专利]一种冶金法N型多晶硅片硼吸杂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅，尤其是涉及一种冶金法N型多晶硅片硼吸杂方法。

背景技术

高效和低成本是太阳电池发展的主要趋势。多晶硅太阳电池价格低廉且转换效率较高，成为国际光伏界的研究热点。当前太阳能级多晶硅生产普遍采用改良西门子法，但成本较高，技术被国外垄断，导致该材料紧缺，价格昂贵。目前，越来越多的研究者和制造商把目光聚焦在冶金法提纯的多晶硅上。冶金法提纯硅技术(吴洪军，陈秀华，马文会，等.太阳电池用多晶硅及其吸杂研究现状[J].材料导报，2010，15：135-140.)作为一种生产太阳能级硅的新兴工艺，具有工艺简单、成本较低等特点。

冶金法提纯N型硅材料相对于提纯P型硅材料而言，工艺简单，成本较低。当硅电阻率大于0.5Ω·cm时，N型硅少子寿命比P型高，相应电池光电转换效率较高，而且几乎没有光衰减。所以人们在关注冶金法提纯硅技术的同时，也开始研究冶金法N型硅材料的相关特性。

冶金法多晶硅中存在较多的金属杂质，且含有较高密度的晶界、位错、微缺陷等，因此电池效率相对较低。为了提高冶金法N型多晶硅电池的效率和可靠性，有必要对其进行吸杂处理以提高电学性能。目前，太阳电池的吸杂主要包括磷吸杂、铝吸杂以及磷铝联合吸杂等，且这些工艺处理的材料都是P型化学法制备的单晶硅或多晶硅材料，而没有看到对N型冶金法制备的多晶硅采用吸杂工艺处理的报道。

磷吸杂在P型硅太阳电池中已属常规工艺，利用磷原子与硅原子之间结构差异，通过磷原子扩散到硅片近表面引起失配位错，产生应变，形成吸杂中心，从而达到去除部分杂质的目的。浓磷扩散层还可提供其它吸杂方式，如费米能级效应和离子成对效应增加固溶度及硅自间隙原子的注入吸杂等。但是磷在硅中的扩散系数很小，需要较高的扩散温度和较长的扩散时间来达到吸杂的效果。

硼吸杂(Ohe N，Tsutsui K，Warabisako T，et al.Effect of boron gettering on minority-carrierquality for FZ and CZ Si substrates[J].Solar Energy Materials & Solar Cells，1997，48(1-4)：145-150.)工艺原理和步骤与磷吸杂相似。通过在合适的温度下硼原子扩散到硅片距表面一定深度形成吸杂中心，提供吸杂驱动力，就能将金属杂质吸附到硼扩散层，达到去除杂质的目的。由于硼扩散工艺本身也属于半导体技术中常规工艺，操作简便。硼原子硅中属于替位式扩散，固溶度也比磷的高，采用液态源硼吸杂工艺能适应工业化大规模生产，有很高的商业价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸杂效果较好、成本较低、操作简单，适合工业化生产的冶金法N型多晶硅片硼吸杂方法。

本发明包括以下步骤：

1)将冶金法N型多晶硅片清洗，烘干；

2)将步骤1)得到的硅片在700～1200℃的温度下通入气体进行硼扩散吸杂热处理，然后冷却硅片；

3)将步骤2)得到的硅片浸泡在HF溶液中；

4)将步骤3)得到的硅片用酸腐蚀液腐蚀吸杂层，清洗后吹干，烘烤，得硼吸杂后的多晶硅片。

在步骤1)中，所述多晶硅片为冶金法多晶硅片，所述冶金法多晶硅片的电阻率可为0.1～5Ω·cm，冶金法多晶硅片的厚度可为190μm，导电类型为N型；所述清洗，可采用RCA液清洗，所述RCA液由III号液、I号液和II号液组成，所述III号液的体积比为H₂SO₄∶H₂O₂＝4∶1，所述I号液的体积比为NH₄OH∶H₂O₂∶H₂O＝1∶2∶5，所述II号液的体积比为HCl∶H₂O₂∶H₂O＝1∶2∶8；所述H₂SO₄的质量分数为95％～98％，所述H₂O₂的质量分数为30％，所述NH₄OH的质量分数为25％～28％，所述HCl的质量分数为36～38％。