[发明专利]一种多元醇硼酸酯络合物硼扩散源及其制备方法

说明书

本发明提出了一种适用于旋涂硼扩散制程的多元醇硼酸酯络合物硼扩散源。该硼源以多元醇和硼酸为原料，以二元醇醚为溶剂，通过多元醇和硼酸的络合作用制备多元醇硼酸酯络合物硼源。所述硼源的n（多元醇/硼酸）为0‑0.5，硼酸在溶剂中的质量百分比为1‑10wt%。将硼酸和多元醇先后加入溶剂中，在60‑90℃下搅拌0.5‑1h，停止加热后继续搅拌0.5‑1h得到澄清溶液。所得多元醇硼酸酯络合物硼源通过旋涂硼扩散制程，可在电阻率为1‑3Ω·cm的N型硅片上得到30‑150Ω/□的方块电阻，p‑n结长度为0.1‑0.5μm。该硼源的浓度和纯度高，适用于旋涂硼扩散制程。其制备方法简单易行、合成条件温和、材料成本低，适于大规模生产和使用。

技术领域

本发明涉及晶硅太阳电池制造领域，尤其涉及用于旋涂硼扩散制程的一种多元醇硼酸酯络合物硼源及其制备方法。

背景技术

在晶硅太阳能电池制造领域，硼扩散是重要的p型掺杂技术，可用于在n型硅基体上制备p-n结。近几年随着n型电池的兴起，p发射极的设计和制备工艺面临新的挑战。首先，为获得高开路电压和低接触电阻，要求p-n结浅（<200nm）、掺杂浓度高(>10²⁰cm^-3)；其次，为降低制造成本，要求扩散装置简易、操作简单、产量高；再者，为降低能耗和减小对器件的热损伤，要求扩散温度低（<1000^oC）并减少热处理工序；还有，为实现环境友好，需使用安全无毒的硼扩散源。使用液态硼源的旋涂硼扩散制程可满足以上要求，是未来制备p发射极的主要技术之一。

目前，大部分电池产线采用BBr₃气相反应硼扩散制程。扩散装置包括含有液态三溴化硼的源瓶、携带硼源并使之气化的进气系统以及扩散炉。扩散过程为先通过氮气携带三溴化硼进入扩散炉，在900℃左右将其沉积在硅片上，并在氧气作用下使之转变为氧化硼。随后在950-1000℃进行高温扩散。其缺点是气路系统复杂、工序繁重、扩散均匀性较低，并且BBr₃有较强的腐蚀性和毒性。有少数电池产线采用BN片与硅片叠层的方式进行硼扩散制程，公开号为CN101542687的发明专利申请文件中公开了一种复合烧结体硼扩散源。其中所述复合烧结体以Al₂O₃、SiO₂以及BN成分为主，氧化物成分约占总质量的30～70％，BN成分的含有率为70～30％，氧化物中Al₂O₃/SiO₂的摩尔比为1.0～2.4。由于复合烧结体中含有多种杂质，其纯度难以保证。此外该复合烧结体需通过热压烧结，烧结温度高（1400-1800℃），增加了制备的难度。公开号为CN103714879A的发明专利申请文件中公开了一种由硼硅纳米粒子组成的硼硅浆，可通过丝网印刷技术制备p型发射极或背场。这种方法的优点在于可减少硅片翘曲、减少碎片率，缺点在于需要添置专门的丝网印刷设备、硼浆的制备也较为复杂。公开号为CN102333827A的专利申请文件中公开了一种使用非接触印刷法在半导体衬底中形成硼掺杂区域用的含硼墨和制造这种含硼墨的方法。这种含硼墨的浓度和铺展系数方便调节，且非接触的沉积方式减少了对硅片的机械损伤。但使用这种硼墨需要增加喷墨打印设备，设备成本过高，且打印精度较低，导致扩散方阻不均匀。

旋涂硼扩散工艺制程要求所采用的硼源需具备以下基本性质：1)结构简单、安全无毒、易于大量合成、成本低；2）呈液态或可均匀分散于溶剂中，具备良好的流动性、铺展性和成膜性；3）硼含量高、扩散活性好。通过多元醇与硼酸的络合作用形成的多元醇硼酸酯络合物分散溶液具备这些性质。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种适用于旋涂硼扩散制程的多元醇硼酸酯络合物硼源，它是以多元醇和硼酸为原料、以二元醇醚作为溶剂，通过多元醇和硼酸的络合作用形成硼酸酯络合物。

所述多元醇硼酸酯络合物硼源中硼酸在溶剂中的质量百分浓度为1-10wt%。