專利名稱：一種制備硅太陽能電池的磷擴(kuò)散方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備硅太陽能電池的擴(kuò)散制結(jié)工藝，具體涉及一種制備硅太陽能電池的磷擴(kuò)散方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池是一種將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，由于其清潔、無污染，取之不盡，用之不竭，逐漸成為一種重要的發(fā)電方式。其原理是利用PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成電能。目前廣泛采用的是硅太陽能電池，其制造工藝也已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，主要步驟為化學(xué)清洗及表面結(jié)構(gòu)化處理(制絨)一擴(kuò)散制結(jié)一刻蝕清洗一沉積減反射膜一印刷電極一燒結(jié)。其中，擴(kuò)散制結(jié)(通常是磷擴(kuò)散制結(jié))步驟是一個關(guān)鍵步驟，制結(jié)工藝對電池的性能具有至關(guān)重要的影響，包括擴(kuò)散死層的減少、接觸電阻損失的降低，開路電壓的提高，短路電流和填充因子的增加，都為最終獲得高光電轉(zhuǎn)換效率發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前，硅太陽能電池最常用的制結(jié)方法是液態(tài)源磷擴(kuò)散，該方法是以氮氣為載氣， 采用鼓泡的方式通過恒溫的三氯氧磷源瓶，攜帶源蒸汽進(jìn)入高溫擴(kuò)散爐中，受熱分解還原出磷原子同硅片表面反應(yīng)，并向硅片內(nèi)擴(kuò)散。擴(kuò)散工藝決定了雜質(zhì)的分布，若表面雜質(zhì)濃度過高，則會形成擴(kuò)散“死層”;死層中由于存在大量填隙原子和缺陷，光生載流子極易發(fā)生復(fù)合，少子壽命很低，會導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率的下降。因此，為了避免上述問題，提高光電轉(zhuǎn)換效率，必須降低表面雜質(zhì)濃度。而欲降低PN結(jié)的表面濃度，通常最直接的方法是減小攜源氮氣的流量。然而，攜源氣體比例過小會使擴(kuò)散氣氛混合不充分、不均勻，從而導(dǎo)致方塊電阻均勻性變差、工藝可控性變差。此外，針對目前廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)的管式擴(kuò)散爐，影響片間不均勻性的主要因素有 軸向溫度分布不均衡、進(jìn)出氣量不匹配及爐口散熱較嚴(yán)重等；影響片內(nèi)不均勻性的主要原因是氣氛環(huán)境和溫度場沿徑向存在差異。因此，對于擴(kuò)散氣氛混合不充分、不均勻的情況， 若只靠不同溫區(qū)溫度補償?shù)姆椒ǎ@然遠(yuǎn)無法達(dá)到較理想的均勻擴(kuò)散狀態(tài)，最終將影響后續(xù)工藝參數(shù)的可控性和太陽電池的電性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種制備硅太陽能電池的磷擴(kuò)散方法，以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種制備硅太陽能電池的磷擴(kuò)散方法，包括如下步驟
(1)將待處理硅片放于擴(kuò)散爐中，升溫至78(T810°C，爐內(nèi)環(huán)境為氮氣氣氛，氮氣流量 10 20 L/min ；
(2)升溫至81(T87(TC，待溫度穩(wěn)定后，同時通入攜磷源氮氣和干氧進(jìn)行恒定源擴(kuò)散， 擴(kuò)散時間為15 25 min，所述攜磷源氮氣的流量為廣1. 7 L/min，干氧的流量為0. 4 0. 7 L/min ；
所述磷源為三氯氧磷，源溫恒定在12 20°C，使硅片表面的磷雜質(zhì)表面濃度為 1. Oe+21 1. 3e+21 cnT3 ；
(3)保持?jǐn)U散爐溫度和干氧流量不變，停止通入攜磷源氮氣，進(jìn)行有氧限定源擴(kuò)散，擴(kuò)散時間10 20 min ；
(4)降溫至78(T810°C，出舟，完成擴(kuò)散過程。相對于傳統(tǒng)擴(kuò)散工藝，本發(fā)明采用降低源溫的方法，減小三氯氧磷的飽和蒸氣壓， 以降低源濃度，得到低表面濃度的PN結(jié)。在降低源濃度的同時，相應(yīng)增大攜源氮氣的流量， 促進(jìn)擴(kuò)散氣氛混合充分、均勻，并保證達(dá)到方塊電阻的控制點。減小整體氣體流量，合理調(diào)整爐內(nèi)氣體比例、壓強及尾排量，有利于充分均勻爐內(nèi)氣氛和形成低表面濃度結(jié)。上文中，源溫決定了源瓶內(nèi)的飽和蒸氣壓，進(jìn)而決定攜源量，是影響擴(kuò)散的重要因
-Ζ, ο由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點
1、本發(fā)明開發(fā)了一種新的磷擴(kuò)散方法，在降低三氯氧磷源溫的同時，相應(yīng)增大了攜源氮氣的流量，從而降低了硅片表面的磷雜質(zhì)表面濃度，因而降低了表面少子復(fù)合率，提高光電轉(zhuǎn)換效率；試驗證明，相比現(xiàn)有的磷擴(kuò)散工藝，采用本發(fā)明的方法獲得的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率約有0. 1%的絕對值提升，具有意想不到的技術(shù)效果。2、本發(fā)明在降低三氯氧磷源溫的同時，相應(yīng)增大了攜源氮氣的流量，使擴(kuò)散氣氛混合充分、均勻，可以將片內(nèi)及片間的方塊電阻的不均勻度控制在較理想的范圍，擴(kuò)散均勻性得到明顯的改善，進(jìn)而提高后續(xù)工藝參數(shù)的可控性，最終改善太陽電池的電性能。3、本發(fā)明的制備方法簡單，在不增加設(shè)備工裝和工藝時間的同時，還能夠減少氣體的用量，降低了成本。4、本發(fā)明適用范圍廣，不僅可用于多種擴(kuò)散設(shè)備，還適用于單晶、多晶及類單晶等多種硅片，適于推廣使用。


圖1是本發(fā)明實施例一和對比例一的雜質(zhì)濃度對比圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實施例一
一種制備硅太陽能電池的磷擴(kuò)散方法，其步驟包括
(1)將制絨后常規(guī)多晶摻硼P156硅片放入氮氣流量為1Γ16L/min、溫度為800°C的擴(kuò)散爐管內(nèi)；
(2)升溫至830°C左右，同時通入攜磷源氮氣和干氧進(jìn)行恒定源擴(kuò)散，擴(kuò)散時間為15 25 min，干氧流量為0. Γ0. 5 L/min，所述磷源為三氯氧磷，源溫恒定在15 18°C，攜源氮氣流量為1. 3^1. 6L/min，使硅片表面的磷雜質(zhì)表面濃度為1. 2e+21 cm_3 ；
(3)爐管溫度及干氧流量保持不變，停止通入攜源氮氣，進(jìn)行有氧限定源擴(kuò)散 14 16min ；(4)降溫至800°C后出舟，擴(kuò)散完成。其中，在擴(kuò)散管固定位置，放置確定晶向的P156硅片，以便進(jìn)行表面濃度測試對比。用電化學(xué)微分電容電壓法測得硅片PN結(jié)的磷雜質(zhì)表面濃度為1. &+21cm_3，參見附圖1 所示。從整管實驗片中，等距抽取8片，采用五點法測量其方塊電阻，結(jié)果如下表所示
權(quán)利要求
1. 一種制備硅太陽能電池的磷擴(kuò)散方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將待處理硅片放于擴(kuò)散爐中，升溫至78(T810°C，爐內(nèi)環(huán)境為氮氣氣氛，氮氣流量 10 20 L/min ；(2)升溫至81(T87(TC，待溫度穩(wěn)定后，同時通入攜磷源氮氣和干氧進(jìn)行恒定源擴(kuò)散， 擴(kuò)散時間為15 25 min，所述攜磷源氮氣的流量為廣1. 7 L/min，干氧的流量為0. 4 0. 7 L/ min ；所述磷源為三氯氧磷，源溫恒定在12 20°C，使硅片表面的磷雜質(zhì)表面濃度為 1. Oe+21 1. 3e+21 cnT3 ；(3)保持?jǐn)U散爐溫度和干氧流量不變，停止通入攜磷源氮氣，進(jìn)行有氧限定源擴(kuò)散，擴(kuò)散時間10 20 min ；(4)降溫至78(T810°C，出舟，完成擴(kuò)散過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備硅太陽能電池的磷擴(kuò)散方法，包括如下步驟(1)將待處理硅片放于擴(kuò)散爐中，升溫至780~810℃；(2)升溫至810~870℃，待溫度穩(wěn)定后，同時通入攜磷源氮氣和干氧進(jìn)行恒定源擴(kuò)散，攜磷源氮氣的流量為1~1.7L/min，干氧流量為0.4~0.7L/min；磷源為三氯氧磷，源溫恒定在12~20℃，使硅片表面的磷雜質(zhì)表面濃度為1.0e+21~1.3e+21cm-3；(3)保持?jǐn)U散爐溫度和干氧流量不變，停止通入攜磷源氮氣，進(jìn)行有氧限定源擴(kuò)散；(4)降溫，出舟完成擴(kuò)散過程。本發(fā)明的磷擴(kuò)散方法降低了硅片表面的磷雜質(zhì)表面濃度，降低了表面少子復(fù)合率，提高光電轉(zhuǎn)換效率；相比現(xiàn)有的磷擴(kuò)散工藝，采用本發(fā)明的方法獲得的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率約有0.1%的絕對值提升，具有意想不到的技術(shù)效果。
文檔編號H01L21/223GK102522449SQ20111037857
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者黨繼東, 孟祥熙, 徐義勝, 王永偉, 章靈軍, 費正洪, 賈潔靜, 辛國軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 阿特斯(中國)投資有限公司