一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法
【專利摘要】本發(fā)明專利公開了一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，通過光化臭氧發(fā)生裝置在制絨后的硅片制絨面生長厚度為1-20nm的二氧化硅。該二氧化硅較僅采用擴散工藝中前氧化步驟形成的二氧化硅膜厚度，均勻性及致密性好，在后續(xù)的擴散過程中，磷元素在二氧化硅中擴散速度低于在硅中的速度，該氧化膜對反應(yīng)起到緩沖左右，更有利于磷元素均勻擴散進硅片內(nèi)部，從而使電池片制備中的磷擴散均勻性得到提高，一定程度上提升了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方，屬于太陽能光伏技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，太陽能電池片生產(chǎn)技術(shù)不斷進步，生產(chǎn)成本不斷降低，轉(zhuǎn)換效率不斷提 高，使得光伏發(fā)電的應(yīng)用日益普及并迅猛發(fā)展，逐漸成為電力供應(yīng)的重要來源。太陽能電池 片可以在陽光的照射下，把光能轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)光伏發(fā)電。
[0003] 太陽能電池片的生產(chǎn)工藝比較復雜，簡單說來，太陽能電池的制作過程主要包括： 制絨、擴散、刻蝕、鍍膜、印刷和燒結(jié)等。擴散制作PN結(jié)是晶硅太陽電池的核心，也是電池質(zhì) 量好壞的關(guān)鍵之一。在太陽能電池領(lǐng)域中，擴散工藝中氧化步驟主要作用為在基片表面形 成一層氧化膜，由于擴散磷源中的磷元素在氧化硅中擴散速度慢于在硅中的速度，所以該 氧化膜可以對反應(yīng)起到緩沖左右，有利于磷元素均勻擴散進硅片內(nèi)部，因此，氧化步驟對擴 散方阻的均勻性起著至關(guān)重要的作用。但是在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，由于在擴散爐中，受到 管內(nèi)氣流，溫度，壓力等參數(shù)的影響，擴散工藝中預氧化步驟形成的SiO 2層的均勻性和致密 性較差，直接影響了方阻的均勻性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，通過光化臭 氧發(fā)生裝置在制絨后硅片制絨面表面生長厚度為l_20nm的二氧化膜，并在后續(xù)的擴散工 藝中省去了前氧化階段。在后續(xù)的擴散工藝中，二氧化硅對磷擴散起到緩沖左右，此方法形 成的二氧化硅膜與僅采用擴散工藝中前氧化步驟形成的二氧化硅膜進行比較，均勻性及致 密性好，更有利于磷元素均勻擴散進硅片內(nèi)部，從而使電池片制備中的磷擴散均勻性得到 提高，一定程度上提升了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0005] -種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，主要為制絨后，在硅片制絨面上 制備一層二氧化硅。
[0006] 其中二氧化硅使用光化臭氧發(fā)生器制備而成。
[0007] 一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，包括以下步驟：
[0008] 1)將硅片進行常規(guī)制絨。
[0009] 2)將制絨后的硅片置于光化臭氧產(chǎn)生器產(chǎn)生的臭氧氛圍中，使硅片的制絨面在臭 氧中氧化，得到l_20nm的二氧化硅。
[0010] 3)把在臭氧中氧化后的硅片進行擴散，再進行常規(guī)鍍膜、正反面電極印刷、燒結(jié)。
[0011] 其中光化臭氧產(chǎn)生器的氧氣流量為2-40L/min，吹掃時間為0. 2-60min。
[0012] 其中擴散工藝共包括以下步驟，擴散設(shè)備采用荷蘭TEMPRESS擴散爐：
[0013] 1、準備階段：大N2流量5slm，壓力5pa ;
[0014] 2、進舟階段：大N2流量5slm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力5Pa ;
[0015] 3、出舟階段：大N2流量5slm 2slm，O2流量Osccm，小N2流量Osccm，壓力_30pa， 時間8min ;
[0016] 4、檢漏階段：爐內(nèi)通入氮氣8. 5slm，大N2流量5slm 2slm，O2流量Osccm，小N2流 量 Osccm，壓力 _2〇Opa，時間 2min ;
[0017] 5、加熱階段：大N2流量12slm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力IOpa,時間 15min ；
[0018] 6、擴散階段：大 N2 流量 l2slm，O2 流量 35Osccm,小 N2 流量 lOOOsccm，壓力 IOpa, 時間 15min，溫度 800°C _850°C ;
[0019] 7、后氧化階段：大N2流量l2slm，O 2流量5OOsccm,小N2流量5Osccm,壓力IOpa, 時間6min ;
[0020] 8、推進階段：大N2流量12slm，O2流量4500sccm，小N 2流量50sccm，壓力IOPa,時 間 6min ;
[0021] 9、擴散階段：大 N2 流量 l2slm，O2 流量 35Osccm,小 N2 流量 lOOOsccm，壓力 IOpa, 時間 2min，溫度 800°C _850°C ;
[0022] 10、推進階段：：大 N2 流量 12slm，O2 流量 500sccm，小 N2 流量 50sccm，壓力 IOpa, 時間7min ;
[0023] 11、冷卻階段：大N2流量12slm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力15Pa，時間 15min ；
[0024] 12、進槳階段：大N2流量lOslm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力-30Pa，時間 IOmin ；
[0025] 13、退出階段：大N2流量12slm，O2流量Osccm,小N 2流量Osccm,壓力5Pa，時間 8min〇
[0026] 本發(fā)明不包含傳統(tǒng)工藝中的前氧化步驟，采用在臭氧中氧化形成的二氧化硅膜厚 度，均勻性及致密性好，在后續(xù)的擴散過程中，磷元素在二氧化硅中擴散速度低于在硅中的 速度，該氧化膜對反應(yīng)起到緩沖左右，更有利于磷元素均勻擴散進硅片內(nèi)部，從而使電池片 制備中的磷擴散均勻性得到提高，一定程度上提升了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
【具體實施方式】
[0027] 為了是本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好的理解本發(fā)明專利方案，并使本發(fā)明的上述目的， 特征，和優(yōu)點能夠更明顯易懂，下面結(jié)合實施例做進一步詳細說明。
[0028] 實施例：
[0029] -種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，包括以下步驟：
[0030] 1)將156mmX 156mm規(guī)格的P型多晶硅片進行常規(guī)制絨。
[0031] 2)將制絨后的硅片置于光化臭氧產(chǎn)生器產(chǎn)生的臭氧氛圍中，使硅片的制絨面在臭 氧中氧化，光化臭氧產(chǎn)生器的氧氣流量為2-40L/min，，吹掃時間為0. 2-60min。
[0032] 3)把在臭氧中氧化后的硅片進行擴散，再進行常規(guī)鍍膜、正反面電極印刷、燒結(jié)。
[0033] 擴散步驟采用下述擴散工藝，擴散設(shè)備采用荷蘭TEMPRESS擴散爐：
[0034] 1、準備階段：大N2流量5slm，壓力5pa
[0035] 2、進舟階段：大N2流量5slm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力5Pa ;
[0036] 3、出舟階段：大N2流量5slm 2slm，O2流量Osccm，小N2流量Osccm，壓力_30pa， 時間8min ;
[0037] 4、檢漏階段：爐內(nèi)通入氮氣8. 5slm，大N2流量5slm 2slm，O2流量Osccm，小N2流 量 Osccm，壓力 _2〇Opa，時間 2min ;
[0038] 5、加熱階段：大N2流量12slm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力IOpa,時間 15min ；
[0039] 6、擴散階段：大 N2 流量 l2slm，O2 流量 35Osccm,小 N2 流量 lOOOsccm，壓力 IOpa, 時間 15min ;溫度 800°C _850°C ;
[0040] 7、后氧化階段：大N2流量l2slm，O 2流量5OOsccm,小N2流量5Osccm,壓力IOpa, 時間6min ;
[0041] 8、推進階段：大N2流量12slm，O2流量4500sccm，小N 2流量50sccm，壓力IOPa,時 間 6min ;
[0042] 9、擴散階段：大 N2 流量 l2slm，O2 流量 35Osccm,小 N2 流量 lOOOsccm，壓力 IOpa, 時間 2min ;溫度 800°C _850°C ;
[0043] 10、推進階段：：大 N2 流量 12slm，O2 流量 500sccm，小 N2 流量 50sccm，壓力 IOpa, 時間7min ;
[0044] 11、冷卻階段：大N2流量12slm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力15Pa，時間 15min ；
[0045] 12、進槳階段：大N2流量lOslm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力-30Pa，時間 IOmin ；
[0046] 13、退出階段：大N2流量12slm，O2流量Osccm,小N 2流量Osccm,壓力5Pa，時間 8min。對比例：
[0047] 取156mmX 156mm規(guī)格的P型多晶硅片，將硅片進行制絨，擴散，鍍膜，正反面電極 印刷，燒結(jié)。其中擴散步驟采用下述傳統(tǒng)擴散工藝，擴散設(shè)備采用荷蘭TEMPRESS擴散爐：
[0048] 1、準備階段：大N2流量5slm，壓力5pa
[0049] 2、進舟階段：大N2流量5Slm, O2流量Osccm，小N2流量Osccm，壓力5Pa ;
[0050] 3、出舟階段：大N2流量5slm 2slm，O2流量Osccm,小N2流量Osccm,壓力_3〇pa， 時間8min ;
[0051] 4、檢漏階段：爐內(nèi)通入氮氣8. 5slm，大N2流量5slm 2slm，O2流量Osccm，小N2流 量 Osccm，壓力 _2〇Opa，時間 2min ;
[0052] 5、加熱階段：大N2流量12slm，O2流量Osccm，小N 2流量Osccm，壓力IOpa,時間 15min ；
[0053] 6、前氧化階段：大N2流量12slm，O2流量lOOOsccm，小N 2流量Osccm，壓力IOpa, 時間2min ;
[0054] 7、擴散階段：大 N2 流量 l2slm，O2 流量 35Osccm,小 N2 流量 lOOOsccm，壓力 IOpa, 時間 15min ;溫度 800°C _850°C ;
[0055] 8、后氧化階段：大N2流量12slm，O2流量500sccm，小N 2流量50sccm，壓力IOpa, 時間6min ;
[0056] 9、推進階段：大N2流量12slm，O2流量4500sccm，小N 2流量50sccm，壓力IOPa,時 間 6min ;
[0057] 10、擴散階段：大 N2 流量 Uslm，O2 流量 35Osccm,小 N2 流量 lOOOsccm，壓力 10pa， 時間 2min ;溫度 800°C _850°C ;
[0058] 11、推進階段：：大％流量1281111，02流量50〇8(^111，小1^ 2流量5〇8(3〇11，壓力10卩已， 時間7min ;
[0059] 12、冷卻階段：大N2流量12slm, O2流量Osccm,小N2流量Osccm,壓力15Pa,時間 15min ；
[0060] 13、進槳階段：大N2流量IOslm, O2流量Osccm,小N2流量Osccm,壓力-30Pa,時間 IOmin ；
[0061] 14、退出階段：大N2流量12slm, O2流量Osccm,小N2流量Osccm,壓力5Pa,時間 8min〇
[0062] 實施例中不包含傳統(tǒng)工藝中的前氧化步驟，采用在臭氧中氧化形成的二氧化硅膜 厚度，均勻性及致密性好，在后續(xù)的擴散過程中，磷元素在二氧化硅中擴散速度低于在硅中 的速度，該氧化膜對反應(yīng)起到緩沖左右，更有利于磷元素均勻擴散進硅片內(nèi)部。把實施例和 對比例擴散后，抽取IOp cs進行方阻測試，測試采用美國四維公司的280SI方阻測試儀，由 數(shù)據(jù)可以看出改善后的實施例的D單片均勻性的平均值1. 43較原始工藝均勻性5. 33%低 3. 9%，改善后的實施例整管均勻性1. 28%較原始工藝4. 57%低3. 29% ;實施例和對比例 的硅片經(jīng)過后續(xù)刻蝕，鍍膜，正反面電極印刷，燒結(jié)工序，其電池片的轉(zhuǎn)換效率如表2所示， 由數(shù)據(jù)可以看出，改善后的實施例的效率較對比例提高0. 08 %。
[0063] 注：整管均勻性計算方式為（最大值-最小值）八最大值+最小值）X 100 %
[0064] 表1 :對比例和實施例均勻性差異
[0065]
【權(quán)利要求】
1. 一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，其特征為：制絨后，在硅片制絨面 上制備一層二氧化硅。
2. 如權(quán)利要求2所述的一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，其特征為：其 中二氧化硅使用光化臭氧發(fā)生器制備而成。
3. -種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，其特征為：包括以下步驟： 1) 將硅片進行常規(guī)制絨； 2) 將制絨后的硅片置于光化臭氧產(chǎn)生器產(chǎn)生的臭氧氛圍中，使硅片的制絨面在臭氧中 氧化，得到l_20nm的二氧化硅； 3) 把在臭氧中氧化后的硅片進行擴散工藝，再進行常規(guī)鍍膜、正反面電極印刷、燒結(jié)。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，其特征為：光 化臭氧產(chǎn)生器的氧氣流量為2-40L/min，吹掃時間為0. 2-60min。
5. 如權(quán)利要求3所述的一種提高晶體硅太陽能電池擴散均勻性的方法，其特征為：擴 散工藝共包括以下步驟，擴散設(shè)備采用荷蘭TEMPRESS擴散爐 ： 1、 準備階段：大N2流量5slm，壓力5pa ; 2、 進舟階段：大N2流量5slm，02流量Osccm，小N2流量Osccm，壓力5Pa; 3、 出舟階段：大N2流量5slm 2slm，02流量Osccm，小N2流量Osccm，壓力_30pa，時 間 8min ; 4、 檢漏階段：爐內(nèi)通入氮氣8.5slm，大N2流量5slm 2slm，02流量Osccm，小N2流量 Osccm，壓力 _2〇Opa，時間 2min ; 5、 加熱階段：大N2流量12slm，02流量Osccm，小N2流量Osccm，壓力IOpa,時間 15min ； 6、 擴散階段：大N2流量12slm，02流量350sccm，小N2流量lOOOsccm，壓力10pa，時 間 15min，溫度 800°C _850°C ; 7、 后氧化階段：大N2流量12slm，02流量500sccm，小N2流量50sccm，壓力10pa，時 間 6min ; 8、 推進階段：大N2流量12slm，02流量4500sccm，小N2流量50sccm，壓力10Pa，時間 6min ； 9、 擴散階段：大N2流量12slm，02流量350sccm，小N2流量lOOOsccm，壓力10pa，時 間 2min，溫度 800°C _850°C ; 10、 推進階段：：大N2流量12slm，02流量500sccm，小N2流量50sccm，壓力10pa，時 間 7min ; 11、 冷卻階段：大N2流量12slm，02流量Osccm，小N2流量Osccm，壓力15Pa，時間 15min ； 12、 進槳階段：大呢流量1〇81!11，02流量〇8(^111，小呢流量〇8(^111，壓力-30?3，時間 IOmin ； 13、 退出階段：大N2流量12slm，02流量Osccm，小N2流量Osccm，壓力5Pa，時間 8min〇
【文檔編號】H01L31/18GK104319308SQ201410472709
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】楊曉琴, 陳園, 張宇, 王鵬, 柳杉, 殷建安, 梅超, 張偉 申請人:上饒光電高科技有限公司