本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池制備領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散退火和干法刻蝕方法。
背景技術(shù)：
晶體硅太陽(yáng)能電池在光伏產(chǎn)業(yè)中主要朝高效方向發(fā)展，認(rèn)為廉價(jià)、高效的太陽(yáng)能電池，是當(dāng)前太陽(yáng)能電池研究的熱點(diǎn)，也是未來(lái)太陽(yáng)能電池發(fā)展的方向。減少對(duì)煤、石油能源的依賴(lài)，轉(zhuǎn)向以太陽(yáng)能為核心的綠色新能源是人類(lèi)真正的福祉。太陽(yáng)每天照射到地球上的能量比全球60億人口27年消耗的總能量還要多。我國(guó)西部地區(qū)每年平均有3000小時(shí)光照時(shí)間，高于世界平均光照水平。如建成10兆瓦太陽(yáng)能電池，每年將減少15500噸二氧化碳、二氧化硫氣體的排放。太陽(yáng)能電池板按25年壽命計(jì)算，將會(huì)減少46萬(wàn)噸二氧化碳、二氧化硫氣體的排放。所以今年來(lái)聯(lián)合國(guó)環(huán)境保護(hù)組織，世界銀行，能源組織和各國(guó)政府紛紛強(qiáng)調(diào)要重視太陽(yáng)能這類(lèi)再生能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。2000年我國(guó)國(guó)務(wù)院正式將以太陽(yáng)能為核心的綠電能源立為新世紀(jì)六大重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的越演越烈、補(bǔ)貼金的一路下滑以及硅價(jià)格的不斷縮水，而設(shè)備、輔材依然堅(jiān)挺，可壓縮的材料與銷(xiāo)售成本空間越來(lái)越小的形勢(shì)，使得企業(yè)對(duì)于提升利潤(rùn)的目光紛紛轉(zhuǎn)向高效太陽(yáng)能。根據(jù)計(jì)算，每提高1％的絕對(duì)效率，就會(huì)降低4％的生產(chǎn)成本，而且現(xiàn)在國(guó)內(nèi)普遍不到20％的轉(zhuǎn)換效率距已驗(yàn)證的最高22.3％的效率有極大的技術(shù)發(fā)展空間。
目前，在常規(guī)工藝電池技術(shù)方面，方塊電阻越高，電池片表面復(fù)合中心濃度越低，制約電池片表面復(fù)合中心濃度進(jìn)一步突破性下降的主要因素是擴(kuò)散方塊電阻方面遇到了瓶頸：當(dāng)前技術(shù)條件下，方阻基本只能做到80歐姆左右，方塊電阻進(jìn)一步提升，會(huì)導(dǎo)致電池片方阻片內(nèi)均勻性變差，且穩(wěn)定性不好，電池轉(zhuǎn)換效率得不到有效提升。隨著一些新技術(shù)的研發(fā)，行業(yè)中出現(xiàn)了諸如：離子注入、背鈍化、se、二次印刷、n型電池等新技術(shù)，由于此類(lèi)技術(shù)需要引進(jìn)價(jià)格高昂的設(shè)備，短時(shí)間難以產(chǎn)生明顯經(jīng)濟(jì)效益，故研究如何改進(jìn)工藝，在較低成本下能夠利用現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)線制造工藝開(kāi)提升轉(zhuǎn)換效率很有必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散退火和干法刻蝕方法。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散退火和干法刻蝕方法，包括以下步驟：
(1)制絨；
(2)擴(kuò)散：采用兩步通源工藝對(duì)硅片進(jìn)行擴(kuò)散；
(3)清洗；
(4)退火：將硅片放入退火設(shè)備中升溫至720±30℃，退火20-30min；接著降溫至650-680℃，保持7-10min；然后取出硅片降至室溫；
(5)干法刻蝕；
(6)二次清洗；
(7)鍍膜；
(8)絲印。
本申請(qǐng)人之前采用的硅片制備的工藝流程為制絨-擴(kuò)散-濕法刻蝕-清洗-氧化-pecvd-絲印，而本發(fā)明采用干法刻蝕工藝，但是如果照搬濕法刻蝕的工藝流程，由于干法刻蝕是把硅片邊緣的pn結(jié)刻蝕掉，如果按濕法刻蝕的氧化工藝流程，刻蝕完后再進(jìn)行氧化時(shí)硅片的磷會(huì)在硅片邊緣再次形成pn結(jié)，導(dǎo)致rsh偏小，形成短路。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明人根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)以及長(zhǎng)期探索，開(kāi)發(fā)出了上述工藝流程，采用該技術(shù)方案能夠使硅片先形成氧化，再次刻蝕，從而避免了短路的現(xiàn)象。本發(fā)明在干法刻蝕前進(jìn)行了退火工藝，并將刻蝕后氧化工序去除了，雖然表面看上去方案較為簡(jiǎn)單，但是退火工藝的具體操作過(guò)程具有舉足輕重的作用，必須控制好該工藝，否則會(huì)嚴(yán)重影響硅片質(zhì)量。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言并非是常規(guī)技術(shù)手段和顯而易見(jiàn)的。
作為優(yōu)選，所述硅片為單晶硅片或多晶硅片。
作為優(yōu)選，步驟(2)的擴(kuò)散工藝具體為：
硅片低溫沉積：采用相對(duì)低沉積步溫度及相對(duì)低濃度的pocl3，沉積溫度748-752℃，沉積時(shí)間9min-11min。
二步沉積：升溫至800℃-810℃，進(jìn)行相對(duì)高濃度的pocl3二步沉積，沉積保持3min-4min，再升溫至850℃-870℃，保持10min-16min。
三步降溫吸雜出爐：按810℃-800℃-750℃三個(gè)階段逐步降溫，每個(gè)階段分別用400s降溫通氧氧化，氧氣流量為4000sccm。
本發(fā)明采用低溫?cái)U(kuò)散+分步升溫推進(jìn)的擴(kuò)散方案，可減少單晶電池片表面死層，提高少子壽命，改善方阻均勻性，從而提升uoc，提高光電轉(zhuǎn)換效率。
作為優(yōu)選，硅片低溫沉積過(guò)程中pocl3的流量為900-1000sccm。
作為優(yōu)選，二步沉積過(guò)程中pocl3的流量為1600-1700sccm。
作為優(yōu)選，步驟(4)中的升溫過(guò)程中將硅片用20-30min升溫至720±30℃。
作為優(yōu)選，步驟(4)的降溫過(guò)程中用10-15min降溫至650-680℃。
作為優(yōu)選，步驟(4)過(guò)程中大氮量17000sccm。
作為優(yōu)選，步驟(3)的清洗和步驟(6)的二次清洗工藝具體為：對(duì)硅片用8-10wt％的氫氟酸清洗200-300s。
與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明以衡溫退火來(lái)修復(fù)晶格，減少高溫?cái)U(kuò)散帶來(lái)的熱缺陷，降低漏電，提升uoc、isc，同時(shí)該退火工藝能起到二次推進(jìn)的作用，更進(jìn)一步降低“死層”、激活磷原子，提高載流子(電子-空穴對(duì))密度，與行業(yè)現(xiàn)有制備工藝相比，該單晶電池?cái)U(kuò)散退火工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)實(shí)現(xiàn)干法刻蝕退火工藝避免rsh值偏小問(wèn)題2)電池片uoc提升1.5mv-2mv，轉(zhuǎn)換效率提升0.05％以上。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1
一種應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散退火和干法刻蝕方法，包括以下步驟：
選用156.75mmx210mm的單晶硅片三主柵。
(1)制絨；
(2)擴(kuò)散：采用兩步通源工藝對(duì)單晶硅片進(jìn)行擴(kuò)散：
硅片低溫沉積：采用相對(duì)低沉積步溫度及相對(duì)低濃度的pocl3，沉積溫度750℃，沉積時(shí)間10min；pocl3的流量為950sccm。
二步沉積：升溫至805℃，進(jìn)行相對(duì)高濃度的pocl3二步沉積，沉積保持3.5min，再升溫至860℃，保持13min；pocl3的流量為1650sccm。
三步降溫吸雜出爐：按810℃-800℃-750℃三個(gè)階段逐步降溫，每個(gè)階段分別用400s降溫通氧氧化，氧氣流量為4000sccm。
(3)清洗：對(duì)硅片用9wt％的氫氟酸清洗250s。
(4)退火：將硅片放入退火設(shè)備中用25min升溫至720℃，退火25min；接著用12.5min降溫至665℃，保持8.5min；期間大氮量17000sccm；然后取出硅片降至室溫；
(5)干法刻蝕；
(6)二次清洗：對(duì)硅片用9wt％的氫氟酸清洗250s。
(7)鍍膜；
(8)絲印。
實(shí)施例2
一種應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散退火和干法刻蝕方法，包括以下步驟：
選用156.75mmx210mm的單晶硅片四主柵。
(1)制絨；
(2)擴(kuò)散：采用兩步通源工藝對(duì)硅片進(jìn)行擴(kuò)散：
硅片低溫沉積：采用相對(duì)低沉積步溫度及相對(duì)低濃度的pocl3，沉積溫度748℃，沉積時(shí)間11min；pocl3的流量為900sccm。
二步沉積：升溫至800，進(jìn)行相對(duì)高濃度的pocl3二步沉積，沉積保持4min，再升溫至850℃，保持16min；pocl3的流量為1600sccm。
三步降溫吸雜出爐：按810℃-800℃-750℃三個(gè)階段逐步降溫，每個(gè)階段分別用400s降溫通氧氧化，氧氣流量為4000sccm。
(3)清洗：對(duì)硅片用8wt％的氫氟酸清洗300s。
(4)退火：將硅片放入退火設(shè)備中用20min升溫至690℃，退火30min；接著用10min降溫至650℃，保持10min；期間大氮量17000sccm。然后取出硅片降至室溫。
(5)干法刻蝕；
(6)二次清洗：對(duì)硅片用8wt％的氫氟酸清洗300s。
(7)鍍膜；
(8)絲印。
實(shí)施例3
一種應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散退火和干法刻蝕方法，包括以下步驟：
選用多晶硅片。
(1)制絨；
(2)擴(kuò)散：采用兩步通源工藝對(duì)硅片進(jìn)行擴(kuò)散：
硅片低溫沉積：采用相對(duì)低沉積步溫度及相對(duì)低濃度的pocl3，沉積溫度752℃，沉積時(shí)間9minmin；pocl3的流量為1000sccm。
二步沉積：升溫至810℃，進(jìn)行相對(duì)高濃度的pocl3二步沉積，沉積保持3min，再升溫至870℃，保持10min；pocl3的流量為1700sccm。
三步降溫吸雜出爐：按810℃-800℃-750℃三個(gè)階段逐步降溫，每個(gè)階段分別用400s降溫通氧氧化，氧氣流量為4000sccm。
(3)清洗：對(duì)硅片用10wt％的氫氟酸清洗200s。
(4)退火：將硅片放入退火設(shè)備中用30min升溫至750℃，退火20min；接著用15min降溫至680℃，保持7min；期間大氮量17000sccm。然后取出硅片降至室溫；
(5)干法刻蝕；
(6)二次清洗：對(duì)硅片用10wt％的氫氟酸清洗200s。
(7)鍍膜；
(8)絲印。
對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例2制得的產(chǎn)品以及常規(guī)工藝制得的產(chǎn)品進(jìn)行電性能測(cè)試，結(jié)果如下：
由上可知，本發(fā)明工藝制得產(chǎn)品在各項(xiàng)性能上均由于常規(guī)工藝制得的產(chǎn)品，特別是電池片uoc能夠提升1.5mv-2mv，轉(zhuǎn)換效率(ncell)提升0.05％以上。上述數(shù)據(jù)雖然看似提升的百分比不是很大，但是對(duì)于本領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，能夠?qū)崿F(xiàn)上述性能的提升已經(jīng)是很大的突破了。
本發(fā)明中所用原料、設(shè)備，若無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備；本發(fā)明中所用方法，若無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。