[发明专利]一种制造掺镓单晶硅太阳能电池的磷扩散方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造太阳能电池的扩散制结工艺，具体涉及一种制造掺镓单晶硅太阳能电池的磷扩散方法。

背景技术

太阳能电池是一种半导体器件，其能够将太阳光的光能转换成电能。由于其工作时无需水、油、气或燃料，只要有光就能发电，堪称当代清洁、无污染的可再生能源，备受人们的青睐。

太阳能电池主要以半导体材料为基础制作，其工作原理是光电材料吸收光能后发生光电子转换反应而产生电流。目前广泛采用的是硅太阳能电池，且大部分是以掺硼元素的单晶硅为基材。然而，随着国内外经济的飞速发展和市场竞争日趋激烈，这种采用掺硼元素的单晶硅制作的太阳能电池，由于在转换效率、使用寿命及抗恶劣环境等性能上逐渐不能满足人类更高目标的需求。

针对上述问题，出现了以掺镓单晶硅为原料制作太阳能电池，如中国发明专利申请CN101319364A公开了一种掺镓元素太阳能单晶的生产方法，采用掺杂方法及拉晶工艺得到了掺镓单晶硅，可以用于制造太阳能电池。

另一方面，目前单晶硅太阳能电池的主要制造工艺已经标准化，其主要步骤为：化学清洗及表面结构化处理(制绒)-扩散制结-周边刻蚀-沉积减反射膜-印刷电极-烧结。其中，扩散制结(通常是磷扩散制结)是一个关键步骤，制结质量会影响最终的光电转换效率。在工业化生产中，典型的扩散制结工艺分为2步：第一步，用氮气通过POCl₃，将所需的杂质用载流气体输送至高温半导体表面，杂质扩散深度约几百个纳米；第二步是驱入处理(drive in)，使预沉积在表面的杂质原子继续向基体深处扩散，这样就形成了一个N⁺/N层，有利于后续电极的制备。

众所周知的，电池片的光电转换效率是制备太阳能电池的终极追求目标，因此，开发一种专用于掺镓单晶硅片的磷扩散方法，以获得更高的光电转换效率，具有现实的积极意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造掺镓单晶硅太阳能电池的磷扩散方法，使得由其制备获得的太阳能电池具有较高的光电转换效率。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种制造掺镓单晶硅太阳能电池的磷扩散方法，包括如下步骤：

(1)将待处理的掺镓单晶硅片在800～840℃氮气气氛中进行热处理10～30分钟；所述掺镓单晶硅片的导电类型为P型，电阻率为0.5～6欧姆厘米；

(2)在800～845℃下通磷源进行第一次扩散处理15～30分钟；

(3)升温至850～920℃，在氮气和氧气气氛中进行第一次驱入处理10～30分钟；

(4)在850～920℃下通磷源进行第二次扩散处理25～45分钟；

(5)在步骤(4)的温度上降温10～50℃，在氮气和氧气气氛中进行第二次驱入处理15～45分钟；

(6)最后在750～820℃氮气气氛中保温10～60分钟，完成掺镓单晶硅片的磷扩散处理。

上文中，所述步骤(1)的作用是消除硅片内部的残余应力，有利于后续的扩散和驱入工艺的进行；所述步骤(3)和(5)所述的驱入处理是现有技术，英文名为drive in，一般在相当高的温度下进行，一方面将杂质扩散到教深的区域，使杂质原子占据硅原子位置，产生所要的电性，另外也可将植入时产生的缺陷消除。

上述技术方案中，所述步骤(1)中的氮气流量为10～45L/min。

上述技术方案中，所述步骤(2)和(4)中的氮气流量为10～45L/min，氧气流量为0.5～10L/min，POCl₃流量1～8L/min。

上述技术方案中，所述步骤(3)和(5)中的氮气流量为10～45L/min，氧气流量为0.5～10L/min。

由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明的磷扩散方法降低了掺镓单晶硅片的表面复合，提高了其光电转换效率，降低了效率的衰减；实际应用证明，采用本发明的方法得到电池片与常规扩散处理得到的电池片相比，其光电转换效率可提高0.5％左右，具有显著的积极意义。

2.本发明的方法简单易行，具有良好的应用前景，适于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围：

实施例一：

一种制造掺镓单晶硅太阳能电池的磷扩散方法，包括如下步骤：