[发明专利]一种太阳能电池片制备中的扩散工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池片制备中的扩散工艺。

背景技术

伴随着传统能源的日渐枯竭、环境污染问题的日益加剧，新能源的开发和应用已经成为人类研究的热点。取之不尽用之不竭、绿色无污染的太阳能是新能源开发利用的重点之一。

硅片是太阳能电池的核心部件，硅片一般是通过原料硅经过多步提纯后制片后成硅片，硅片经过去油工艺→去除损伤层→制绒→扩散工艺→周边刻蚀→去除氧化层→制氮化硅膜→丝网印刷背、正电极→烧结→测试分选等制得太阳能电池片。

太阳能电池对硅的纯度要求较高，一般是6N以上，均需要对硅原料进行复杂的提纯处理，但提纯的硅纯度仍然不高，仍然存在杂质，同时在太阳能电池片的制备过程中也不可避免的会引入金属杂质，而且由于太阳能电池片的制备工艺复杂，容易出现微缺陷，这些杂质和缺陷会在硅禁带中引入多重深能级，成为少数载流子的复合中心，严重影响太阳电池的光电转换效率。而晶体硅中的杂质和杂质、缺陷与杂质之间存在相互作用，而且金属或微缺陷在一定的温度下会发生迁移和再凝聚现象，利用这种现象，可以在硅片表面引入机械损伤、缺陷或沉淀某一种薄膜，也可在体内引入缺陷，使金属杂质从硅片的工作区富集到这些特殊的区域，即成为杂质的吸除。吸杂后有利于降低硅片表面复合中心，减少少数载流子的复合和提高电池的短路电流，从而提高太阳能电池转换效率。

扩散工艺是太阳能电池片制备中的核心工艺，通过扩散工艺后再经过周边刻蚀、去氧化层不仅可以除去硅片中的杂质和微缺陷，而且对于P型晶体硅片，用于制备PN结。

现有扩散工艺一般包括：第一步，用氮气通POCl₃，将所需的磷源用载流气体输送至高温半导体表面，磷源扩散深度约为几百个纳米；第二步是驱入处理，沉积在表面的P原子继续向集体深处扩散，形成了一个N⁺/N，有利于后续电池的制备。但此种扩散方法制备的太阳能电池片漏电流较大，电池可靠性能差，光电转化效率较低。

现有公开的有通过如下步骤进行磷扩散处理：(1)将待处理的单晶硅片在900-950℃氮气气氛下进行退火处理20-30分钟；(2)将上述处理后的硅片在850-1050℃氯化氢气氛下进行氧化处理，使其表面生成厚度为10-30nm的氧化层；(3)再在850-900℃下通源磷扩散，使其表面方块电阻控制在40-50欧姆，结深0.2-1.0微米；(4)最后在700-750℃氮气气氛下退火处理30-60分钟，完成单晶硅片的磷扩散处理。最后经过周边刻蚀和去氧化层，达到了较好的除杂效果，同时先制备二氧化硅氧化层，在进行磷扩散制结，提高了太阳能电池的稳定性。但氯化氢的腐蚀性强，对设备的要求较高，增加了生产成本，同时氯化氢也不安全，给环境等带来隐患，并不利于大规模生产；而且氯化氢气氛下硅片表面的氧化速率和氧化层质量并不理想，存在较多的热氧化缺陷，形成的SiO₂层并不均匀、完美，降低了后续PN结的质量，制备的太阳能电池片仍然存在较多的漏电流，光电转化效率不理想；而且此种方法可能还会引入新的微缺陷，降低硅片表面的复合中心和提高少数载流子寿命也未达到理想要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术的扩散工艺不能制备完美的PN结，制备的太阳能电池片仍然存在较多的漏电流，光电转化效率不理想，同时除杂和除微缺陷的效果也不理想，太阳能电池片的使用寿命不高，提供一种具有较好的除杂和除微缺陷效果，同时能制备完美PN结，提高制备的太阳能电池的使用寿命和光电转化效率的简单易工艺化的扩散工艺。步骤包括：

a、将硅片于氮气气氛下低温热处理；

b、将步骤a所得处理后的硅片在860-1200℃于C₂H₂Cl₂、氮气和氧气气氛下进行氧化处理；

c、将步骤b所得处理后的硅片通磷源在氮气和氧气氛围下进行磷扩散处理；

d、将步骤c所得处理后的硅片在800-900℃于氮气和氧气混合气氛下进行驱入处理；

e、将步骤d所得处理后的硅片在氮气气氛中进行退火处理。