[发明专利]一种晶体硅太阳能电池的氧化处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池的氧化处理工艺，属于晶体硅太阳能电池制造领域。

背景技术

当今世界，常规能源的持续使用带来了能源紧缺以及环境恶化等一系列经济和社会问题，发展太阳能电池是解决上述问题的途经之一。因此，世界各国都在积极开发太阳能电池，而高转换效率、低成本是太阳能电池发展的主要趋势，也是技术研究者追求的目标。

目前，在各类太阳能电池中，晶体硅太阳能电池占了90％的市场份额，其中单晶硅电池的转化效率超过了17％，多晶硅电池转化效率也超过16％。如何在成本追加不太多的前提下，较大幅度提高光电转化效率是大家关注的目标。其中，选择性发射结(Selective Emitter)是一个非常好的选择，其具体结构是：(1)在电极栅线以下及其附近区域形成重掺杂区，以提高开路电压，降低接触电阻，提高填充因子；(2)在非栅线区域形成浅掺杂区，以获得较好的表面钝化效果，提高短波响应和载流子收集率，从而提高短路电流。

现有的晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备方法主要是两次扩散工艺。两次扩散工艺主要是先在晶体硅片绒面上生长扩散掩膜，再蚀刻开槽出电极栅线区域，然后通过两次热扩散(重扩散和轻扩散)形成重掺杂和浅掺杂的结构。其中，在晶体硅片绒面上生长扩散掩膜一般采用干氧氧化工艺，即在硅片表面制备一层二氧化硅膜作为选择性扩散的掩蔽膜。对于干氧氧化工艺，氧分子以扩散的方式通过氧化层到达二氧化硅一硅表面，与硅发生反应，生成一定厚度的二氧化硅层。

然而，现有的干氧氧化速率很慢，需要在氧化管内高温900～1200℃持续2小时以上，同时大流量的通入干氧，才能得到所需的工艺厚度。显然，这种长时间的氧化处理工艺不仅耗费了大量电、气等资源，增加了生产成本，而且还相对降低了生产产能。此外，上述工艺方法制得的氧化膜均匀性(片内膜厚差异)和重复性(片间膜厚差异)比较差。

发明内容

本发明目的是提供一种晶体硅太阳能电池的氧化处理工艺，以缩短处理时间，并获得具有良好均匀性和重复性的氧化膜。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池的氧化处理工艺，包括如下步骤：

(1)升温干氧预氧化：将硅片推入氧化管中，升温至850～900℃，通入干氧，进行氧化反应，在硅片表面生成一层二氧化硅层；反应时间为100～600s，干氧流量为8～30L/min；

(2)高温掺氯氧化：继续通入干氧，升温至900～950℃，通入三氯乙烷，携带三氯乙烷的氮气流量为0.5～2.5L/min，干氧流量为8～30L/min，持续1500～2500s；

(3)恒温推进氧化：保持步骤(2)的温度，停止通三氯乙烷，继续通入干氧，持续300～800s；干氧流量为8～30L/min；

(4)降温，停止通干氧，将硅片退出氧化管。

本发明将氧化工艺分为升温干氧预氧化、高温掺氯氧化、恒温推进氧化三步进行；即首先在温度上升的情况下，采用干氧氧化，确定一定厚度的二氧化硅膜厚，然后在预定温度下，通入三氯乙烷和干氧，能够有效加快反应速率，缩短反应时间，最后在恒温的情况下，通入一定时间的干氧，以使得膜厚更加均匀，屏蔽效果更佳。

本发明的工作机理是：在氧化气体中掺入三氯乙烷后，氧化速率及氧化层质量都有提高，对于氧化速率的变化：(1)掺氯氧化时反应产物有H₂O，加速氧化；(2)氯起了氧与硅反应的催化剂的作用；氯原子可以减少钠离子沾污，钝化SiO₂中钠离子的活性，抑制热氧化缺陷，改善击穿特性；经过掺氯氧化的硅片少子寿命得到提高，最终电池片效率也有所提高。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明开发了一种新的晶体硅太阳能电池的氧化处理工艺，大大缩短了整个工艺的处理时间，避免了长时间的氧化处理带来的浪费资源、产能降低等问题，具有积极的现实意义。

2.本发明的氧化处理工艺制备得到的二氧化硅氧化膜具有良好的均匀性和重复性，具有的较好的屏蔽效果，而且，由该工艺得到的电池片制得的太阳能电池的光电转换效率有了进一步的提高，取得了意料不到的效果。

3.本发明的处理工艺简单，易于操作，适于推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

一种晶体硅太阳能电池的氧化处理工艺，包括如下步骤：

(1)升温干氧预氧化：将硅片推入氧化管中，升温至850℃，通入干氧，进行氧化反应，在硅片表面生成一层二氧化硅层；反应时间为500s，干氧流量为20L/min