[发明专利]一种改善太阳能电池磷扩散均匀性的方法

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，具体涉及一种改善太阳能电池磷扩散均匀性的方法。 

背景技术

太阳能电池是一种将光能直接转化为电能的器件，由于其清洁、无污染，取之不尽，用之不竭，受到越来越多的关注。 

目前广泛采用的是硅太阳能电池，其制造工艺也已经标准化，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，扩散制结分为磷扩散与硼扩散，在使用P型硅片制备太阳能电池的情况下，需要在硅片表面进行磷扩散形成N层，而最终形成PN结，相反，若使用N型硅片制备时，则需要在硅片表面进行硼扩散来形成PN结。 

通常以磷扩散制结，该步骤是整个制备过程中的一个关键步骤，其质量会直接影响到电池的光电转换效率，在工业化生产中，典型的结制备分为两步：第一步用氮气通过液态的三氯氧磷(POCL₃)，将所需要的杂质(磷)用载流气体(氮、氧)输运至高温半导体材料表面(硅)，杂质扩散深度约为几百个纳米；第二步是高温处理(即驱入处理)，使预淀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，这样的结构有利于后电极的制备。 

扩散制结所使用的设备最常见的有扩散炉，在实际生产中，扩散炉的温度控制一般是由几个加热线圈分段同时控制，由于管内不同位置气氛环境等差异的存在(通入气体均匀度差异)，若炉内温度一致，即造成制备出的电池片性能不一致。通常采用温度补偿的方式来控制整管的方块电阻，即通过分段控制加热线圈，使扩散炉各温区扩散温度不一致，来弥补环境差异。然而，采用这一方式，工艺各步骤之间的界限并不分明，且一个扩散炉一次性扩散的硅片分散在各个温区，造成了处于各温区的硅片的实际 扩散工艺参数存在较大差异，导致了方块电阻一致性差、重复性及稳定性差，进而影响最终的效率。 

发明内容

本发明目的是提供一种改善太阳能电池磷扩散均匀性的方法，使用该方法提高扩散工艺的稳定性重复性，改善整管及单片的扩散均匀性，有效提高太阳能电池的转换效率。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种改善太阳能电池磷扩散均匀性的方法，其步骤包括： 

(1)将待处理硅片放于扩散炉中，炉内各区温度均升至700～780℃，各温区温差＜5℃，炉内环境为均匀的氮气气氛，氮气流量8L/min～30L/min； 

(2)待温度稳定后，同时通入携磷源气体，流量为0.8L/min～2L/min，及干氧，流量为0.4L/min～2.5L/min，且保证炉内气体环境均匀，扩散10～40分钟； 

(3)停止通入携磷源气体源和干氧，同步均匀提升炉内各区温度，升温速率＜5℃/min，升温至810～900℃，各温区温差＜5℃，扩散10～40分钟； 

(4)降温出舟，完成扩散过程。 

上述技术方案中，所述步骤(1)中氮气流量为8L/min～20L/min。 

上述技术方案中，所述步骤(2)中携磷源气体流量为0.8L/min～1.8L/min，同时通入干氧流量为0.6L/min～2L/min，进行扩散。 

本发明的工作机理是： 

1.扩散炉内各区温度保持一致(各温区温差＜5℃)，避免了不同区域温差引起扩散不均匀的问题； 

2.通过合理调整合控制通入炉内各气体的比例、总量，以及出气排风量，保证扩散反应过程炉内气体均匀稳定，减少了炉内气流分布差异引起的扩散不均匀问题； 

3.采用炉内温度从低到高，且升温速率＜5℃/min，以确保炉内各区温度是同步等速升温，升温过程缓慢而又均匀，从而减小升温滞后效应引起的扩散不均匀问题。 

从而使磷扩散均匀性得到明显提高。 

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、本发明采用扩散炉内各温区温度一致，且保持均匀气体环境，从而大大提高扩散均匀性、一致性及工艺重复性与稳定性： 

①均匀性：(1)片间均匀性好：在各温区非常接近甚至完全相同的参数条件下，可将片间方块电阻不均匀度控制在较理想的范围；(2)片内均匀性好：明显改善片内均匀性，在国产设备上改善效果尤为显著。 

②一致性好：(1)很大程度上统一了不同设备的工艺参数，解决了不同设备的一致性问题；(2)解决了因不同管别差异而引起的不一致问题；(3)解决了同一管不同位置的差异而引起的不一致问题。