[发明专利]一种改善太阳能电池表面扩散的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善光电转换半导体器件表面扩散的方法，尤其涉及一种改善太阳能电池表面扩散的方法。

背景技术

标准化的单晶硅太阳能电池制造工艺包括以下步骤：1. 化学清洗及表面结构化处理；2. 扩散；3. 周边刻蚀；4. 沉积减反射膜；5. 印刷电极；6. 烧结。其中，扩散工艺是制备太阳能电池环节非常重要的工艺，也是核心步骤之一。扩散的目的是形成与基底材料导电类型相反的发射区，从而形成PN结。PN结是太阳能电池的心脏，太阳能电池转换效率的高低首先取决于PN结的质量。由于太阳能电池的转换效率直接关系生产成本，转换效率提高1%，生产成本下降10%，因此，要降低生产成本，就必须尽可能提高太阳能电池的转换效率。

目前太阳能电池主要采用晶体硅为主要材料，主要使用P型晶体硅片为基底制作太阳能电池，要制作太阳能电池就必须制备PN结，在P型硅片的一个表面进行扩散后表面变成N型就形成了PN结，只有形成了PN结，硅片才有光伏效应。由于PN结的质量决定太阳能电池的转换效率，因此制备PN结的扩散工艺就非常重要，扩散的温度、浓度、深度以及均匀性都直接影响太阳能电池的电性能。

早期的太阳能电池采用链式扩散炉配合液态磷源进行扩散，产能大但是扩散状况不佳，电池效率很难突破16%。随着技术的成熟，一些太阳能企业采用管式散热炉配合气态磷源进行扩散，扩散情况大有改善，加上PECVD的使用，电池效率达到16%至17%的水平。中国专利CN 101237010公开了一种改善太阳能电池扩散的方法，包括步骤：采用硅原料、导电类型P型；扩散，该步骤中硅片在高温中与氧气、三氯氧磷发生化学反应，生成磷、五氯化磷、五氧化二磷、氯气；通氧再分布；与再分布相结合的磷原子Drive in过程。但是上述专利的转换率仅能达到15%至16%，不能更有效地降低生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善太阳能电池表面扩散的方法，该方法通过在扩散工艺中引入Ar气对硅片进行退火处理，使硅片表面扩散均匀，提高太阳能电池的转换效率。

为了达到上述目的，本发明提出了一种改善太阳能电池表面扩散的方法，包括以下步骤：

a：在750～850℃温度下，通入Ar气，对P型单晶硅片退火处理；

b：将步骤a中退火处理的硅片氧化处理；

c：将步骤b中生成的氧化层硅片进行磷扩散；

d：将步骤c中扩散后的硅片通入大氮气和氧气进行处理；

e：将步骤d处理后的硅片在750-850℃温度下，通入Ar气，进行退火处理。

上述的改善太阳能电池薄膜扩散的方法，所述步骤a中退火处理时间为5-15分钟，所述步骤e中退火处理时间为10-20分钟。

上述的改善太阳能电池薄膜扩散的方法，所述步骤b中氧化处理是指将步骤a中退火处理的硅片在800-860℃下，通入大氮气和氧气，氧化处理5-10分钟，在硅片表面形成5-10纳米厚的氧化层。

上述的改善太阳能电池薄膜扩散的方法，所述步骤c中磷扩散是指将步骤b中生成氧化层的硅片在800-900℃下，通入小氮气、大氮气以及氧气，进行磷扩散30-50分钟。

上述的改善太阳能电池薄膜扩散的方法，所述步骤d中将硅片进行处理是指将步骤c中扩散后的硅片在800-900℃下，通入大氮气和氧气，进行处理10-15分钟，在硅片表面形成10-15纳米厚的氧化层。

所谓大氮气是指流量为20～35L/min的氮气；所谓小氮气是指流量为1.6～2.5L/min的氮气。

本发明一种改善太阳能电池表面扩散的方法通过在扩散工艺中引入Ar气对硅片进行退火处理，使硅片表面扩散均匀，提高太阳能电池的转换效率。与传统的扩散工艺相比，不改变原有扩散设备，只是改变了工艺，可控性强，可重复性强。同时，引入Ar气之后可以有效改善材料性能，在提高PN结连续性，工艺稳定性、重复性及生产适用性上都有所提高。

具体实施方式

本发明一种改善太阳能电池表面扩散的方法，包括以下步骤：

a：在750～850℃下，通入Ar气，对P型单晶硅片退火处理5-15分钟；

b：将步骤a中退火处理的硅片在800-860℃下，通入大氮气和氧气，氧化处理5-10分钟，在硅片表面形成5-10纳米厚的氧化层；

c：将步骤b中生成氧化层的硅片在800-900℃下，通入小氮气、大氮气以及氧气，进行磷扩散30-50分钟；

d：将步骤c中扩散后的硅片在800-900℃下，通入大氮气和氧气，进行处理10-15分钟，在硅片表面形成10-15纳米厚的氧化层；