[发明专利]一种N型晶体硅太阳电池的硼扩散方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种N型晶体硅太阳电池的扩散制结工艺，具体涉及一种N型晶体硅太阳电池的硼扩散方法，属于晶体硅太阳电池制造领域。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能，硅太阳能电池在光伏领域占据着重要的地位。因此，研发高性价比的硅太阳能电池已经成为各国光伏企业的主要研究方向之一。

现有的硅太阳电池采用的硅片基底主要包括P型和N型两种硅片。目前，太阳电池工业化生产中通常采用P型硅材料进行生产，然而，P型单晶硅中普遍存在光致衰减现象，这是因为P型单晶硅的B-O复合缺陷和碳氧复合缺陷的存在，由于这些复合缺陷的存在，降低了少子寿命和扩散长度，从而降低了电池的转换效率。和以P型硅片为基底制造的太阳电池相比，由于N型硅片中没有B-O复合对，以N型硅片为基底制造的太阳电池没有明显的光衰减现象；并且N型硅片的少子寿命高于P型硅片，因此N型硅太阳电池得到了越来越多的关注。

现行的N型硅片硼扩散方法得到的表面硼浓度较低，J.Libal等人的研究（N-Type Multicrystalline Silicon Solar Cells: BBr3-Diffusion and Passivation of p+-Diffused Silicon Surfaces, Proc. 20th EC, PVSEC, Barcelona, pp 793-796, 2005）表明， 现行N型硅片硼扩散方法得到的表面硼浓度通常在5×10¹⁹~2×10²⁰ cm^-3范围内。这可能是由于现行的扩散工艺推进时间较长，导致硅表面的硼不断地向体内扩散，致使表面硼浓度降低，会给后续的金属化烧结带来很大的困难，一旦金属化烧结过程中金属电极与硅片表面不能形成很好的欧姆接触，就会导致电池的串联电阻升高，从而降低了电池的光电转换效率。因此，开发一种表面高浓度硼的N型晶体硅太阳电池的硼扩散方法尤为重要。

发明内容

本发明目的是提供一种N型晶体硅太阳电池的硼扩散方法，以得到表面高浓度硼的N型晶体硅太阳电池。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种N型晶体硅太阳电池的硼扩散方法，包括如下步骤：

(1) 将制绒清洗后的N型硅片在750~900℃、氮气气氛中进行热处理，氮气流量为5~8L/min；

(2) 升温至1000~1100℃，在扩散腔体内通硼源进行扩散，氮气流量为10~15L/min，氧气流量为0.1~1L/min，BBr₃流量为1~10L/min；

(3) 降温至750~800℃，通氮气完成扩散过程，氮气流量为5~10L/min。

上述技术方案中，所述步骤(1)中热处理的时间为5~10min。

上述技术方案中，所述步骤(2)中硼扩散时间为5~20min。可以采用高纯度的BBr₃。

本发明的工作机理是：采用高扩散温度使更多的硼进入N型硅片的表面，提升N型硅片表面的硼浓度；采用较短的推进时间来避免推进后N型硅片表面的硼浓度明显降低，从而使扩散后的N型硅片表面硼浓度保持在较高水平。

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．本发明的扩散方法可以显著提升N型硅片表面硼浓度，经测试，其表面硼浓度可达4.6×10²⁰ cm^-3左右，避免了后续金属化烧结的困难，有利于N型晶体硅太阳电池的制作；而形成的富硼层仍然可以通过一些低成本的清洗工艺来去除，因而具有积极的现实意义。

2．本发明的制备方法简单，工艺时间短，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N型晶体硅太阳电池的硼扩散方法，将制绒清洗过后的一组N型单晶硅片（50片）做如下处理：

(1) 在800℃氮气气氛中进行热处理5min，氮气流量为5L/min；

(2) 在1000℃通硼源扩散20min，氮气流量为13 L/min，氧气流量为0.5 L/min，BBr₃流量1.5 L/min；