[发明专利]一种晶体硅太阳能电池的扩散工艺

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池生产领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池扩散工艺。

背景技术

晶体硅电池最重要特性就是其p-n结，虽然电池的其它特性也会影响转换效率，但p-n结却是电池的基本功能。扩散是在一块基体材料上生成导电类型不同的p—n层，它是电池制造过程中的核心工序，是电池片的心脏。

当前的工业化生产中，形成p—n层的方式主要有三种：1.液态源扩散，在一定温度下（>600℃）三氯氧磷（POCl₃）、氧气与硅片反应生成磷原子进行扩散；2.固态源扩散，氮化硼片预先在扩散温度下通氧30分钟使氮化硼表面的三氧化二硼与硅发生反应，形成硼硅玻璃沉积下在硅表面，硼向硅内部扩散；3.涂布源扩散，杂质源预先涂于硅片表面，涂布的杂质源与硅反应生成杂质元素，杂质元素向硅中扩散。

在晶体硅太阳能电池生产中主要用方块电阻和方块电阻均匀性（R值）这两个参数来控制和评价P-N结的质量，其中硅片的方块电阻通过温度、时间来控制，方块电阻均匀性则通过调节源与辅助气体气流量比来控制。

太阳能晶体电池主要为多晶硅和单晶硅，多晶硅由于其低廉的成本已成为太阳能电池的重要原材料，但与单晶硅相比具有较高密度的晶界、位错、微缺陷等结构缺陷和大量的金属杂质等，这些缺陷相互作用极大降低了器件的电学性能。

目前多晶硅电池片生产上采用液态磷源法扩散制备P-N结，是整个流程中加工时间最长的工序，其中包括长时间恒温通入POCl₃、O₂以及N₂的沉积步骤，主要目的通过反应在硅片表面形成磷硅玻璃及磷原子混合体，为下一步磷原子均匀进入硅片做准备过程，但单一长时间高温过程不仅会对硅片表面造成损伤，也不利于晶体硅中杂质的置换；再而多晶硅由于微缺陷等结构缺陷导致扩散不均匀，最终影响电池片的转换效率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种晶体硅太阳能电池扩散工艺，能够有效提升太阳能电池的光电转换效率，极大缩短生产时间，提升生产产能，节省磷源使用量，降低生产成本，且工艺简单可行，不需要增加额外工序步骤和物料。

本发明所采用的技术方案是：低温通氧，首先将温度升至800-820℃，通入O₂，用时7.8-8.8min；（2）升温通源沉积，继续升温至835-855℃，并通入POCl₃、O₂以及N₂，用时3.5-4.5min；（3）高温通源沉积，保持温度在835-855℃，继续通入POCl₃、O₂以及N₂，用时6.2-7.2min；第二步扩散：（1）降温通氮，将温度降低至815-835℃，仅通入N₂，用时2.5-3.5min；（2）低温通源沉积，保持上述降低后的温度，并通入POCl₃、O₂以及N₂，用时5.5-6.5min；第三步推进、冷却：（1）推进用时6.2-7.2min；（2）冷却用时2.8-3.8min。

优选地，上述通入的O₂流量为150-250mL/min。

优选地，上述通入的POCl₃流量为750-850mL/min。

优选地，上述通入的N₂流量为14000-16000mL/min。

本发明采用先高温，后补源低温再次沉积、推进之法，先高温吸杂，可以快速有效的溶解金属沉淀和金属复合体，使杂质原子从不同的形态变为可以快速移动的间隙原子，但此高温下，在多晶衬底和在重磷扩散区域的分凝系数差异不大，而进行补源二次低温吸杂后，极大地增加了吸杂的驱动力，使得金属在不同区域的分凝系数得到改善，显著的改善了材质的性能，从而最终提升转换效率约0.1%，同时大大减少了通气过程时间，减少了磷源等气体的用量。

附图说明

图1为本发明一种晶体硅太阳能电池扩散工艺的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

实施例1