[发明专利]PN结的扩散方法、气体扩散装置和晶体硅太阳能电池片

说明书

技术领域

本发明涉及气体扩散领域，更具体的说，涉及一种PN结的扩散方法、气体扩散装置和晶体硅太阳能电池片。

背景技术

在当今的晶硅太阳能电池片生产工艺中，电池片PN结的扩散方式一般有三种：

1、喷涂磷酸水溶液后链式扩散；2、丝网印刷磷浆后链式扩散；3、三氯氧磷或溴化硼气态扩散。

其中三氯氧磷气态扩散是目前最为主要的扩散方式。

具体如图1所示，硅片1位于石英管2内的承载台3上，三氯氧磷(POCL₃)液态源扩散用到的工艺气体为氧气(O₂)、氮气(该氮气一般流量较大，在5L/min以上，俗称大氮，表示为N₂)、携带气体(一般采用氮气，流量在2L/min以下，俗称小氮，表示为N₂-POCl₃)，通过氮气携带N₂-POCl₃并同时通入一定量的氧气，使加热炉管中的硅片表面生成含磷的氧化层，在高温下，磷从氧化层扩散到硅中，从而在P型硅片表面形成一层薄的重掺杂的N型区，即PN结。

磷在硅片内扩散，可由深往浅方向形成具有一浓度梯度的磷分布，这一磷原子的浓度梯度可以有效的让太阳能电池片在烧结后与银电极接触时有更好的欧姆接触,进而提高太阳能电池的填充系数(Fill Factor)，提高短路电流(Imp)及开路电压(Vmp)最大值。因此,好的扩散浓度梯度可以有效地提高太阳能电池片的光电转换效率。

但是，现有的扩散技术形成的晶体硅太阳能电池片内的PN结磷原子浓度梯度的状况并不明显，进而太阳能电池片与银电极的欧姆接触并不理想。

发明内容

本发明实施例提供了一种气体扩散装置及PN结的扩散方法、晶体硅太阳能电池片，以进一步改善太阳能电池片的电性能，尤其是改善晶体硅太阳能电池片与银电极的欧姆接触，进一步的增强晶体硅太阳能电池的转换效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种PN结的扩散方法，包括：

将硅片插到扩散炉内并升至第一预设温度；

经扩散炉管向扩散炉通入小氮、氧气和大氮，同时通过变量流量计调控所述小氮的流量，持续第一预设时间；

扩散炉内温度升至第二预设温度，并经扩散炉管向扩散炉通入预设含量的氧气和大氮，持续第二预设时间；

扩散过程结束，在扩散炉降温后取出硅片。

优选的，所述通过变量流量计调控所述小氮的流量的过程为：

预设小氮流量的初始值n_i和小氮流量最终值n_f；

则所述小氮的流量Q为：

其中，所述T为第一预设时间。

优选的，所述变量流量计调控小氮流量范围为0.0000～50.0000slm。

优选的，所述第一预设温度为750℃～900℃。

优选的，所述第一预设时间为1min～360min。

优选的，所述第二预设温度为800℃～900℃。

优选的，所述第二预设时间为1min～360min。

一种气体扩散装置，包括：依次通过扩散炉管连接的入口手动阀、入口气动阀和扩散炉，还包括：设置在所述入口气动阀与扩散炉之间的变量流量计。

优选的，所述变量流量计的调控范围为0.0000～50.0000slm。

一种晶体硅太阳能电池片，所述晶体硅太阳能电池片采用上述任一项所述的方法生产。

本发明所公开的PN结的扩散方法，通过变量流量计调控所述小氮的流量，从而改变扩散炉内三氯氧磷的浓度，进而改变扩散源进入硅片内部的扩散量，从而形成更明显的浓度梯度，有效的提升太阳能电池片的光电转换效率。

此外，本扩散方法可以在管式及板式的扩散设备上应用，在高产能的扩散设备中，依然有很好的扩散浓度梯度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有晶体硅太阳能电池制作过程中扩散工艺的示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种晶体硅太阳能电池片PN结扩散方法的基本流程图；

图3为本发明实施例所提供的一种气体扩散装置示意图。