[发明专利]一种高温低压的硅片扩散方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种高温低压的硅片扩散方法。

背景技术

太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能并利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junction)上，形成新的空穴-电子对(V-E pair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。

晶硅太阳能电池的制造工艺有6道工序，分别为制绒，扩散，去磷硅玻璃和背结，镀膜，丝网印刷，烧结。其中扩散工序是在硅片正面形成电池的核心部件PN结。在太阳光的照射下，PN结两侧形成电势差，接通电路后就形成电流。

目前业界采用的是常压管式扩散方式，硅片在常压高温的环境中与氧气和三氯氧磷气体发生反应，生成的单质磷在高温下向硅片内部扩散，形成薄的N型硅层，进而形成PN结。然而常压管式扩散方式，硅片方阻的稳定性和片内均匀性差，影响太阳能电池光电转换效率的提高。大规模量产中，电池的光电转换效率分布过宽，低效电池的分布比例过高。

现有技术中，中国专利CN104409339A公开一种硅片的P扩散方法，采用三步沉积推进扩散工艺，使得到的包含有PN结的硅片方阻均匀性提高，降低了表面浓度以及结深，从而提高电池的转换效率。然而，该技术方案扩散工艺用时长，工作效率低，且需要使用大量的氮气作为保护气，生产成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高温低压的硅片扩散方法，可提高硅片间方阻的稳定性和片内方阻均匀性，降低生产成本，加快生产效率，同时提高电池的光电转换效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温低压的硅片扩散方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将制绒后的硅片放入扩散炉中；

（2）抽真空使扩散炉中的压强保持在0.001~0.5大气压；

（3）升温至800~850℃，恒温稳定1~3min；

（4）在POCl₃、N₂和O₂混合气体的氛围中，将硅片在沉积温度800~850℃的条件下进行第一沉积，沉积4~6min；

（5）在N₂和O₂混合气体的氛围中，升温至810~860℃，将第一沉积后的硅片进行第一推进，推进3~5min；

（6）在POCl₃、N₂和O₂混合气体的氛围中，将第一推进后的硅片在沉积温度810~860℃的条件下进行第二沉积，沉积3~5min；

（7）在N₂和O₂混合气体的氛围中，升温至820~870℃，将第二沉积后的硅片进行第二推进，推进2~4min；

（8）在POCl₃、N₂和O₂混合气体的氛围中，将第二推进后的硅片在沉积温度820~870℃的条件下进行第三沉积，沉积2~4min；

（9）在N₂和O₂混合气体的氛围中，升温至830~880℃，将第三沉积后的硅片进行第三推进，推进1~3min；

（10）使炉内温度降至800~850℃，出炉，得到含有PN结的硅片。

作为上述方案的改进，步骤（4）第一沉积过程中POCl₃流量为200~250 sccm，N₂流量为5~10 slm，O₂流量为100~150 sccm。

作为上述方案的改进，步骤（5）第一推进过程中N₂流量为5~10 slm，O₂流量为100~150 sccm。

作为上述方案的改进，步骤（6）第二沉积过程中POCl₃流量为150~200 sccm，N₂流量为5~10 slm，O₂流量为50~100 sccm。

作为上述方案的改进，步骤（7）第二推进过程中N₂流量为5~10 slm，O₂流量为50~100 sccm。

作为上述方案的改进，步骤（8）第三沉积过程中POCl₃流量为100~150 sccm，N₂流量为5~10 slm，O₂流量为25~75 sccm。