[发明专利]一种太阳能电池硅片生产过程中的低压扩散工艺

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池生产技术领域，涉及一种太阳能电池硅片的生产工艺，特别是一种太阳能电池硅片生产过程中的低压扩散工艺。

背景技术

扩散是太阳能电池硅片生产中的一道重要的工艺，太阳能电池硅片PN结质量的优劣直接决定光电转换效率，扩散工艺要求反应管内温场稳定、气场稳定，但是传统的常压扩散工艺在正常生产过程中存在着一些不足，会影响到扩散工艺质量，主要包括：由于掺杂原子分压比小，硅片相邻距离小，造成硅片中间的掺杂浓度与边缘之差距较大，扩散工艺质量差，均匀性较低，而且在高方阻生产的产线，由于方阻较高，不均匀现象增加，导致扩散的硅片边缘与四周的方阻更加的不均匀。

我国专利(公告号：CN102723266A；公开日：2012-10-10)公开了一种太阳能电池扩散方法，包括以下工艺步骤：步骤一、第一次氧化；步骤二、扩散；步骤三、第二次氧化；步骤二扩散分为第一次扩散、第二次扩散以及第三次扩散；该扩散方法以P型硅片为扩散源衬底，扩散阶段经过三步分步扩散，氮和氧气的通入流量从大到小，通入时间从长到短，将三步的磷源浓度由高到低驱入衬底，使得表面浓度逐渐减少，降低表面复合及缺陷浓度，并形成梯度掺杂，拓宽P-N结区的宽度，提高开路电压；同时较深的结深，可以降低串联电阻，提升太阳电池转换效率。

上述专利中采用常压扩散工艺，液态磷源容易扩散，会产生大量残留物(主要是五氧化二磷)和废气(主要是氯气)。若遇到温度较低的冷空气，其中的水与五氧化二磷生成偏磷酸、与氯气生成盐酸，偏磷酸和盐酸对人体都能造成严重伤害，偏磷酸易潮解生成磷酸，磷酸和盐酸对设备仪器产生腐蚀，影响其使用寿命和工作性能。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种太阳能电池硅片生产过程中的低压扩散工艺，本发明所要解决的技术问题是：如何提高扩散方阻的均匀性并减少有害物质的释放。

本发明目的可通过下列技术方案来实现：

一种太阳能电池硅片生产过程中的低压扩散工艺，其特征在于，所述低压扩散工艺包括以下步骤：

a、抽真空：将硅片放置到扩散炉的反应腔室，关闭扩散炉的炉门，使用真空泵将扩散炉的反应腔室抽成50mbar～150mbar的真空状态；

b、充气体:将少量氮气与三氯氧磷冲入扩散炉的反应腔室内；

c、低压扩散：保持反应腔室内压力不变，低压扩散时间为700S～900S；

d、检测：检测低压扩散结果，使硅片表面方块电阻80Ω～120Ω/口、均匀性要求±3％以内，对不合格产品进行回收。

其原理在于：随着电池超薄化方向发展以及更高的质量要求，生产大尺寸的电池时需要表面杂质浓度达到很低，其表面方块电阻80Ω～120Ω/口、均匀性要求±3％以内。本低压扩散工艺中采用氮气携带少量三氯氧磷在低压环境中进行扩散，磷离子可以均匀的扩散到硅片内部，在硅片表面扩散一层均匀的杂质原子，保证硅片扩散的均匀性，提高电池片的转换效率。高均匀性低压浅结掺杂工艺，保证方块电阻的均匀性，在低压环境下能够减少有害物质的溢流或泄露，它还具有低能耗、低源耗、低维护等优点。

在上述的太阳能电池硅片生产过程中的低压扩散工艺中，在步骤c中，反应腔室内调节温度范围为830℃～860℃，扩散时间为750S～850S、气流量为900sccm～1300sccm。这些参数的变化主要会影响扩散的结深、结浅以及影响扩散的扩散长度，主要体现在扩散后的方阻上面，避免湍流产生，从而提高扩散方阻的均匀性。温度高会导致方阻变低，温度低会导致方阻变高；扩散时间长会导致P/N结深，方阻低，时间短则反之；气体流量越高，方阻越低，流量月低，方阻越高。采用低压扩散工艺以后，扩散过程扩散磷源的利用效率也显著提高，工艺过程中扩散磷源的用量大幅降低，节省成本。

在上述的太阳能电池硅片生产过程中的低压扩散工艺中，所述扩散炉为管式炉，所述反应腔室为管腔。

在上述的太阳能电池硅片生产过程中的低压扩散工艺中，所述硅片为P型硅片或N型硅片。

在上述的太阳能电池硅片生产过程中的低压扩散工艺中，在步骤a中，将反应腔室的管尾部的尾气抽风量减小至最大抽风量的1/3。以保证气体流量在工艺管内的稳定与均匀，保证扩散的质量的同时，增强扩散的均匀性，防止三氯氧磷被尾部气体带走。