專利名稱：多晶硅太陽能電池擴散方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多晶硅太陽能電池擴散方法，屬于太陽能電池制造領域。
背景技術：
太陽能電池是ー種將光能直接轉化為電能的器件，由于其清潔、無污染，取之不盡，用之不竭，受到越來越多的關注。多晶硅太陽能電池擴散通常以磷擴散制結，該步驟是整個制備過程中的一個關鍵步驟，其質(zhì)量會直接影響到電池的光電轉換效率，典型的結制備分為兩步第一歩用氮氣通過液態(tài)的三氯氧磷(POCl3),將所需要的雜質(zhì)(磷)用載氣氮氣(N2)輸運至高溫硅片表面，雜質(zhì)擴散深度約為幾百個納米；第二步是高溫處理(即驅入處理)，使預淀積在表面的雜質(zhì)原子繼續(xù)向基體深處擴散，這樣就形成了ー個N+/N層，這樣的結構有利于后電極的制備。常規(guī)的擴散方法流程一般為進舟一升溫一氧化一擴散一再分布一降溫一出舟，擴散步驟和再分布步驟采用同一溫度完成(參見圖I)。擴散過程中，POCI3 (可以分解為磷元素的液態(tài)源)在高溫情況下與娃片表面發(fā)生反應，并由娃片表面向娃片體內(nèi)擴散。由于娃片在擴散爐管中間距很小(約2. 5_)，在硅片中心位置較難獲得與周圍等量的磷源，導致擴散均勻性較差，硅片中心點雜質(zhì)濃度低，方阻偏高，電池片最終光電轉換效率較低。單純的通過變化溫度，濃度或者時間都很難改變這ー問題，優(yōu)化程度有限。因此尋求ー種使得擴散均勻性較好，硅片表面及體內(nèi)雜質(zhì)濃度分布均勻，提高硅片方阻均勻性，從而提高電池片最終光電轉換效率的多晶硅太陽能電池擴散方法尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種多晶硅太陽能電池擴散方法，使得擴散均勻性較好，硅片表面及體內(nèi)雜質(zhì)濃度分布均勻，提高硅片方阻均勻性，從而提高電池片最終光電轉換效率。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種多晶硅太陽能電池擴散方法，其擴散方法的エ藝步驟如下
步驟一、進舟
制絨后的硅片進入擴散爐中，在硅片進舟過程中向擴散爐的進氣管通入大氮；
步驟ニ、升溫
擴散爐升溫至77(T790°C，在升溫過程中保持通入大氮；
步驟三、氧化
保持擴散爐的溫度為77(T790°C，向擴散爐中通入大氮和氧氣；
步驟四、擴散 4. I、低溫預沉積
保持擴散爐的溫度為77(T790°C，向擴散爐中通入大氮、氧氣以及攜源小氮；
4. 2、高溫擴散擴散爐升溫至825 850°C，向擴散爐中通入大氮、氧氣以及攜源小氮；
步驟五、再分布
保持擴散爐的溫度為825-850°C，停止通攜源小氮，繼續(xù)向擴散爐中通入大氮和氧氣； 步驟六、降溫
擴散爐的溫度降為77(T790°C，停止通攜源小氮，繼續(xù)向擴散爐中通入大氮和氧氣； 步驟七、出舟
在硅片出爐過程中向擴散爐中繼續(xù)通入大氮。作為ー種優(yōu)選，步驟一、擴散爐的初始溫度為50(T770で，大氮流量為2350(T24500sccm，進舟時間為 700 900s ；
步驟ニ、大氮流量為2350(T24500sccm，升溫時間為70(T900s ；
步驟三、大氮流量為2350(T24500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，氧化時間為300 600s ；
步驟四、
4. I、大氮流量為2150(T22500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，小氮流量為80(Tl500sccm，低溫預沉積時間為30(T900s ；
4.2、大氮流量為2250(T23500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，小氮流量為60(Tl200sccm，高溫擴散時間為 60(Tl200s ；
步驟五、大氮流量為2350(T24500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，再分布時間為300 600s ；
步驟六、大氮流量為2350(T24500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，降溫時間為300 600s ；
步驟七、大氮流量為2350(T24500sccm，出舟時間為70(T900s。作為ー種優(yōu)選，所述擴散爐的尾端向爐管內(nèi)伸有進氣管以及排氣管，所述進氣管與排氣管分別位于爐管的上部與下部，所述進氣管的下表面沿進氣管的長度方向設置有多個進氣孔，所述排氣管的上表面沿排氣管的長度方向設置有多個排氣孔。作為ー種優(yōu)選，所述進氣管的同一截面上設置有三個進氣孔，所述三個進氣孔沿進氣管截面的下半圓周均勻布置。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明由于低溫下磷源無法完成與硅片的反應，因此擴散第一歩低溫通源時只進行低溫預沉積，磷源無法向硅片體內(nèi)擴散(或進行速率非常低的擴散)，而僅在硅片表面堆積，經(jīng)過一定時間通源后，硅片表面形成一定厚度的磷膜；第二步高溫通源時才進行高溫擴散，原硅片表面的磷與硅片反應，井向硅片體內(nèi)擴散，此時硅片中心點與四周擴散速率相同，因此擴散均勻性較好，硅片表面及體內(nèi)雜質(zhì)濃度分布均勻，提高硅片方阻均勻性，從而提高電池片最終光電轉換效率。進氣管的下表面設置有多個進氣孔，排氣管的上表面設置有多個排氣孔，通入的反應氣體可以通過進氣管多點進氣和排氣管多點排氣，氣流從各個氣孔進出，平行流過硅片表面，使得氣體在爐管內(nèi)分布均勻，提高整管磷擴散的片間、片內(nèi)方阻均勻性。
圖I為常規(guī)擴散方法的步驟圖。圖2為本發(fā)明擴散方法的步驟圖。圖3為常規(guī)擴散方法時硅片表面雜質(zhì)濃度分布曲線。圖4為本發(fā)明擴散方法時硅片表面雜質(zhì)濃度分布曲線。圖5為本發(fā)明的擴散爐的正視圖。圖6為圖5的右視圖。圖7為圖5中的進氣管仰視圖。圖8為圖7的右視圖。
圖9為圖5中的排氣管的俯視圖。圖10為圖9的右視圖。其中
爐管I 進氣管2 排氣管3 進氣孔4 排氣孔5。
具體實施例方式參見圖2，本發(fā)明涉及的一種多晶硅太陽能電池擴散方法，其擴散方法的エ藝步驟如下
步驟一、進舟
制絨后的硅片進入初始溫度為50(T77(TC的擴散爐中，進舟時間為70(T900s，在硅片進舟過程中向擴散爐的進氣管通入大氮，大氮流量為2350(T24500sccm。步驟ニ、升溫
擴散爐升溫至77(T790°C，升溫時間為70(T900s，在升溫過程中通入大氮，大氮流量為23500 24500sccm。步驟三、氧化
保持擴散爐的溫度為77(T790°C，向擴散爐中通入大氮和氧氣，大氮流量為2350(T24500sccm，氧氣流量為 40(T600sccm，氧化時間為 30(T600s。步驟四、擴散
4.I、低溫預沉積
保持擴散爐的溫度為77(T790°C，向擴散爐中通入大氮、氧氣以及攜源小氮(攜帶POCl3的小流量氮氣)，大氮流量為2150(T22500SCCm，氧氣流量為40(T600SCCm，小氮流量為80(Tl500sccm，低溫預沉積時間為30(T900s。4. 2、高溫擴散
擴散爐升溫至825 850°C，向擴散爐中通入大氮、氧氣以及攜源小氮，大氮流量為2250(T23500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，小氮流量為60(Tl200sccm，高溫擴散時間為600 1200s。步驟五、再分布保持擴散爐的溫度為825-850°C，停止通攜源小氮，繼續(xù)向擴散爐中通入大氮和氧氣，大氮流量為2350(T24500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，再分布時間為30(T600s。步驟六、降溫
擴散爐的溫度降為77(T790°C，停止通攜源小氮，繼續(xù)向擴散爐中通入大氮和氧氣，大氮流量為2350 (T24500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，降溫時間為30(T600s。步驟七、出舟
出舟時間為70(T900s，在硅片出爐過程中向擴散爐中繼續(xù)通入大氮，大氮流量為23500 24500sccm。參見圖5 圖10，所述擴散爐的尾端向爐管I內(nèi)伸有進氣管2以及排氣管3，所述進氣管2與排氣管3分別位于爐管I的上部與下部，所述進氣管2的下表面沿進氣管2的長度方向設置有多個進氣孔4，所述排氣管3的上表面沿排氣管3的長度方向設置有多個排氣孔5，所述進氣管2以及排氣管3均由石英材料制成。所述進氣管2的同一截面上設置有三個進氣孔4，所述三個進氣孔4沿進氣管2截面的下半圓周均勻布置。使用本發(fā)明的變溫擴散方法和常規(guī)擴散方法對比，擴散均勻性、電池片的效率及各電性能參數(shù)均有較大提高。下表為相同廠家硅片，分別用常規(guī)エ藝和本發(fā)明エ藝作了エ藝試驗(針對不同的漿料，擴散目標方阻有63Q/和75Q/ 兩種)，見下表
方阻數(shù)據(jù)
權利要求
1.一種多晶硅太陽能電池擴散方法，其特征在于該擴散方法的工藝步驟如下 步驟一、進舟 制絨后的硅片進入擴散爐中，在硅片進舟過程中向擴散爐的進氣管通入大氮； 步驟二、升溫 擴散爐升溫至77(T790°C，在升溫過程中保持通入大氮； 步驟三、氧化 保持擴散爐的溫度為77(T790°C，向擴散爐中通入大氮和氧氣； 步驟四、擴散 4. I、低溫預沉積 保持擴散爐的溫度為77(T790°C，向擴散爐中通入大氮、氧氣以及攜源小氮； 4. 2、高溫擴散 擴散爐升溫至825 850°C，向擴散爐中通入大氮、氧氣以及攜源小氮； 步驟五、再分布 保持擴散爐的溫度為825-850°C，停止通攜源小氮，繼續(xù)向擴散爐中通入大氮和氧氣； 步驟六、降溫 擴散爐的溫度降為77(T790°C，停止通攜源小氮，繼續(xù)向擴散爐中通入大氮和氧氣； 步驟七、出舟 在硅片出爐過程中向擴散爐中繼續(xù)通入大氮。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種多晶硅太陽能電池擴散方法，其特征在于 步驟一、擴散爐的初始溫度為50(T770°C，大氮流量為2350(T24500sccm，進舟時間為70(T900s ； 步驟二、大氮流量為2350(T24500sccm，升溫時間為70(T900s ； 步驟三、大氮流量為2350(T24500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，氧化時間為300 600s ； 步驟四、 4. I、大氮流量為2150(T22500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，小氮流量為80(Tl500sccm，低溫預沉積時間為30(T900s ； 4.2、大氮流量為2250(T23500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，小氮流量為60(Tl200sccm，高溫擴散時間為 60(Tl200s ； 步驟五、大氮流量為2350(T24500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，再分布時間為300 600s ； 步驟六、大氮流量為2350(T24500sccm，氧氣流量為40(T600sccm，降溫時間為300 600s ； 步驟七、大氮流量為2350(T24500sccm，出舟時間為70(T900s。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的一種多晶硅太陽能電池擴散方法，其特征在于所述擴散爐的尾端向爐管(I)內(nèi)伸有進氣管(2)以及排氣管(3)，所述進氣管(2)與排氣管(3)分別位于爐管(I)的上部與下部，所述進氣管(2)的下表面沿進氣管(2)的長度方向設置有多個進氣孔(4)，所述排氣管(3)的上表面沿排氣管(3)的長度方向設置有多個排氣孔(5)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種多晶硅太陽能電池擴散方法，其特征在于所述進氣管(2)的同一截面上設置有三 個進氣孔(4)，所述三個進氣孔(4)沿進氣管(2)截面的下半圓周均勻布置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多晶硅太陽能電池擴散方法，其特征在于該擴散方法的工藝步驟如下進舟→升溫→氧化→擴散→再分布→降溫→出舟，其中擴散步驟先進行低溫預沉積再進行高溫擴散。本發(fā)明由于低溫下磷源無法完成與硅片的反應，因此擴散第一步低溫通源時只進行低溫預沉積，磷源無法向硅片體內(nèi)擴散(或進行速率非常低的擴散)，而僅在硅片表面堆積，經(jīng)過一定時間通源后，硅片表面形成一定厚度的磷膜；第二步高溫通源時才進行高溫擴散，原硅片表面的磷與硅片反應，并向硅片體內(nèi)擴散，此時硅片中心點與四周擴散速率相同，因此擴散均勻性較好，硅片表面及體內(nèi)雜質(zhì)濃度分布均勻，提高硅片方阻均勻性，從而提高電池片最終光電轉換效率。
文檔編號H01L31/18GK102820383SQ201210333850
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權日2012年9月11日
發(fā)明者趙貴燕, 邱軍輝, 王世賢, 龔麗坤 申請人:江陰鑫輝太陽能有限公司