本發(fā)明屬于晶體硅電池的制備工藝中的擴(kuò)散加工領(lǐng)域，具體涉及一種密舟多晶硅太陽能電池的擴(kuò)散工藝。
背景技術(shù)：
太陽能電池?cái)U(kuò)散的主要用途是在高溫條件下對(duì)電池片進(jìn)行摻雜，對(duì)于P型電池，即將元素磷擴(kuò)散入硅片，從而改變和控制電池內(nèi)雜質(zhì)的類型、濃度和分布，以便建立起不同的電特性區(qū)域。
目前，常規(guī)的太陽能多晶擴(kuò)散工藝是在常壓下進(jìn)行的，反應(yīng)氣體從爐尾進(jìn)入，再從爐口被抽走，為了保證爐尾與爐口的方阻均勻性，需要通入大量的反應(yīng)氣體，這樣不僅會(huì)增加成本，而且也容易導(dǎo)致電池的方阻均勻性變差。尤其是在使用密舟，將每管從400片增加到800片或以上時(shí)，由于片與片之間的間隙變得更小，這種現(xiàn)象會(huì)變得更加嚴(yán)重。
隨著電池向大尺寸、超薄化方向發(fā)展以及低的表面雜質(zhì)濃度，低壓擴(kuò)散技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯，通過降低擴(kuò)散爐工作腔內(nèi)的氣壓會(huì)提高擴(kuò)散爐管內(nèi)氣流的均勻性，避免湍流產(chǎn)生，從而提高擴(kuò)散的均勻性。但是，低壓擴(kuò)散方式工藝復(fù)雜，不易控制，因此，對(duì)低壓擴(kuò)散工藝的優(yōu)化較困難?，F(xiàn)有的多晶硅低壓擴(kuò)散工藝大多采用兩步通小氮，并且在反應(yīng)過程中需要通入較大量的大氮和氧氣，這樣會(huì)增加生產(chǎn)成本。而且在擴(kuò)散推結(jié)后直接進(jìn)行退火，會(huì)使部分未反應(yīng)完的物質(zhì)殘留在擴(kuò)散管中，容易形成偏磷酸，污染硅片?？梢?，由于低壓擴(kuò)散技術(shù)工藝尚不成熟，密舟低壓擴(kuò)散工藝優(yōu)化將更加困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高密舟多晶硅太陽能電池方阻均勻性、成本低的擴(kuò)散工藝。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種密舟多晶硅太陽能電池的擴(kuò)散工藝，包括以下步驟：
(1)升溫：將密舟承載的多晶硅片送入擴(kuò)散爐中，溫度升至780℃～800℃；
(2)氧化：溫度穩(wěn)定在780℃～800℃，將管內(nèi)壓力抽至120mba～220mba，以200sccm～500sccm的速率通入氧氣，以2000sccm～3000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為4min～8min；
(3)擴(kuò)散：溫度穩(wěn)定在780℃～800℃，管內(nèi)壓力穩(wěn)定在120mba～220mba，以150sccm～220sccm的速率通入小氮，以200sccm～500sccm的速率通入氧氣，以2000sccm～3000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為8min～15min；
(4)高溫推進(jìn)：將溫度升至820℃～840℃，管內(nèi)壓力穩(wěn)定在120mba～220mba，以200sccm～500sccm的速率通入氧氣，以2000sccm～3000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為8min～15min；
(5)洗氣：洗氣過程為：保持溫度不變，將管內(nèi)壓力升至常壓，然后再抽至300～500mbar，以2000sccm～3000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為100s；以所述洗氣過程為一個(gè)洗氣周期進(jìn)行重復(fù)洗氣；
(6)退火：將管內(nèi)壓力恢復(fù)常壓，降溫處理后將多晶硅片取出。
上述的密舟多晶硅太陽能電池的擴(kuò)散工藝，優(yōu)選的，所述密舟承載的多晶硅片的片間距為2mm～2.5mm，密舟一次承載的多晶硅片數(shù)量為800片～1200片。
上述的密舟多晶硅太陽能電池的擴(kuò)散工藝，優(yōu)選的，所述多晶硅片為P型多晶硅片，所述P型多晶硅片的電阻率為1Ω·cm～3Ω·cm，厚度為150μm～200μm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、本發(fā)明的密舟多晶硅太陽能電池的擴(kuò)散工藝，電池?cái)U(kuò)散的主要反應(yīng)步驟均處于120～220mba的低壓狀態(tài)下，通過對(duì)整個(gè)擴(kuò)散工藝進(jìn)行優(yōu)化后，擴(kuò)散爐管內(nèi)氣流的均勻性大大提高，避免湍流產(chǎn)生，氣體能夠與硅片緩慢而均勻地反應(yīng)，進(jìn)而有效提高了密舟的電池方阻均勻性。由于方阻不均勻度的降低，裝片石英舟槽間距設(shè)計(jì)可由目前標(biāo)準(zhǔn)的4.76mm降為標(biāo)準(zhǔn)值的一半2.38mm，這樣帶來的效果是在設(shè)備體積不變的情況下產(chǎn)能大幅提升。另外，由于采用低壓工藝，擴(kuò)散過程化學(xué)品的吸收效率大幅提高，通入氣體的流量只需要常壓擴(kuò)散工藝的十分之一到五分之一，大大降低了成本。
2、與現(xiàn)有的采用兩步通小氮的低壓擴(kuò)散相比，本發(fā)明采用單步通小氮，通入時(shí)間與兩步通小氮的總時(shí)間基本相同，但通入速率要低于兩步通小氮，因此，通入小氮的總量上要少于現(xiàn)有低壓擴(kuò)散工藝，降低了生產(chǎn)成本。
3、本發(fā)明通過優(yōu)化氣體流量，將載體大氮的流量由現(xiàn)有的低壓擴(kuò)散工藝的10000sccm～15000sccm降低至2000sccm～3000sccm，可以進(jìn)一步減小氧氣和小氮與硅片反應(yīng)的劇烈程度，不僅使方阻的不均勻度能達(dá)到兩步通小氮的效果，甚至更低，而且降低了生產(chǎn)成本。
4、現(xiàn)有的低壓擴(kuò)散工藝在擴(kuò)散推結(jié)后往往直接退火，，由于溫度降低后，氣體流動(dòng)變慢，因而不能很好地去除管內(nèi)的殘留物質(zhì)，本發(fā)明在降溫退火前進(jìn)行多步洗氣，通過高溫下快速地對(duì)管內(nèi)充氣和抽氣，能很好地將管內(nèi)的殘留物質(zhì)清除，減少了偏磷酸的產(chǎn)生，降低了硅片被污染的可能。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1：
一種用于太陽能電池密舟的多晶擴(kuò)散工藝，本實(shí)施例中，多晶硅片為P型，電阻率為1Ω·cm～3Ω·cm，厚度為170μm～190μm，包括以下步驟：
(1)升溫：將密舟承載的多晶硅片(片間距2.38mm，數(shù)量為1000片)送入擴(kuò)散爐中，將溫度升至790℃。
(2)氧化：溫度穩(wěn)定在790℃，將管內(nèi)壓力抽至160mba，以500sccm的速率通入氧氣，以2000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為5分鐘。
(3)擴(kuò)散：維持以上溫度和壓力，以200sccm的速率通入小氮，以300sccm的速率通入氧氣，以2200sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為10分鐘。
(4)高溫推進(jìn)：將溫度升至830℃，管內(nèi)壓力穩(wěn)定在160mba，以300sccm的速率通入氧氣，以2000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為12分鐘。
(5)洗氣：保持溫度不變，將管內(nèi)壓力升至常壓，然后再抽至400mbar，以2500sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為100s；以此洗氣過程為一個(gè)洗氣周期進(jìn)行2次洗氣。
(6)退火：洗氣后，將管內(nèi)壓力恢復(fù)常壓，降溫處理后將多晶硅片取出。
測(cè)得本實(shí)施例的1000片密舟方阻數(shù)據(jù)如表1所示。
表1實(shí)施例1的1000片密舟方阻統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
對(duì)比例1：
(1)升溫：將片間距為2.38mm的密舟承載的1000片多晶硅片送入擴(kuò)散爐中，將溫度升至790℃。
(2)氧化：溫度穩(wěn)定在760℃，將管內(nèi)壓力抽至100mba，以600sccm的速率通入氧氣，以15000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為3分鐘。
(3)低壓預(yù)擴(kuò)散：維持以上溫度和壓力，以600sccm的速率通入小氮，以600sccm的速率通入氧氣，以15000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為2分鐘。
(4)高溫推進(jìn)：將溫度升至815℃，管內(nèi)壓力升至常壓，以2000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為7分鐘。
(5)低壓擴(kuò)散：將管內(nèi)壓力抽至500mba，以150sccm的速率通入小氮，以200sccm的速率通入氧氣，以2000sccm的速率通入大氮，通入時(shí)間為7分鐘。
(6)退火：將管內(nèi)壓力恢復(fù)常壓，降溫處理后將多晶硅片取出。
測(cè)得本對(duì)比例的1000片密舟方阻數(shù)據(jù)如表2所示。
表2對(duì)比例1的1000片密舟方阻統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
從以上數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)比例中五個(gè)溫區(qū)的片內(nèi)方阻不均勻度分別為3.04％、2.68％、2.68％、2.73％、2.75％，片間方阻不均勻度為2.61％。
而實(shí)施例1中五個(gè)溫區(qū)的片內(nèi)方阻不均勻度分別為2.65％、2.24％、1.78％、1.76％、2.30％，片間方阻不均勻度為2.20％，改善效果明顯。另外，本實(shí)施例通過優(yōu)化氣體流量，與對(duì)比例1的兩步通小氮的低壓擴(kuò)散相比，實(shí)施例1采用單步通小氮，通入時(shí)間與兩步通小氮的總時(shí)間基本相同，但通入速率要低于兩步通小氮，因此，通入小氮的總量上要少于現(xiàn)有低壓擴(kuò)散工藝，降低了生產(chǎn)成本；而且載體大氮的流量由15000sccm降低至2000sccm，可以進(jìn)一步減小氧氣和小氮與硅片反應(yīng)的劇烈程度，不僅使方阻的不均勻度高于兩步通小氮的效果，而且降低了生產(chǎn)成本。對(duì)比例1從爐尾通入的氣體流量較大，若管內(nèi)壓力很低，則從爐口往外抽的速率也會(huì)較大，爐口與爐尾的氣體流量更難控制，進(jìn)而會(huì)影響到這兩個(gè)地方方阻的均勻性。因此，這充分說明，不同的壓力大小需要搭配合適的流量比，才能發(fā)揮更好的作用。
表1和表2中方阻不均勻度的計(jì)算公式如下(5點(diǎn)測(cè)試)：
片內(nèi)方阻不均勻度＝(5點(diǎn)中最大值-5點(diǎn)中最小值)/(5點(diǎn)中最大值+5點(diǎn)中最小值)
片間方阻不均勻度＝(5片中心值最大值-5片中心值最小值)/(5片中心值最大值+5片
中心值最小值)
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。