[發明專利]改善太陽能電池擴散的方法

無效

• 申請號: 200810046966.3
• 申請日: 2008-02-29
• 公開（公告）號: CN101237010A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 孫永明;丁孔奇;李樹貴;周煒;熊光宇;徐俊
• 申請（專利權）人: 珈偉太陽能（武漢）有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明屬于單晶硅太陽能電池制造領域，更具體涉及一種改善太陽能電池擴散的方法，該方法廣泛應用于單晶硅太陽能電池(尤其是基體電阻率偏高的硅片)的制造過程。

背景技術

目前單晶硅太陽電池的主要制造工藝已經標準化，其經歷的主要步驟為：

1.化學清洗及表面結構化處理(制絨)：通過化學反應使原本光亮的硅片表面形成金字塔狀結構以增強光的吸收，在效果較好的情況下，這一步驟可以將硅片表面反射率由35％降低至10％左右；

2.擴散：這是太陽能電池制造過程的核心步驟之一，P型硅片在擴散后表面變成N型，從而形成PN結，硅片由此才具有光伏效應。而擴散的濃度，深度以及均勻性直接影響電池的電性能，擴散的情況宏觀上用方塊電阻來衡量，更細致的了解需要借助專用設備，測量擴散濃度、深度等；

3.周邊刻蝕：該步驟主要去掉擴散時在硅片邊緣形成的將PN結兩端短路的導電層(PN結兩端分別時電池的正負極)，目前大部分廠家都使用等離子刻蝕，無論設備還是工藝都相對成熟，刻蝕效果也很好；

4.沉積減反射膜：目前主要有兩類減反射膜，氮化硅(Si₃N₄)和氧化鈦(TiO₂)，氮化硅本身性質穩定，對硅片有很好的鈍化效果，對后繼工序的進行也很有好處，外觀上也較氧化鈦更好，質量效果較好的氮化硅膜可以把表面反射率由制作絨面后的10％再降低至4％左右，目前光伏行業沉積氮化硅膜時基本上都采用等離子加強化學氣相沉積(PECVD)(管式或者平板式，前者居多)；氧化鈦膜的制作過程比氮化硅要簡單，條件較好的企業會使用MOCVD來進行沉積，以控制均勻性；使用氧化鈦膜最大的好處是成本低廉，但隨著PECVD成膜工藝的不斷成熟，氧化鈦已逐漸被取代。PECVD也是核心工序之一；

5.印刷電極：這是一種被廣泛采用的，成本低廉，可以用于大規模工業生產的方法，原理和在紙張上印刷文字相同，但是要注意印刷漿料的選擇。由于目前硅片原料越來越薄(目前為200um左右)，手工操作已不再適用，于是各式自動印刷設備粉墨登場，目標也很清楚：在提高印刷質量同時將碎片控制在可接受的范圍；

6.燒結：這是使印刷的電極與硅片之間形成合金的過程，具體參數取決于擴散時PN結的形成情況和PECVD沉積的氮化硅膜的情況；

早期的太陽電池生產線采用鏈式擴散爐配合液態磷源進行擴散，產能很大但是擴散狀況不容樂觀，電池效率很難突破16％，近年來隨著技術的成熟，國內太陽電池制造企業大量采用管式擴散爐配合氣態磷源進行擴散，擴散狀況大有改善，再加上PECVD的使用，電池效率整體達到16％～17％的水平。前文已經敘述，作為太陽電池生產的核心工序之一，擴散的濃度，深度和均勻性直接影響著電池的性能，較為理想的擴散狀況是：硅片表面摻雜濃度均勻且在5×10¹⁹atom/cm³上下；同一深度內磷原子的濃度相同。之所以要求表面濃度在一個范圍內，是因為過大的摻雜濃度會使表面光生載流子復合加劇，反而降低電池對光的吸收。所以在實際生產中總是盡可能的使擴散更加均勻(管式擴散明顯優于鏈式擴散正是因為其擴散均勻性好)。為了在生產中繼續提高電池效率，行業內又出現了刻槽埋柵、選擇性發射極結構、背面點接觸結構等新型電池，但是要實現量產需要龐大的技術和資金支持，并非所有企業都能承受，而高電阻率單晶硅太陽電池的制造由于基體的關系更難達到高的轉換效率。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種改善太陽能電池擴散的方法，該方法可提升高電阻率單晶硅太陽能電池的轉換效率高，擴散后硅片表面擴散均勻，方法易行，操作簡便，且成本低廉。

一種改善太陽能電池擴散的方法，其技術方案是：

改進為再分布工藝步驟：

硅片預熱(800℃～900℃)-氮氣攜磷源進入開始擴散并形成N型層-停止通磷，開始通入干氧(溫度830℃～900℃，流量1～4L/min，時間5～15min，氧氣與未消耗完的PCl₅繼續反應生成磷)-drive?in過程-過程結束

一種改善太陽能電池擴散的方法，其具體步驟如下：

A.硅片原料的選取

由于硅片原料的不同，會根據原料的性能來制定生產工藝，主流的太陽能級硅片原料的主要性能參數如下表：