[發明專利]冶金級多晶硅太陽能電池磷擴散工藝

有效

• 申請號: 200910029711.0
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN101587918A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 盛健
• 申請（專利權）人: 常州天合光能有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 常州市維益專利事務所
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明涉及制造太陽能電池的擴散工藝，尤其是冶金級多晶硅太陽能電池磷擴散工藝。

背景技術

現有冶金級硅擴散工藝，一般會使用正常太陽能電池的擴散工藝，在此基礎上進行高方阻重擴散。這樣做放棄電池短路電流，但能在很大程度上提高電池的開路電壓，以及填充因子，對冶金級硅電池的效率有一定的提升。但是此種工藝對太陽能電池體內復合改善的效果不理想。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：冶金級多晶硅的雜質含量較正常多晶硅高，由此而導致的冶金級多晶硅太陽能電池晶界處少子復合大的技術問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種冶金級多晶硅太陽能電池磷擴散工藝，首先在900℃-950℃溫度范圍內進行高溫晶界吸雜，利用該高溫使雜質原子在原沉淀處釋放，同時擴散并移動至晶界缺陷處沉積，在晶界附近形成潔凈區；其次在840-860℃溫度范圍內進行中低溫磷沉積，在該中低溫下短時間進行淡磷擴散沉積，時間為7-12分鐘，完成表面低濃度磷沉積，為下步長時間高溫驅入做準備；然后900-910℃溫度范圍內進行高溫深結晶界擴散鈍化，在該高溫下長時間磷源驅入，時間為25-40分鐘，形成晶界處的深PN結，使磷在晶界面處會產生磷吸雜及磷漂移場鈍化；最后再進行擴散，調整至所需要的方塊電阻值。

具體步驟為，

a.將待處理冶金級多晶硅片在850℃-920℃氮氣氣氛下進入擴散爐管；

b.爐管升溫至900℃-950℃，并在此溫度的氮氣氣氛下恒溫地進行晶界吸雜處理30-60分鐘；

c.降溫至840-860℃，進行短時間7-12分鐘通三氯氧磷，源量根據不同設備為正常擴散通源量的1/2-2/3，同時通氮量不低于15升/分鐘；

d.升溫至900-910℃，同時進行25-40分鐘的磷源驅入，完成晶界處的深結，保證晶界處的晶界面鈍化；

e.降溫至865-885℃，進行正常通源及驅入，確保擴散方塊電阻范圍在30-40ohm/sq；

f.降溫或不降溫慢速出爐。

本發明的有益效果是，利用雜質在多晶硅中擴散的一些特性，利用高溫使多晶硅晶粒中的雜質吸引至晶界處并沉淀。和正常的金屬硅擴散工藝相比有以下的優點：1、本發明比現有工藝有明顯的晶界鈍化效果，可以大大降低本會發生在晶界處的少子復合。工藝完成后硅片少子壽命較正常工藝生產硅片的少子壽命有所提升，對最后電池性能有積極作用。2、本發明工藝完成后硅片PN結結深較正常有所增加，這樣可以增加燒結窗口，使生產的產品均一性變好，對不良品的產生起到了一定降低的效果。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明中未處理的原始多晶硅片的示意圖。

圖2是本發明中完成晶界吸雜的多晶硅片的示意圖。

圖3是正常擴散后的晶界鈍化的示意圖。

圖4是本發明中擴散工藝完成后的晶界鈍化示意圖。

圖中1.雜質，2.晶界，3.鈍化區域。

具體實施方式

一種冶金級多晶硅太陽能電池磷擴散工藝，首先是高溫晶界吸雜步，利用高溫使一些金屬雜質原子在原沉淀處釋放，同時擴散并移動至晶界缺陷處沉積。即利用晶界做為吸雜點在晶界處完成吸雜，在晶界附近形成“潔凈區”。

其次是中低溫磷沉積步。利用中低溫磷擴散，比正常擴散溫度低20℃-40℃，短時間，時間比正常擴散沉積時間少5min-15min，進行淡磷擴散沉積，此步完成表面低濃度磷沉積，為下步長時間高溫驅入做準備。

然后是高溫深晶界擴散鈍化步。利用較高溫，比正常擴散溫度高10℃-30℃進行高溫長時間驅入，時間比正常驅入時間長10min-25min。這樣在多晶硅片擴散完成后在晶粒處有較正常深的PN結，但在晶界處磷擴散深度會比正常多出超過10μm的深度。這樣磷在晶界面處會產生磷吸雜及磷漂移場鈍化的效果。能在吸雜鈍化處降低晶界的少子復合。即為晶界處形成一定意義上的“晶界表面”鈍化。

最后進行正常擴散工藝，調整至所需要的方塊電阻值。

通過比較圖1和2可見，經過高溫晶界吸雜，冶金級多晶硅體內的金屬雜質1擴散并移動至晶界2缺陷處沉積，利用晶界2做為吸雜點在晶界2處完成吸雜，在晶界2附近形成“潔凈區”。通過比較圖3和4可見，擴散完成后晶界2處的磷吸雜以及磷漂移場的鈍化區域3。

此工藝可以按以下步驟實施

a.將待處理冶金級多晶硅片在850℃-920℃氮氣氣氛下進入擴散爐管；