[發明專利]一種應用于硅太陽電池的恒溫擴散工藝

有效

• 申請號: 200910140461.8
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101552308A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 邵愛軍;郭建東;馬春哲
• 申請（專利權）人: 江陰浚鑫科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/22
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 魏忠暉

技術領域

本發明涉及太陽能利用技術領域，具體地說，本發明是一種應用于硅太陽電池的恒溫擴散工藝。

背景技術

目前，單、多晶硅太陽電池的主要制造工藝已經標準化，其主要步驟如下：

a.化學清洗及表面織構化處理：通過化學反應使原本光亮的硅片表面形成凸凹不平的結構以增加光的吸收。

b.擴散：P型硅片在擴散后表面變成N型，形成PN結，使得硅片具有光伏效應。擴散的濃度、深度以及均勻性直接影響太陽電池的電性能，擴散進雜質的總量用方塊電阻來衡量，雜質總量越小，方塊電阻越大。

c.周邊刻蝕：該步驟的目的在于去掉擴散時在硅片邊緣形成的將PN結兩端短路的導電層。

d.沉積減反射膜：目前主要有兩類減反射膜，氮化硅膜和氧化鈦膜，主要起減反射和鈍化的作用。

e.印刷電極。

f.燒結：使印刷的電極與硅片之間形成合金的過程。

PN結是太陽電池的核心結構，PN結的好壞直接決定著太陽電池的電性能。因此擴散制結是硅太陽電池生產的關鍵環節。現在各硅太陽電池生產商多采用的擴散方式為POCl₃液態源擴散。

POCl₃液態源擴散用到的工藝氣體為氧氣(O₂)、氮氣(該氮氣一般流量較大，在5L/min以上，俗稱大氮，表示方法N₂)、攜帶氣體(一般采用氮氣，流量在2L/min以下，俗稱小氮，表示方法N₂-POCl₃)。(這些氣體通入石英管后在高溫下經過一系列的化學反應最終磷原子擴散進入硅基底形成摻磷的發射區。

中國發明專利申請第200710304344.1號(申請日2007年12月27日，公開日2008年7月9日，公開號CN101217170A)公開了一種應用于硅太陽能電池的擴散工藝，其擴散步驟主要分為兩步，具體包括：(1)進行第一次擴散：將硅片放入擴散爐中，同時通入大氮、小氮、氧氣，擴散溫度在800～860℃，時間為15～30分鐘；(2)將擴散爐溫度升至870～920℃，并將硅片穩定放置10～30分鐘進行再分布；(3)進行第二次擴散：擴散溫度在870～920℃，時間為1～10分鐘；(4)擴散過程結束，擴散爐降溫，并將硅片取出。發明人通過以上方法，得到了更加優化的發射區摻雜曲線，從而降低了發射區中高摻雜帶來的俄歇復合，可使電池的短路電流提高0.5～1mA/cm²。采用以上方法時發射區的薄層電阻以及發射區和柵線間的接觸電阻都不會增加，并且所有擴散步驟仍在爐管中連續進行，并未增加工藝的復雜性。

發明內容

現有技術中，恒溫一次通源工藝簡單，但是由此生產的硅太陽電池電性能有限，不能滿足光伏行業對高效太陽電池的需求。變溫兩次通源工藝涉及到升溫過程，稍顯復雜且工藝時間長。

本發明旨在提供一種應用于硅太陽電池的擴散工藝，此工藝可以在恒溫的基礎上提高硅太陽電池的電性能。

為了實現上述的發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種應用于硅太陽電池的恒溫擴散工藝，包含以下步驟：

第一步、采用0.2～0.5的小氮/氧氣比在單/多晶硅片上進行擴散；

第二步、以850℃的工藝溫度進行恒溫推結5～15分鐘，雜質向深處推動，降低表面雜質濃度；

第三步、采用0.9～1.2的小氮/氧氣比再次進行擴散；

所述的比例為體積比。

其中通入大氮的目的是在爐管內形成正壓而避免外界氣體的進入，并且使得擴散的均勻性更好；小氮用來攜帶POCl₃，其流量大小直接決定了進入石英管內POCl₃量的多少，從而進一步影響擴散進入硅片內部磷原子的多少；氧氣則參與化學反應，同時避免擴散過程對硅片表面的損傷。

本發明具體可采用由以下順序的步驟組成的技術方案：

a.將硅片放入擴散爐中，升溫至工藝溫度830～900℃；

b.通源1：采用較小的小氮/氧氣比0.2～0.5，通以工藝氣體大氮，小氮，氧氣，時間為15～25分鐘；

c.恒溫推結：工藝氣體為大氮，時間為5～15分鐘；

d.通源2：工藝氣體仍為大氮、小氮和氧氣，小氮/氧氣比為0.9～1.2，時間為8～15分鐘；

e.擴散爐降溫，取出硅片。

其中步驟c和d是可以交換順序的，即以下方案也可以實現本發明的目的：

a.將硅片放入擴散爐中，升溫至工藝溫度830～900℃；