[發明專利]一種用于太陽電池制造的硅片快速熱處理磷擴散吸雜工藝

有效

• 申請號: 201010133475.X
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101834224A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 余學功;李曉強;楊德仁
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及硅太陽電池制造技術領域，尤其涉及一種用于太陽電池制造的硅片快速熱處理磷擴散吸雜工藝。

背景技術

進入21世紀以來，隨著一次能源的逐漸枯竭以及對能源需求的日益增加，人類面臨越來越嚴重的能源危機。可再生能源的開發和利用成為了解決人類能源危機的希望。所有可再生能源中，太陽能是一種分布廣泛、用之不竭的清潔能源，具有很大的應用前景。太陽電池是一種將太陽能轉化為電能的半導體器件，它們在將太陽能轉化為電能時不產生任何污染。因而，太陽電池的開發和利用成為世界范圍內的研究熱點。

目前，晶體硅是最主要的太陽電池材料，市場份額在80％-90％左右。而高成本仍然是制約硅太陽電池廣泛應用的一個主要因素。降低硅材料成本以及制造成本、提高太陽電池轉化效率是降低硅太陽電池發電成本的兩個途徑。

降低硅原料成本的途徑之一就是使用品質較差的硅原料，但由低質量原料制造的單晶或多晶硅片電學性能較差，表現為少子壽命較低或擴散長度較小。如果沒有有效的手段提高此類硅片的電學性能，所得到的太陽電池轉化效率會比較低，綜合發電成本不能得到有效的降低。由低質量原料制造的硅片電學性能較差的原因是它們體內含有較高密度的雜質，尤其是過渡族金屬雜質(S.Martinuzzi，I.Perichaud，C.Trassy，and?J.Degoulange，Progress?in?Photovoltaics?17，297，2009)。

吸雜是一種減少硅片體內雜質含量的有效方法，而磷吸雜和鋁吸雜是兩種研究、應用較多的吸雜工藝。其中，由于良好的工藝兼容性，磷吸雜工藝在太陽電池制造中得到廣泛的關注。對于高質量原料制造的硅片，磷吸雜可以進一步改善電學性能，從而得到更高效率的太陽電池。

磷吸雜的機理可以解釋為金屬雜質在磷擴散層中溶解度的提高、硅自間隙原子注入促進雜質擴散以及表面區域位錯網絡的形成促進雜質原子在表面層的捕獲。常規熱處理磷吸雜需要比較長的時間，一般為30分鐘到2小時左右，長時間的磷吸雜過程不利于勞動生產率的提高。并且在很多實驗研究中發現，常規熱處理磷吸雜對于沉淀態的金屬雜質效果不理想(H.Hieslmair?S.A.McHugo，E.R.Weber，Appl.Phys.A：Mater.Sci.Proc.64，127，1997；A.Bentzen，A.Holt，R.Kopecek，G.Stokkan，J.S.Christensen，and?B.G.Svensson，J.Appl.Phys.99，093509，2006)，因此有必要尋找更優的吸雜制結工藝。

近年來，快速熱處理技術在太陽電池制造領域正受到越來越廣泛的關注，相對于常規熱處理來說，快速熱處理具有以下優點：熱處理時間很短，有利于生產率提高；熱預算較小；高能光子促進擴散等等(：R.Singh，S.Sinha，R.P.S.Thakur，and?P.Chou，Appl.Phys.Lett.58，1217，1991)。基于快速熱處理技術制造的高效太陽電池也已經被報道，說明快速熱處理擴散制結工藝可以很好的應用在太陽電池制造工藝中(M.Nakatani，S.Karakida，H.Morikawa，S.Arimoto，and?Ieee，presented?at?the?4th?World?Conference?onPhotovoltaic?Energy?Conversion，Waikoloa，HI，2006)。

發明內容

本發明提供了一種基于快速熱處理用于太陽電池制造的硅片磷擴散吸雜工藝，解決了現有太陽電池制造用硅片光電轉化效率不高的問題。

一種用于太陽電池制造的硅片快速熱處理磷擴散吸雜工藝，包括以下步驟：

將磷源涂布在硅片表面，在保護氣氛圍下，以50～200℃/s的速率將硅片升溫至800～1050℃，保溫1～10min，接著降溫至600～800℃，保溫1～10min，冷卻后去除磷硅玻璃層。

磷源可以選用三甲基磷[(CH₃)₃P]、三乙基磷[(C₂H₅)₃P]、二乙基氫化磷[(C₂H₅)₂PH]等，也可以市售產品，如Honeywell公司的p-854等。

硅片表面涂布磷源后，可根據磷源性質，在100～200℃預烘培10～20min，讓多余有機物揮發。

優選地，所述的保護氣為氬氣、氮氣、氧氣或空氣。