[發(fā)明專利]一種制備多晶硅太陽能電池發(fā)射極的擴散方法

有效

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• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102148284A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設計）人: 湯安民;梅曉東;石峰軍;姜平;董艷輝
• 申請（專利權）人: 浙江晶科能源有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吳關炳

技術領域

本發(fā)明屬于多晶硅太陽能電池技術領域，特別是涉及一種多晶硅太陽能電池發(fā)射極的制備方法。

背景技術

晶體硅電池利用P-N結的光生伏特效應實現(xiàn)光→電轉換。由于其使用壽命長，具有低碳和綠色環(huán)保等優(yōu)點，將成為將來代表性新能源。目前商業(yè)化的晶體硅電池主要工藝流程為：硅片表面清洗和損傷層去除，表面減反射絨面的形成→利用擴散的方法形成P-N結→邊結和PSG的去除→表面減反射膜的沉積和鈍化作用→背電極、鋁背場和正面電極的印刷→利用燒結使得電極和硅片之間形成良好的歐姆接觸→測試分檢。這種常規(guī)電池由于其工藝簡單和便于大規(guī)模生產(chǎn)，從而具有較低的成本，成為現(xiàn)在主流的商業(yè)化電池。

P-N結被認為是太陽能電池的“心臟”。P-N結形成質量對硅電池性能有重要影響。現(xiàn)在一些高效電池（如SE電池）也主要是改進發(fā)射極來提高效率。有研究表明：P-N結對電池效率的影響最大。在現(xiàn)有熱擴散工藝下，P-N結的形成質量主要受擴散溫度、時間、磷源濃度等因素的影響。當這些因素之間的關系達到最優(yōu)值，才能夠提供良好的電性能參數(shù)。因此，在常規(guī)工藝的基礎上通過優(yōu)化發(fā)射極磷雜質的分布曲線，可以在不增加成本的前提下獲得硅電池效率的提升，具有重要的意義。

目前硅電池行業(yè)使用熱擴散法制備P-N結，按照擴散過程中溫度來看：有恒溫工藝（圖1）和變溫工藝（圖2）之分。恒溫工藝指一次升高到某個溫度，進行擴散。而變溫工藝主要指在擴散過程中使用不同的溫度，目前主要使用低溫預沉積和升溫擴散的過程。但無論是恒溫工藝還是變溫工藝，其都是基于一次通源。一次通源擴散過程，磷雜質在硅體內的分布一般符合高斯分布和余誤差分布。單純的通過變化溫度，濃度或者時間都很難改變其在硅片內部的摻雜曲線，優(yōu)化程度有限。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種多晶硅太陽能電池發(fā)射極制備方法，采用多次通源擴散來達到改善其雜質分布曲線；以便在現(xiàn)有生產(chǎn)線條件下，提高多晶硅太陽能電池的效率。

本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采取的技術方案是，一種制備多晶硅太陽能電池發(fā)射極的擴散方法，包括至少兩次有源擴散。

作為一種優(yōu)選，所述的擴散方法包括兩次有源擴散，第二次擴散相對第一次擴散溫度高10-60℃，升溫速率為0.67℃/min-12℃/min。

作為進一步的優(yōu)選，所述的擴散方法包括兩次有源擴散，步驟如下：

⑴?預氧化：在800-840℃對硅片表面進行預氧化處理，控制時間為5-15min，氧氣比例以體積百分計為3%-25%；

⑵?一次擴散：在800-840℃，使用液態(tài)POCl₃磷源，通入大N、氧氣和小N的混合氣體，對硅片進行第一次有源擴散，控制時間為10-30min，小N比例以體積百分計為5%-15%；

⑶?升溫并一次雜質再分布：在不通源且在氧氣保護下，將溫度升高到850-900℃，進行第一次雜質的再分布，控制時間為5-15min，氧氣比例以體積百分計為3%-25%；

⑷?二次擴散：在850-900℃，使用液態(tài)POCl₃磷源，通入大N、氧氣和小N的混合氣體，對硅片進行第二次有源擴散，控制時間為10-30min，小N比例以體積百分計為5%-15%；

⑸?二次雜質再分布：在850-900℃、不通源且在氧氣保護下，進行第二次雜質再分布，控制時間為0-15min，氧氣比例以體積百分計為3%-25%；

⑹?冷卻：在氧氣保護下降溫冷卻，控制氧氣比例以體積百分計為3%-25%，然后取出硅片；

所述的大N為用于稀釋和推進混合氣體，使得混合氣體快速充滿爐管的大宗N₂，所述的小N為用于攜帶POCl₃進入爐管的小宗N₂。

作為一種優(yōu)選，所述的擴散方法包括三次有源擴散，第二次擴散溫度相對第一次擴散溫度高10-40℃，升溫速率為0.67℃/min-8℃/min；第三次擴散溫度相對第二次擴散溫度高10-40℃，升溫速率為0.67℃/min-8℃/min。

作為進一步的優(yōu)選，所述的擴散方法包括三次有源擴散，步驟如下：

⑴?預氧化：在800-830℃對硅片表面進行預氧化處理，控制時間為5-15min，氧氣比例以體積百分計為3%-25%；

⑵?一次擴散：在800-830℃，使用液態(tài)POCl₃磷源，通入大N、氧氣和小N的混合氣體，對硅片進行第一次有源擴散，控制時間為10-30min，小N比例以體積百分計為5%-15%；