[發明專利]一種類單晶太陽能電池的磷擴散方法

無效

• 申請號: 201110403429.1
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102403412A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 王永偉;黨繼東;費正洪;賈潔靜;徐義勝;孟祥熙;辛國軍;章靈軍
• 申請（專利權）人: 蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司;阿特斯（中國）投資有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C30B31/06;C30B31/18
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒;陸金星

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池的擴散制結工藝，具體涉及一種類單晶太陽能電池的磷擴散方法。

背景技術

太陽能電池是一種將光能直接轉化為電能的器件，由于其清潔、無污染，取之不盡，用之不竭，逐漸成為一種重要的發電方式。其原理是利用PN結的光生伏特效應將光能轉化成電能。

目前，在晶體硅太陽能電池領域，單晶硅和多晶硅太陽能電池已經趨于成熟。最近幾年，出現了類單晶太陽能電池，所謂類單晶，是指晶硅體中有一個占據一定區域的一致的結晶取向，而其它區域為多晶區域，因此，類單晶中存在單晶區域和多晶區域。

單晶硅和多晶硅太陽能電池的擴散工藝已經趨于成熟，包括如下步驟：(1)?升溫至750~900℃，(2)?使用氮氣攜帶液態的三氯氧磷（POCl₃）將所需雜質原子（磷）用載流氣體（氮氣、氧氣）運送至半導體材料（硅）上，在高溫環境中進行擴散；(3)?使用與第一步相近的溫度進行高溫處理，使預淀積在硅表面的雜質原子繼續向內部擴散，這一步也稱為推進；(4)?降溫出舟。

目前，對于常規單、多晶太陽能電池經上述擴散工藝后，單、多晶具有不同的方塊電阻值和雜質分布曲線，可以有效的匹配燒結工藝；而對于類單晶太陽能電池，采用上述常規擴散工藝，其擴散后同一片各點方塊電阻大小相近，即其單晶區域和多晶區域的方塊電阻相近，雜質分布曲線相似，不能有效的匹配燒結工藝，從而不能有效的發揮單、多晶區域不同方塊電阻值的優勢。

發明內容

本發明目的是提供一種類單晶太陽能電池的磷擴散方法，以提高其電性能及光電轉換效率。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種類單晶太陽能電池的磷擴散方法，包括如下步驟：

⑴?將待處理的類單晶硅片放于擴散爐中，升溫至800~820℃，爐內環境為氮氣氣氛，氮氣流量8~30?L/min；

⑵?待溫度穩定后，同時通入攜磷源氣體和干氧進行擴散，擴散時間為40~60?min，所述攜磷源氣體的流量為0.8~2?L/min，干氧的流量為0.4~2.5?L/min；使類單晶硅片的多晶區域的平均方塊電阻比單晶區域的平均方塊電阻高出10?Ω／□以上；

⑶?降溫出舟，完成擴散過程。

進一步的技術方案，所述步驟⑶之前還設有推進步驟，所述推進步驟為：停止通入攜磷源氣體源和干氧，進行5~40?min推進，爐內環境為氮氣氣氛，氮氣流量8~30?L/min。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

1、本發明將擴散控制在800~820℃恒溫下進行，可以使類單晶的單晶、多晶區域表現出不同的方塊電阻值，多晶區域比單晶區域平均方塊電阻值大10Ω／□以上，實現了類單晶太陽能電池的自選擇分區擴散，有效的發揮了類單晶的單晶、多晶區域不同方塊的優勢，很大程度上增加類單晶太陽能電池的光電轉換效率，實驗表明：相比現有的擴散工藝，采用本發明的方法制得的電池的光電轉換效率有0.5%左右的絕對提升，取得了意想不到的技術效果。

2、本發明可以通過適當的改變氣體流量和擴散時間控制類單晶的單晶區域和多晶區域方塊電阻值的大小，在800~820℃下擴散一定的時間，可以使類單晶的單晶區域和多晶區域的方塊電阻值相差10Ω／□以上，從而實現了類單晶太陽能電池自選擇分區擴散。

3、本發明的制備方法簡單易行，只需單次擴散即可，且可以不需要推進步驟，具有積極的現實意義。

4、本發明的方法操作方便，無需增加其它設備，適合大規模生產。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步描述：

實施例一

一種類單晶太陽能電池的磷擴散方法，包括如下步驟：

（1）將類單晶156硅片置于擴散爐中，使爐內各溫區的溫度均勻升至815℃，爐內氣氛為8~30?L/min的氮氣環境；

（2）待溫度穩定后，同時均勻的通入0.8~2?L/min的攜磷源氣體及0.4~2.5?L/min的干氧，且保證爐內氣體環境均勻，擴散時間40~60min；

（3）出舟完成擴散過程。

類單晶156硅片經上述擴散工藝后，測試同一片類單晶的單晶和多晶區域的方塊電阻，如下：

在AM1.5、光強1000W、溫度25℃條件下測量其電性能參數，結果如下：

對比例一

與實施例一相同，將類單晶156硅片經常規擴散工藝，具體如下：