[發明專利]一種多晶硅太陽能電池的磷擴散方法

有效

• 申請號: 201210280345.8
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102810599A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 張鳳;王栩生;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;H01L21/223;C30B31/06
• 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

本發明涉及一種多晶硅太陽能電池的磷擴散方法，屬于太陽電池領域。

背景技術

常規的化石燃料日益消耗殆盡，在現有的可持續能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽能電池中，晶體硅太陽能電池是得到大范圍商業推廣的太陽能電池之一，這是由于硅材料在地殼中有著極為豐富的儲量，同時硅太陽能電池相比其他類型的太陽能電池，有著優異的電學性能和機械性能。因此，晶體硅太陽電池在光伏領域占據著重要的地位。其中，多晶硅太陽能電池已經得到了廣泛發展和應用。

目前，由于多晶硅一般是采用澆鑄的方法制片，因此其鑄造的多晶硅邊緣通常存在2~3厘米的低少子壽命的區域，稱為紅外區。這是因為多晶硅具有較高密度的晶界、位錯、微缺陷等結構缺陷和大量的金屬雜質，特別是過渡族的金屬，如鐵、銅等，其中，鐵元素在硅中主要以間隙態，復合體或沉淀的形式存在，其會在硅的禁帶中引入深能級中心，顯著地降低材料的少子壽命；這些金屬的存在及其在材料結構缺陷的相互作用極大的降低了器件的電學性能，從而降低了太陽電池的轉換效率。

因此通過磷擴散對多晶硅吸雜至關重要。然而，目前的磷擴散很難將紅邊區完全去除。

發明內容

本發明目的是提供一種多晶硅太陽能電池的磷擴散方法。

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

(1)?將待處理的多晶硅片的正面整面生長含磷摻雜劑；

(2)?將上述多晶硅片放入擴散爐中，以1~10℃/min的升溫速率升溫至880~930℃，升溫的同時通入攜磷源氮氣、干氧和大氮，所述攜磷源氮氣的流量為0~2?L/min，干氧的流量為0.5~2?L/min，大氮的流量為10~30?L/min；

(3)?保持步驟(2)中的溫度，通入攜磷源氮氣、干氧和大氮進行擴散，擴散時間為20~50?min；所述攜磷源氮氣的流量為0~2?L/min，干氧的流量為0.5~2?L/min，大氮的流量為10~30?L/min；

(4)?以1~10℃/min的降溫速率降溫至800~850℃，降溫的同時通入氧氣和氮氣；其中氧氣的流量為1~10?L/min，氮氣的流量為10~30?L/min；

(5)?降溫，出舟，完成擴散過程。

上文中，所述步驟(1)中的含磷摻雜劑是現有技術，其主要成分為磷酸、有機物和溶劑，其中磷酸的比例為4~20%。

步驟(1)中，在多晶硅片的正面整面生長含磷摻雜劑，可以采用印刷或涂敷含磷摻雜劑的方法。

所述磷源為三氯氧磷。

所述步驟(2)和(3)中，攜磷源氮氣的流量為0~1?L/min，當攜磷源氮氣的流量為0時，即不通入攜磷源氮氣。

本發明同時請求保護由上述擴散方法制得的多晶硅片。

上述技術方案中，所述多晶硅片的方塊電阻為60~100歐姆/sq，其結的表面濃度為2×10^20?~1×10^21?atom/cm³，結深為0.5~1.2微米。其中，結的表面濃度是采用電化學電容電壓法測得的。

本發明的工作機理是：通過在硅片正面整面生長含磷摻雜劑來實現多晶硅的擴散；擴散時，先將正面整面生長摻雜劑的硅片以一定的速度升溫到880~930℃，實現摻雜劑中有機物和溶劑的燃燒和揮發，同時在變溫的情況下實現吸雜，打散鐵沉淀，同時可以選擇通入氣態源（即攜磷源氮氣）或不通，來控制表面濃度；然后在此溫度下保溫，利用硅片表面摻雜劑作為吸附體，進一步實現吸雜；最后降溫，通過降溫來控制磷原子的推進速率，同時通入大流量的氧氣，實現摻雜劑有機物的燃燒，保證摻雜劑的有機物的完全去除，以便于后續硅片上摻雜劑的清洗，以利于后續的電池制備過程。

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．本發明開發了一種新的磷擴散方法，采用正面整面生長含磷摻雜劑的方法，通過880度以上的溫度，實現了打散鐵沉淀的目的；同時，含磷摻雜劑作為吸附體，進一步實現了吸雜，去除了多晶硅片的紅邊的目的，提高了電池片轉換效率；試驗證明，相比現有的磷擴散方法，采用本發明的擴散方法制得的電池片的光電轉換效率提升了0.2%，取得了意想不到的技術效果。

2．本發明的擴散方法簡單易行，操作簡單，不增加任何其它設備、工序和附加成本，因而具有良好的可行性和適應性。

附圖說明

圖1是本發明實施例一和對比例一中硅片PN結的磷雜質表面摻雜濃度對比圖。