[發(fā)明專利]一種太陽能電池及其擴(kuò)散方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210461743.X
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN102925982A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范志東;張小盼;趙學(xué)玲;李倩
• 申請（專利權(quán)）人: 英利能源（中國）有限公司
• 主分類號(hào): C30B31/08
• 分類號(hào): C30B31/08;C30B31/18
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種太陽能電池及其擴(kuò)散方法。

背景技術(shù)

近年來，太陽能電池片生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步，生產(chǎn)成本不斷降低，轉(zhuǎn)換效率不斷提高，使得光伏發(fā)電的應(yīng)用日益普及并迅猛發(fā)展，逐漸成為電力供應(yīng)的重要來源。太陽能電池片可以在陽光的照射下，把光能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電。

太陽能電池片的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，簡單說來，太陽能電池的制作過程主要包括：制絨、擴(kuò)散、刻蝕、鍍膜、印刷和燒結(jié)等。擴(kuò)散制作PN結(jié)是晶硅太陽電池的核心，也是電池質(zhì)量好壞的關(guān)鍵之一。以P型電池片為例，擴(kuò)散原理為通過高溫下三氯氧磷的熱分解以及三氯氧磷和氧氣的反應(yīng)生成五氧化二磷，五氧化二磷再和二氧化硅反應(yīng)生成磷，在高溫下，磷擴(kuò)散進(jìn)入硅片當(dāng)中形成一定結(jié)深和雜質(zhì)梯度分布的N型層，從而和P型硅襯底在界面處形成PN結(jié)。磷擴(kuò)散不僅起到形成PN結(jié)的作用，同時(shí)還能起到對硅片中金屬雜質(zhì)離子的吸雜作用。

目前，現(xiàn)有技術(shù)主要采用的擴(kuò)散工藝為兩步擴(kuò)散工藝，包括恒定源擴(kuò)散（沉積）和限定源擴(kuò)散（推進(jìn)）兩步。推進(jìn)是指在一定溫度下不通入三氯氧磷的情況下使前一步沉積的磷進(jìn)一步向硅片內(nèi)擴(kuò)散以便控制PN結(jié)的結(jié)深和磷雜質(zhì)濃度梯度分布。這種擴(kuò)散便于制作淺結(jié)，提高太陽電池短波響應(yīng)。

兩步擴(kuò)散工藝主要過程如下：

S11：前凈化過程，即將硅片放入擴(kuò)散爐中，升溫至750℃~800℃范圍內(nèi)，在擴(kuò)散爐內(nèi)通入的氧氣，生長二氧化硅層；

S12：低溫通源沉積過程，即在步驟S11溫度下通源進(jìn)行擴(kuò)散，為了滿足PN結(jié)結(jié)深和雜質(zhì)濃度分布的要求需要在硅片表面沉積過量的磷；

S13：升溫過程，即將擴(kuò)散爐內(nèi)溫度升溫至835℃~850℃范圍內(nèi)某一溫度；

S14：高溫推進(jìn)過程，即保持步驟S13升溫后的溫度，通入氧氣推進(jìn)步驟S12中沉積的磷進(jìn)一步向硅片內(nèi)擴(kuò)散。

但是，在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，采用上述擴(kuò)散工藝制作出的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種太陽能電池及其擴(kuò)散方法，通過低溫下少量通源擴(kuò)散和變溫通源擴(kuò)散兩次擴(kuò)散，降低了表面磷雜質(zhì)濃度，減少了“死層”厚度，增加磷雜質(zhì)濃度梯度分布，提高硅片轉(zhuǎn)換效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種擴(kuò)散方法，包括以下步驟：

A、將硅片放入擴(kuò)散爐中，將擴(kuò)散爐內(nèi)溫度升溫至750℃~800℃，包括端點(diǎn)值，向擴(kuò)散爐內(nèi)通源進(jìn)行磷擴(kuò)散，向硅片中擴(kuò)散磷的量基本為，在當(dāng)前擴(kuò)散爐內(nèi)溫度下的磷在硅片中的最大固溶度；

B、將擴(kuò)散爐內(nèi)溫度升溫至810℃~820℃，包括端點(diǎn)值，使磷向硅片內(nèi)部擴(kuò)散；

C、將擴(kuò)散爐內(nèi)溫度升溫至840℃~850℃，包括端點(diǎn)值，升溫過程中通源，以進(jìn)行變溫?cái)U(kuò)散；

D、保持步驟C升溫后的溫度下，通入氧氣以進(jìn)行高溫推進(jìn)，直至磷在硅片中的擴(kuò)散量達(dá)到目標(biāo)值，對擴(kuò)散爐內(nèi)進(jìn)行降溫后，打開擴(kuò)散爐取出硅片。

優(yōu)選的，步驟B和步驟C中的升溫速度相同，其升溫速度為5℃/min~10℃/min。

優(yōu)選的，所述源為氧氣和帶有三氯氧磷的氮?dú)獾幕旌蠚怏w，該混合氣體中氧氣和帶有三氯氧磷的氮?dú)獾臍怏w體積比為3:13。

優(yōu)選的，步驟A和步驟C中所述源中帶有三氯氧磷的氮?dú)獾臍怏w流量為800sccm~1200sccm，其中步驟A中進(jìn)行磷擴(kuò)散的時(shí)間為5~10分鐘。

優(yōu)選的，所述步驟A和步驟C中，帶有三氯氧磷的氮?dú)鈿怏w流量為1000sccm，步驟A中進(jìn)行磷擴(kuò)散的時(shí)間為10分鐘。

優(yōu)選的，步驟D中通入氧氣的流量為300sccm~800sccm，所述高溫推進(jìn)的時(shí)間為5~10分鐘。

優(yōu)選的，在步驟A中，將擴(kuò)散爐內(nèi)溫度升溫至750℃~800℃之后還包括：在擴(kuò)散爐內(nèi)通入氧氣，在硅片表面形成二氧化硅層，所述二氧化硅層的厚度在50nm~60nm范圍內(nèi)。

優(yōu)選的，在步驟A中，將擴(kuò)散爐內(nèi)溫度升溫至750℃~800℃之后還包括：在擴(kuò)散爐內(nèi)通入氧氣的流量為500sccm~800sccm，時(shí)間為5~10分鐘。

一種采用上述方法生產(chǎn)的晶體硅太陽能電池片。

優(yōu)選的，所述電池片的轉(zhuǎn)換效率為16.5%~17.5%。

優(yōu)選的，所述電池片的磷雜質(zhì)濃度在10²¹個(gè)/立方厘米以下。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：