[發明專利]一種太陽能電池硅片生產過程中的低壓擴散工藝

在審

• 申請號: 201510345780.8
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN105070782A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 王偉兵;趙東
• 申請（專利權）人: 浙江寶利特新能源股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發明屬于太陽能電池生產技術領域，涉及一種太陽能電池硅片的生產工藝，特別是一種太陽能電池硅片生產過程中的低壓擴散工藝。

背景技術

擴散是太陽能電池硅片生產中的一道重要的工藝，太陽能電池硅片PN結質量的優劣直接決定光電轉換效率，擴散工藝要求反應管內溫場穩定、氣場穩定，但是傳統的常壓擴散工藝在正常生產過程中存在著一些不足，會影響到擴散工藝質量，主要包括：由于摻雜原子分壓比小，硅片相鄰距離小，造成硅片中間的摻雜濃度與邊緣之差距較大，擴散工藝質量差，均勻性較低，而且在高方阻生產的產線，由于方阻較高，不均勻現象增加，導致擴散的硅片邊緣與四周的方阻更加的不均勻。

我國專利(公告號：CN102723266A；公開日：2012-10-10)公開了一種太陽能電池擴散方法，包括以下工藝步驟：步驟一、第一次氧化；步驟二、擴散；步驟三、第二次氧化；步驟二擴散分為第一次擴散、第二次擴散以及第三次擴散；該擴散方法以P型硅片為擴散源襯底，擴散階段經過三步分步擴散，氮和氧氣的通入流量從大到小，通入時間從長到短，將三步的磷源濃度由高到低驅入襯底，使得表面濃度逐漸減少，降低表面復合及缺陷濃度，并形成梯度摻雜，拓寬P-N結區的寬度，提高開路電壓；同時較深的結深，可以降低串聯電阻，提升太陽電池轉換效率。

上述專利中采用常壓擴散工藝，液態磷源容易擴散，會產生大量殘留物(主要是五氧化二磷)和廢氣(主要是氯氣)。若遇到溫度較低的冷空氣，其中的水與五氧化二磷生成偏磷酸、與氯氣生成鹽酸，偏磷酸和鹽酸對人體都能造成嚴重傷害，偏磷酸易潮解生成磷酸，磷酸和鹽酸對設備儀器產生腐蝕，影響其使用壽命和工作性能。

發明內容

本發明針對現有的技術存在的上述問題，提供一種太陽能電池硅片生產過程中的低壓擴散工藝，本發明所要解決的技術問題是：如何提高擴散方阻的均勻性并減少有害物質的釋放。

本發明目的可通過下列技術方案來實現：

一種太陽能電池硅片生產過程中的低壓擴散工藝，其特征在于，所述低壓擴散工藝包括以下步驟：

a、抽真空：將硅片放置到擴散爐的反應腔室，關閉擴散爐的爐門，使用真空泵將擴散爐的反應腔室抽成50mbar～150mbar的真空狀態；

b、充氣體:將少量氮氣與三氯氧磷沖入擴散爐的反應腔室內；

c、低壓擴散：保持反應腔室內壓力不變，低壓擴散時間為700S～900S；

d、檢測：檢測低壓擴散結果，使硅片表面方塊電阻80Ω～120Ω/口、均勻性要求±3％以內，對不合格產品進行回收。

其原理在于：隨著電池超薄化方向發展以及更高的質量要求，生產大尺寸的電池時需要表面雜質濃度達到很低，其表面方塊電阻80Ω～120Ω/口、均勻性要求±3％以內。本低壓擴散工藝中采用氮氣攜帶少量三氯氧磷在低壓環境中進行擴散，磷離子可以均勻的擴散到硅片內部，在硅片表面擴散一層均勻的雜質原子，保證硅片擴散的均勻性，提高電池片的轉換效率。高均勻性低壓淺結摻雜工藝，保證方塊電阻的均勻性，在低壓環境下能夠減少有害物質的溢流或泄露，它還具有低能耗、低源耗、低維護等優點。

在上述的太陽能電池硅片生產過程中的低壓擴散工藝中，在步驟c中，反應腔室內調節溫度范圍為830℃～860℃，擴散時間為750S～850S、氣流量為900sccm～1300sccm。這些參數的變化主要會影響擴散的結深、結淺以及影響擴散的擴散長度，主要體現在擴散后的方阻上面，避免湍流產生，從而提高擴散方阻的均勻性。溫度高會導致方阻變低，溫度低會導致方阻變高；擴散時間長會導致P/N結深，方阻低，時間短則反之；氣體流量越高，方阻越低，流量月低，方阻越高。采用低壓擴散工藝以后，擴散過程擴散磷源的利用效率也顯著提高，工藝過程中擴散磷源的用量大幅降低，節省成本。

在上述的太陽能電池硅片生產過程中的低壓擴散工藝中，所述擴散爐為管式爐，所述反應腔室為管腔。

在上述的太陽能電池硅片生產過程中的低壓擴散工藝中，所述硅片為P型硅片或N型硅片。

在上述的太陽能電池硅片生產過程中的低壓擴散工藝中，在步驟a中，將反應腔室的管尾部的尾氣抽風量減小至最大抽風量的1/3。以保證氣體流量在工藝管內的穩定與均勻，保證擴散的質量的同時，增強擴散的均勻性，防止三氯氧磷被尾部氣體帶走。