[發(fā)明專利]一種密舟多晶硅太陽能電池的擴散工藝

有效

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• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106449874B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 任哲;成文;劉文峰;郭進;姬常曉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/223;H01L31/068
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 周長清,張鮮

技術領域

本發(fā)明屬于晶體硅電池的制備工藝中的擴散加工領域，具體涉及一種密舟多晶硅太陽能電池的擴散工藝。

背景技術

太陽能電池擴散的主要用途是在高溫條件下對電池片進行摻雜，對于P型電池，即將元素磷擴散入硅片，從而改變和控制電池內雜質的類型、濃度和分布，以便建立起不同的電特性區(qū)域。

目前，常規(guī)的太陽能多晶擴散工藝是在常壓下進行的，反應氣體從爐尾進入，再從爐口被抽走，為了保證爐尾與爐口的方阻均勻性，需要通入大量的反應氣體，這樣不僅會增加成本，而且也容易導致電池的方阻均勻性變差。尤其是在使用密舟，將每管從400片增加到800片或以上時，由于片與片之間的間隙變得更小，這種現(xiàn)象會變得更加嚴重。

隨著電池向大尺寸、超薄化方向發(fā)展以及低的表面雜質濃度，低壓擴散技術優(yōu)勢非常明顯，通過降低擴散爐工作腔內的氣壓會提高擴散爐管內氣流的均勻性，避免湍流產(chǎn)生，從而提高擴散的均勻性。但是，低壓擴散方式工藝復雜，不易控制，因此，對低壓擴散工藝的優(yōu)化較困難。現(xiàn)有的多晶硅低壓擴散工藝大多采用兩步通小氮，并且在反應過程中需要通入較大量的大氮和氧氣，這樣會增加生產(chǎn)成本。而且在擴散推結后直接進行退火，會使部分未反應完的物質殘留在擴散管中，容易形成偏磷酸，污染硅片。可見，由于低壓擴散技術工藝尚不成熟，密舟低壓擴散工藝優(yōu)化將更加困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種提高密舟多晶硅太陽能電池方阻均勻性、成本低的擴散工藝。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種密舟多晶硅太陽能電池的擴散工藝，包括以下步驟：

(1)升溫：將密舟承載的多晶硅片送入擴散爐中，溫度升至780℃～800℃；

(2)氧化：溫度穩(wěn)定在780℃～800℃，將管內壓力抽至120mbar～220mbar，以200sccm～500sccm的速率通入氧氣，以2000sccm～3000sccm的速率通入大氮，通入時間為4min～8min；

(3)擴散：溫度穩(wěn)定在780℃～800℃，管內壓力穩(wěn)定在120mbar～220mbar，以150sccm～220sccm的速率通入小氮，以200sccm～500sccm的速率通入氧氣，以2000sccm～3000sccm的速率通入大氮，通入時間為8min～15min；

(4)高溫推進：將溫度升至820℃～840℃，管內壓力穩(wěn)定在120mbar～220mbar，以200sccm～500sccm的速率通入氧氣，以2000sccm～3000sccm的速率通入大氮，通入時間為8min～15min；

(5)洗氣：洗氣過程為：保持溫度不變，將管內壓力升至常壓，然后再抽至300～500mbar，以2000sccm～3000sccm的速率通入大氮，通入時間為100s；以所述洗氣過程為一個洗氣周期進行重復洗氣；

(6)退火：將管內壓力恢復常壓，降溫處理后將多晶硅片取出。

上述的密舟多晶硅太陽能電池的擴散工藝，優(yōu)選的，所述密舟承載的多晶硅片的片間距為2mm～2.5mm，密舟一次承載的多晶硅片數(shù)量為800片～1200片。

上述的密舟多晶硅太陽能電池的擴散工藝，優(yōu)選的，所述多晶硅片為P型多晶硅片，所述P型多晶硅片的電阻率為1Ω·cm～3Ω·cm，厚度為150μm～200μm。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明的密舟多晶硅太陽能電池的擴散工藝，電池擴散的主要反應步驟均處于120～220mbar的低壓狀態(tài)下，通過對整個擴散工藝進行優(yōu)化后，擴散爐管內氣流的均勻性大大提高，避免湍流產(chǎn)生，氣體能夠與硅片緩慢而均勻地反應，進而有效提高了密舟的電池方阻均勻性。由于方阻不均勻度的降低，裝片石英舟槽間距設計可由目前標準的4.76mm降為標準值的一半2.38mm，這樣帶來的效果是在設備體積不變的情況下產(chǎn)能大幅提升。另外，由于采用低壓工藝，擴散過程化學品的吸收效率大幅提高，通入氣體的流量只需要常壓擴散工藝的十分之一到五分之一，大大降低了成本。

2、與現(xiàn)有的采用兩步通小氮的低壓擴散相比，本發(fā)明采用單步通小氮，通入時間與兩步通小氮的總時間基本相同，但通入速率要低于兩步通小氮，因此，通入小氮的總量上要少于現(xiàn)有低壓擴散工藝，降低了生產(chǎn)成本。