CN101241954A - 晶体硅太阳能电池的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳电池的生产方法，具体地说是一种晶体硅太阳电池的热处理方法。这种方法包括：a.进舟：将一批硅片，竖插入石英舟中，置于扩散炉的硅碳浆上，将硅片推入有高温度的扩散炉管温区中；b.回温：使扩散炉管温区温度恢复至860～900℃；c.通源：在扩散炉温度达到稳定后，通入含磷的气体源，在硅片上生成含磷的磷硅玻璃氧化层；d.再扩：在不通源的情况下，将磷硅玻璃内和进入硅片中的含磷杂质进一步向硅片内部扩散，起到杂质再分布和结深推进作用；e.降温：然后将扩散炉管温区的炉温由860～900℃降低到730～770℃；f.出舟：将装有扩散好硅片的石英舟拉出扩散温区，到达室温区停留。利用该方法可获得一种太阳电池合适的N区磷杂质分布，并兼有部份的退火吸杂效应，以适应不同硅片材料的加工，同时不增加原有的工艺时间。

Description

晶体硅太阳能电池的热处理方法
技术领域
本发明涉及太阳电池的生产方法，具体地说是一种晶体硅太阳电池的热处理方法。
背景技术
通过在P型硅片表面掺杂N型杂质，从而形成P-N结的过程，称之为扩散。通过氮气携带POCl3，并同时通入氧气，使加热炉管中的硅片表面生成含磷的氧化层，在高温下，磷从氧化层扩散到硅中，从而在P型硅片表面形成一层薄的重掺杂的N型区。这个扩散过程就是热处理过程，在整个制作工艺中极为重要。传统的扩散方法如表一：
                    表一
  序号   程序   设定炉温(℃)   设定时间(分)
  1   进舟   875℃   23
  2   回温   875℃   15
  3   通源1   875℃   20
  4   通源2   875℃   12
  5   再扩   875℃   8
  6   出舟   875℃   23
  总时间   101
这是一种常规的恒温扩散程序，要防止高温下进出舟时硅片容易碎裂，采用较慢的进出舟速度，N型区的杂质分布是遵循常规的余误差分布。
发明内容
本发明的目的在于设计一种晶体硅太阳能电池的热处理方法，该方法获得一种太阳电池合适的N区磷杂质分布，并兼有部份的退火吸杂效应，以适应不同硅片材料的加工，同时不增加原有的工艺时间。
按照本发明提供的技术方案，晶体硅太阳能电池的热处理方法，其特征是：
a、进舟：将一批硅片，竖插入石英舟中，置于扩散炉的硅碳浆上，将硅片推入有高温度的扩散炉管温区中，扩散炉管温区的炉温为860～900℃；
b、回温：进舟时推入的硅片、石英舟、硅碳浆是室温的，会引起扩散炉管高温区温度的下降，需要一个时间，使扩散炉管温区温度恢复至860～900℃；
c、通源：在扩散炉温度达到稳定后，通入含磷的气体源，在硅片上生成含磷的磷硅玻璃氧化层，继而使含磷杂质扩散入硅片中；所述通源是指通入含磷的气体源；
d、再扩：在不通源的情况下，将磷硅玻璃内和进入硅片中的含磷杂质进一步向硅片内部扩散，起到杂质再分布和结深推进作用；
e、降温：然后将扩散炉管温区的炉温由860～900℃降低到730～770℃。
f、出舟：将装有扩散好硅片的石英舟拉出扩散温区，到达室温区停留。
本发明的优点是：采用二步变温扩散，第一次通源温度较低，结区杂质梯度分布较缓，也改善了硅片的表面态，从而一定程度上提高了太阳电池有源区硅片的少数载流子寿命。结深也比原工艺浅，有利于太阳电池的效率提高。
对某些硅片中由氧的热施主形成的缺陷(如高电阻率)，通过750℃降温段的降温和出舟过程的速冷，稳定了硅片的电阻率。
低温进出舟，舟速设定为200厘米/分，8分钟完成进出舟，硅片不裂不碎，加上20分钟的降温时间，总扩散时间缩短到1.5小时，从而也提高了工效。
本方法平均提高了电池片的转换率0.45％，达到平均转换率大于16.2％的先进水平。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
1、进舟：将一批(如300片)硅片，竖插入石英舟中，置于扩散炉的硅碳浆上，按一定的速度，将硅片推入有高温度的扩散炉管温区中；扩散炉管温区的炉温为860～900℃。
2、回温：进舟时推入的硅片、石英舟、硅碳浆是室温的，会引起扩散炉管高温区温度的下降，需要一个时间，使扩散炉管温区温度恢复至860～900℃。
3、通源：在扩散炉温度达到稳定后，通入含磷的气体源，在硅片上生成含磷的氧化层(磷硅玻璃)，继而磷杂质扩散入硅片中。
4、再扩：在不通源的情况下，高温将磷硅玻璃内和进入硅片中的磷杂质进一步向硅片内部扩散。(起到杂质再分布和扩散结深推进作用，所述扩散结深一般指从硅中表面到扩散层浓度等于衬底浓度处之间的距离，一般以微米为单位计量。
5、降温：将炉温由860～900℃降低到730～770℃。
6、出舟：按一定的速度，将装有扩散好硅片的石英舟拉出扩散温区。到达室温区停留。
表2为一个具体实施例：
                       表2
  序号   程序   设定炉温(℃)   设定时间(分)
  1   进舟0   855℃   1
  2   进舟   855℃   6
  3   回温   855℃   20
  4   通源1   855℃   15
  5   再扩0   875℃   1
  6   再扩   875℃   6
  7   通源0   880℃   1
  8   通源2   880℃   12
  9   降温0   750℃   1
  10   降温   750℃   19
  11   出舟   750℃   8
  总时间   90
与传统工艺相比，本发明的改进点表现在：1、完成主扩散后，硅片在扩散炉内以5～6℃/分的速度，20分钟降温退火，到750℃(第9、10步)。2、进出舟在750℃的低温下进行，可以采用较快的进出舟速度(第2、11步)。3、通源2(第8步)置于再扩散后，有利于保证表面有一个合适的N型杂质浓度。
本专利特点是：1、在原有的工艺上改进，毋须增加新设备、工装和材料。2、对某些材料性能稍差的硅片，可一定程度地提高电池片转换效率。3、对后工序丝印烧结的工艺宽容度有所增加，在较大的烧结温度范围内，均能正常生产。
本发明提高了太阳电池转换率，提高了工效，稳定了产品质量。可广泛应用于民用电力通信、交通、照明、国防和海事等众多领域。

Claims (1)

1、晶体硅太阳能电池的热处理方法，其特征是：
a、进舟：将一批硅片，竖插入石英舟中，置于扩散炉的硅碳浆上，将硅片推入有高温度的扩散炉管温区中，扩散炉管温区的炉温为860～900℃；
b、回温：进舟时推入的硅片、石英舟、硅碳浆是室温的，会引起扩散炉管高温区温度的下降，需要一个时间，使扩散炉管温区温度恢复至860～900℃；
c、通源：在扩散炉温度达到稳定后，通入含磷的气体源，在硅片上生成含磷的磷硅玻璃氧化层，继而使含磷杂质扩散入硅片中；
d、再扩：在不通源的情况下，将磷硅玻璃内和进入硅片中的含磷杂质进一步向硅片内部扩散，起到杂质再分布和结深推进作用；
e、降温：然后将扩散炉管温区的炉温由860～900℃降低到730～770℃。
f、出舟：将装有扩散好硅片的石英舟拉出扩散温区，到达室温区停留。
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