CN101425549A - 晶体硅太阳能电池钝化与发射极(pn结)生产工艺 - Google Patents

晶体硅太阳能电池钝化与发射极(pn结)生产工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN101425549A
CN101425549A CNA2008101214318A CN200810121431A CN101425549A CN 101425549 A CN101425549 A CN 101425549A CN A2008101214318 A CNA2008101214318 A CN A2008101214318A CN 200810121431 A CN200810121431 A CN 200810121431A CN 101425549 A CN101425549 A CN 101425549A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrogen
flow
temperature
oxygen
minutes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008101214318A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101425549B (zh
Inventor
向小龙
何旭梅
王保军
郦晓苗
蒋伟平
何珊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZHEJIANG HONGCHENG SOLAR ENERGY CO Ltd
Original Assignee
ZHEJIANG HONGCHENG SOLAR ENERGY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZHEJIANG HONGCHENG SOLAR ENERGY CO Ltd filed Critical ZHEJIANG HONGCHENG SOLAR ENERGY CO Ltd
Priority to CN2008101214318A priority Critical patent/CN101425549B/zh
Publication of CN101425549A publication Critical patent/CN101425549A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101425549B publication Critical patent/CN101425549B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳能电池钝化与发射极(PN结)生产工艺，其包括以下步骤：1.在780℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min的氮气；2.将炉温均匀升至870℃，稳定后再通入流量为5L/min的纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0.2um的SiO2层；3.降温到845℃，稳定后通入3L/min的携源氮气5分钟，然后再减小到1.5L/min，时长20分钟－25分钟，氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min；4.关断携源氮气，继续通入氮气，并均匀降温到780℃；5.关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。本发明适用于晶体硅太阳能电池的生产。

Description

晶体硅太阳能电池钝化与发射极(PN结)生产工艺
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池生产技术，尤其涉及一种硅太阳能电池片表面钝化与发射极生产工艺技术，具体是指在晶体硅太阳能电池发射极PN结制造过程中较精确控制杂质源掺杂浓度、杂质的扩散深度(传统意义上的PN结结深)及大面积PN结表面杂质浓度分布的均匀，在此同时对硅片表面进行轻SiO2表面钝化，在实现高质量PN结的同时对硅片体内空位与缺陷进行最大限度的修复，从而实现了电池片的高光电转换效率。
背景技术
太阳能是地球上能获得的最重要的再生清洁能源，而硅太阳能电池是获得太阳能最重要的光电产品。在过去的10多年来世界太阳能电池的产量一直以每年30％以上的高速增长，超过半导体行业，是世界上发展最快的行业之一。据统计目前世界上共有136个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中，其中有95个国家正在大规模地进行太阳能电池及相关技术的研发。
晶体硅太阳能电池的核心是一个大平面的PN结结构(如图1所示)，PN结质量的好坏直接关系到电池的最终光电转换效率，高质量的PN结硅太阳能电池其转换效率已达到17％以上。但由于目前全球性的原生多晶硅材料短缺以及出于对降低成本的要求，硅材料的纯度普遍不高，这样就导致硅片内许多对电池效率有害的杂质超标，各种有害杂质(如Fe、Zn、Mn、Cr等电离能高，起复合中心的作用，破坏PN结完整性与一致性，少子寿命降低，导致光电转换效率下降；碳、氧、氮等元素，形成化合物，结晶缺陷，性能不均匀，导致硅片变脆，加工过程中碎片率超标)大大降低了电池的转换效率与使用寿命。实验表明硅片表面生产一层薄SiO2层可有效修复硅片表面的各种缺陷，并且均匀一致的表面掺杂浓度与深度使得电池的效率更加稳定与集中，利用工艺生产过程控制。实验结果表明轻SiO2表面钝化与均匀一致的大平面PN结对电池平均效率有近0.2％的提升，并且还使得后续工艺操控难度大大降低。PN结发电原理如图2所示。
但传统的单独氧化与二次扩散等生产工艺复杂、生产效率低、生产成本高，而且能耗高、有害副产物多，不适合于产业化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉、生产效率高且节能环保的硅太阳能电池钝化与发射极生产工艺。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括以下工艺步骤：
1、改变原有直接在工艺温度下硅片进出石英反应腔容易导致硅片内部晶格畸变产业复合中心的现象，在780℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min的氮气做为保护性气体；
2、通过受控方式将炉温均匀升至870℃，稳定后再通入流量为5L/min的纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0.2um的SiO2层；
3、降温到845℃，稳定后通入3L/min的携源(液态Pocl3，源温20℃)氮气5分钟，然后再减小到1.5L/min，时长20分钟～25分钟，整个过程氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min；
4、关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min，并均匀降温到780℃；
5)关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。
采用上述工艺是针对现有太阳能电池单多晶硅片由于大量掺IC锅底料、头尾料、边皮料、IC废片料等导致硅片质量低下，从而使成品电池效率低下、光致衰减过大、电性能一致性差、使用寿命降低现象，由于本发明是在现有硅电池制造工艺技术基础上，仅对现有高温扩散掺杂工艺过程进行有效组合优化，不额外增加加工工艺步骤，因而工艺简单，改变原有工艺为确保掺杂均匀性问题而采取的用过量杂质源的方式，本工艺其杂质源需求量相对原来工艺仅为其60％，而且在低温下进出产品，不仅节源、节能，而且整个过程更加环保，达到了高效低成本的生产的目的。
附图说明
图1是太阳电池PN结构原理图；
图2是太阳能电池发电原理图；
图3是本发明的反应原理装置图；
图4是本发明中晶体硅太阳能电池的结构图。
具体实施方式
如图1至图4所示：本发明的设计原理是：由于传统扩散设备加热系统为三段或五段式独立加热方式，且由于采用手臂式水平推拉机构传送待处理的硅片导致先送入反应腔的硅片后退出，以及“冷端”效应的存在影响了反应腔内恒温区温度的均匀性，导致同一批次内前、中、后产品杂质扩散浓度均匀性较差，由扩散原理可知影响扩散的最关键因素是温度，因此我们采用了在较低温度下进出待处理的硅片，然后再缓慢加温的做法，结果证明了扩散均匀一致性大大增强。
选取直拉(CZ)法制成的太阳能级P型硅片，电阻率0.5-3Ω.cm，<100>晶向，整个钝化掺杂的制作过程均在1000级的洁净室内进行：环境温度为23±2℃，相对湿度≤70％；采用水平卧式电阻加热炉，炉温控温精度优于±0.5℃；整个反应在高洁净的圆筒形石英反应腔体内进行，圆筒形石英反应腔体置于管式电阻加热器内，且整个反应过程与外界环境完全隔离。
实施例一：生产工艺步骤如下：
1、在780℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min的氮气；
2、通过受控方式将炉温均匀升至870℃，稳定后再通入流量为5L/min的纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0.2um的SiO2层；
3、降温到845℃，稳定后通入3L/min的携源氮气5分钟，然后再减小到1.5L/min，时长20分钟，氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min；
4、关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min，并均匀降温到780℃；
5、关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。
实施例二：生产工艺步骤如下：
1、在780℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min的氮气；
2、通过受控方式将炉温均匀升至870℃，稳定后再通入流量为5L/min的纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0.2um的SiO2层；
3、降温到845℃，稳定后通入3L/min的携源氮气5分钟，然后再减小到1.5L/min，时长22分钟，氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min；
4、关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min，并均匀降温到780℃；
5、关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。
实施例三：生产工艺步骤如下：
1、在780℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min的氮气；
2、通过受控方式将炉温均匀升至870℃，稳定后再通入流量为5L/min的纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0.2um的SiO2层；
3、降温到845℃，稳定后通入3L/min的携源氮气5分钟，然后再减小到1.5L/min，时长25分钟，氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min；
4、关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min，并均匀降温到780℃；
5、关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。

Claims (1)

1、一种晶体硅太阳能电池钝化与发射极(PN结)生产工艺，其特征在于包括以下生产工艺步骤：
(1)在780℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min的氮气；
(2)通过受控方式将炉温均匀升至870℃，稳定后再通入流量为5L/min的纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0.2um的SiO2层；
(3)降温到845℃，稳定后通入3L/min的携源氮气5分钟，然后再减小到1.5L/min，时长20分钟-25分钟，氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min；
(4)关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min，并均匀降温到780℃；
(5)关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。
CN2008101214318A 2008-10-13 2008-10-13 晶体硅太阳能电池钝化与发射极(pn结)生产工艺 Expired - Fee Related CN101425549B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101214318A CN101425549B (zh) 2008-10-13 2008-10-13 晶体硅太阳能电池钝化与发射极(pn结)生产工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101214318A CN101425549B (zh) 2008-10-13 2008-10-13 晶体硅太阳能电池钝化与发射极(pn结)生产工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101425549A true CN101425549A (zh) 2009-05-06
CN101425549B CN101425549B (zh) 2010-06-09

Family

ID=40616007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101214318A Expired - Fee Related CN101425549B (zh) 2008-10-13 2008-10-13 晶体硅太阳能电池钝化与发射极(pn结)生产工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101425549B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101916799A (zh) * 2010-07-22 2010-12-15 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备方法
CN102148288A (zh) * 2011-01-27 2011-08-10 东方电气集团(宜兴)迈吉太阳能科技有限公司 采用激光快速加热法制备单晶硅太阳能电池片背面钝化层的工艺
CN102456755A (zh) * 2010-10-18 2012-05-16 Lg电子株式会社 用于太阳能电池的半导体基板以及太阳能电池
CN102522449A (zh) * 2011-11-24 2012-06-27 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种制备硅太阳能电池的磷扩散方法
CN102703987A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 天威新能源控股有限公司 基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺
CN103367521A (zh) * 2011-12-31 2013-10-23 英利能源（中国）有限公司 一种减少太阳能电池死层的方法
CN104409557A (zh) * 2014-09-01 2015-03-11 苏州矽美仕绿色新能源有限公司 一种用于加深硅片pn结深度的扩散方法及硅片

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000138386A (ja) * 1998-11-04 2000-05-16 Shin Etsu Chem Co Ltd 太陽電池の製造方法およびこの方法で製造された太陽電池
CN100530704C (zh) * 2007-12-27 2009-08-19 北京市太阳能研究所有限公司 一种应用于硅太阳能电池的扩散工艺
CN100570906C (zh) * 2008-02-29 2009-12-16 珈伟太阳能(武汉)有限公司 改善太阳能电池扩散的方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101916799A (zh) * 2010-07-22 2010-12-15 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备方法
CN101916799B (zh) * 2010-07-22 2012-12-19 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池选择性发射结的制备方法
CN102456755A (zh) * 2010-10-18 2012-05-16 Lg电子株式会社 用于太阳能电池的半导体基板以及太阳能电池
CN102456755B (zh) * 2010-10-18 2015-06-03 Lg电子株式会社 用于太阳能电池的半导体基板以及太阳能电池
CN102148288A (zh) * 2011-01-27 2011-08-10 东方电气集团(宜兴)迈吉太阳能科技有限公司 采用激光快速加热法制备单晶硅太阳能电池片背面钝化层的工艺
CN102522449A (zh) * 2011-11-24 2012-06-27 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种制备硅太阳能电池的磷扩散方法
CN102522449B (zh) * 2011-11-24 2014-06-18 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种制备硅太阳能电池的磷扩散方法
CN103367521A (zh) * 2011-12-31 2013-10-23 英利能源（中国）有限公司 一种减少太阳能电池死层的方法
CN103367521B (zh) * 2011-12-31 2016-04-06 英利能源（中国）有限公司 一种减少太阳能电池死层的方法
CN102703987A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 天威新能源控股有限公司 基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺
CN102703987B (zh) * 2012-06-08 2015-03-11 天威新能源控股有限公司 基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺
CN104409557A (zh) * 2014-09-01 2015-03-11 苏州矽美仕绿色新能源有限公司 一种用于加深硅片pn结深度的扩散方法及硅片

Also Published As

Publication number Publication date
CN101425549B (zh) 2010-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101425549B (zh) 晶体硅太阳能电池钝化与发射极(pn结)生产工艺
Tao Inorganic photovoltaic solar cells: silicon and beyond
CN101593779B (zh) 串联薄膜硅太阳能电池及其制造方法
US7611977B2 (en) Process of phosphorus diffusion for manufacturing solar cell
CN103367551B (zh) 一种晶体硅太阳能电池的扩散工艺
WO2022012180A1 (zh) 一种基于lpcvd的高效掺杂非晶硅技术的交叉指式背接触异质结太阳电池
CN101789466B (zh) 太阳能电池制作方法
CN102005488A (zh) 光电装置及其制造方法
CN102655185A (zh) 异质接面太阳能电池
CN110112226A (zh) 一种新型全钝化接触晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN107293617A (zh) 一种高效低成本太阳能电池扩散工艺
CN103632934A (zh) N型硅片的硼扩散方法、晶体硅太阳能电池及其制作方法
CN101494253B (zh) 一种选择性发射极太阳电池制造过程中的重扩散和轻扩散工艺
CN103367513A (zh) 一种多晶硅薄膜太阳能电池及其制备方法
CN106876595B (zh) 一种n型硅异质结太阳能电池及其制备方法
Benda Crystalline Silicon Solar Cell and Module Technology
CN106711288B (zh) 一种纳米晶硅薄膜太阳能电池的制备方法
CN202744648U (zh) 提高硅锭少子寿命的坩埚
CN201667340U (zh) 一种叠层太阳能电池
CN104009114B (zh) 准单晶硅太阳能电池片的制造方法
CN109037392A (zh) 一种石墨烯/硅结构太阳能电池的生产工艺
CN104576801B (zh) 具有过渡层的晶硅及硅薄膜复合型单结pin太阳能电池及其制备方法
CN103367544A (zh) 一种具有吸杂作用的多晶硅电池发射极的扩散方法
CN104835860B (zh) 具有双层钝化层的太阳能电池及其制备方法
CN103107227B (zh) 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100609

Termination date: 20111013