CN101857972B - 一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺 - Google Patents
一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101857972B CN101857972B CN2010101334730A CN201010133473A CN101857972B CN 101857972 B CN101857972 B CN 101857972B CN 2010101334730 A CN2010101334730 A CN 2010101334730A CN 201010133473 A CN201010133473 A CN 201010133473A CN 101857972 B CN101857972 B CN 101857972B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon chip
- solar cell
- temperature
- silicon
- impurity
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺，包括以下步骤：将磷源涂布在硅片表面或者由载气携带POCl3进入扩散炉管，在保护气氛围下，将硅片置于800～1050℃下保温10～60分钟，接着将硅片置于500～800℃下保温20～60分钟，冷却后除去磷硅玻璃层。本发明工艺采用变温吸杂的方式，结合高温易将杂质溶解释放、在较低温度易使其有效地被吸杂层捕获的优点，能有效地降低硅基体中金属杂质的含量，提高太阳电池的光转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及硅太阳电池制造技术领域，尤其涉及一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺。
背景技术
进入21世纪以来，随着一次能源的逐渐枯竭以及对能源需求的日益增加，人类面临越来越严重的能源危机。可再生能源的开发和利用成为了解决人类能源危机的希望。所有可再生能源中，太阳能是一种分布广泛、用之不竭的清洁能源，具有很大的应用前景。太阳电池是一种将太阳能转化为电能的半导体器件，它们在将太阳能转化为电能时不产生任何污染。因而，太阳电池的开发和利用成为世界范围内的研究热点。
目前，晶体硅是最主要的太阳电池材料，市场份额在80％-90％左右。而高成本仍然是制约硅太阳电池广泛应用的一个主要因素。降低硅材料成本以及制造成本、提高太阳电池转化效率是降低硅太阳电池发电成本的两个途径。
降低硅原料成本的途径之一就是使用品质较差的硅原料，但由低品质原料制造的单晶或多晶硅片电学性能较差，表现为少子寿命较低或扩散长度较小。如果没有有效的手段提高此类硅片的电学性能，所得到的太阳电池转化效率会比较低，综合发电成本不能得到有效的降低。由低质量原料制造的硅片电学性能较差的原因是它们体内含有较高密度的杂质，尤其是过渡族金属杂质(S.Martinuzzi，I.Perichaud，C.Trassy，and J.Degoulange，Progress in Photovoltaics 17，297，2009)。
吸杂是一种减少硅片体内杂质含量的有效方法，而磷吸杂和铝吸杂是两种研究和应用较多的吸杂工艺。其中，由于良好的工艺兼容性，磷吸杂工艺在太阳电池制造中得到广泛的关注。对于高质量原料制造的硅片，磷吸杂可以进一步改善电学性能，从而得到更高效率的太阳电池。
磷吸杂的机理可以解释为金属杂质在磷扩散层中溶解度的提高、硅自间隙原子注入促进杂质扩散以及表面区域位错网络的形成促进杂质原子在表面层的捕获。吸杂过程可以分为三个步骤：杂质的释放、扩散以及在吸杂层的捕获。从热力学和动力学的角度考虑，温度越高越有利于杂质的释放以及扩散，而杂质在吸杂层以及硅基体之间的分凝系数却随着温度升高而降低(J.S.Kang and D.K.Schroder，Journal of Applied Physics 65，2974，1989)。由于这两个因素的限制，使得900℃左右是一个吸杂的最佳温度。
但这种吸杂工艺对于一些沉淀态的金属杂质吸杂效果不够理想，或者难以将这些沉淀溶解，或者吸杂过程需要很长的时间才能完成。对于目前关注越来越多的制备太阳电池的低质量的高级金属硅(UMG)材料来说，本身金属杂质含量偏高，在原生硅片中就有可能含有金属沉淀，如果采用常规的磷扩散吸杂工艺就不能有效地减少金属杂质对太阳电池电学性能的影响。
发明内容
本发明提供了一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺，解决了现有工艺不能有效减少低品质硅材料中金属杂质的问题。
一种制造太阳电池用硅片的磷扩散吸杂工艺，包括以下步骤：
将磷源涂布在硅片表面，在保护气氛围下，将硅片置于800～1050℃下保温10～60分钟，接着将硅片置于600～800℃下保温20～90分钟，冷却后除去磷硅玻璃层。
优选地，所述的磷源涂布在硅片表面的方法一般为旋涂或喷涂。
硅片表面涂布磷源后，可根据磷源性质，在100～200℃预烘培10～20min，让多余有机物挥发。
磷源可以选用三甲基磷[(CH3)3P]、三乙基磷[(C2H5)3P]、二乙基氢化磷[(C2H5)2PH]等，也可以市售产品，如Honeywell公司的p-854等。
一种制造太阳电池用硅片的磷扩散吸杂工艺，包括以下步骤：
(1)在保护气通入POCl3鼓泡产生的气体氛围下，将硅片置于800～1050℃下保温10～60分钟；
(2)在保护气氛围或步骤(1)所述的气体氛围下，将硅片置于600～800℃下保温20～90分钟；
(3)冷却，除去磷硅玻璃层。
所述的保护气可以为氩气、氧气、氮气或空气，扩散炉不须密闭系统，保护气气压为一个大气压左右。
除去磷硅玻璃层所采用试剂为氢氟酸。
本发明工艺采用变温吸杂的方式，结合高温易将杂质溶解释放、在较低温度易使其有效地被吸杂层捕获的优点，能有效地降低硅基体中金属杂质的含量，提高太阳电池的光转化效率。
附图说明
图1为本发明工艺时间与温度关系曲线图；
图2为实施例1硅片吸杂前后的少子寿命分布图；
图3为实施例2硅片吸杂前后的少子寿命分布图；
图4为实施例3硅片吸杂前后的少子寿命分布图；
图5为实施例4硅片吸杂前后的少子寿命分布图；
图6为实施例5硅片吸杂前后的少子寿命分布图。
具体实施方式
实施例1
(1)取原生的铸造多晶硅片，如图2(a)所示，经检测其少子寿命约为4μs；
(2)用磷源(p-854，Honeywell)对上述硅片进行双面旋涂，然后在200℃的预烘焙10min，除去有机物；
(3)将保护气(氩气)通入扩散炉内，扩散炉不须封闭系统，气压为1个大气压左右，将烘培后的硅片置于扩散炉中，控制炉内温度为1000℃，保温30min；接着控制炉内温度为700℃，保温60min，同时取相同处理的硅片置于炉内温度为900℃的扩散炉内恒温加热60min，作为对照组；
(4)取出硅片，冷却后，用稀HF(体积浓度10％)除去磷硅玻璃层；
如图2(b)，经过常规900℃恒温磷吸杂以后，铸造多晶硅片少子寿命由原来的4μs左右上升到7μs左右；如图2(c)所示，经过变温磷吸杂以后，少子寿命由4μs左右上升到9μs左右。
实施例2
(1)取原生单晶硅片，经检测少子寿命约6μs左右，经过铁沾污后，少子寿命下降到0.4μs，如图3(a)所示；
(2)用磷源(p-854，Honeywell)对上述单晶硅片进行双面旋涂，然后在200℃的预烘焙10min，除去有机物；
(3)将保护气(氩气)通入扩散炉内，扩散炉不须封闭系统，气压为1个大气压左右，将预烘培后的单晶硅片送入扩散炉，控制炉内温度为850℃，保温30min，接着控制炉内温度为700℃，保温90min，同时取相同处理的单晶硅片置于炉内温度为900℃的扩散炉内恒温加热120min，作为对照组；
(4)取出硅片，冷却后，用稀HF(体积浓度10％)除去磷硅玻璃层；
如图3(b)所示，经过常规恒温磷吸杂以后，铁沾污后的单晶硅片少子寿命由原来的0.4μs左右上升到4μs左右；如图3(c)所示，经过变温磷吸杂以后，少子寿命由0.4μs左右上升到6μs左右。可以发现，恒温吸杂没能使少子寿命恢复到沾污之前的原始值，而变温吸杂使少子寿命恢复到沾污之前的原始值，说明变温吸杂将故意引入的铁杂质几乎全部吸除。
实施例3
(1)取原生多晶硅片，如图4(a)所示，经检测少子寿命约3.5μs左右，经过铁沾污后，如图4(b)所示，少子寿命下降到0.3μs；
(2)用磷源(p-854，Honeywell)对上述多晶硅片进行双面旋涂，然后在200℃的预烘焙10min；
(3)将保护气(氩气)通入扩散炉内，扩散炉不须封闭系统，气压为1个大气压左右，将预烘培后的单晶硅片送入扩散炉，控制炉内温度为900℃，保温10min，接着控制炉内温度为650℃，保温50min，同时取相同处理的单晶硅片置于炉内温度为900℃的扩散炉内恒温加热60min，作为对照组；
(4)取出硅片，冷却后，用稀HF(体积浓度10％)除去磷硅玻璃层；
如图4(c)所示，经过常规恒温磷吸杂以后，铁沾污后的单晶硅片少子寿命由原来的0.3μs左右上升到2μs左右；如图4(d)所示，经过变温磷吸杂以后，少子寿命由0.3μs左右上升到4μs左右。
实施例4
(1)取原生多晶硅片，经检测少子寿命约3.8μs左右，经过少量铁沾污后，少子寿命下降到2.7μs，如图5(a)所示；
(2)将此样品放入扩散炉内，在保护气通入POCl3鼓泡产生的气体氛围下，将硅片置于900℃下保温30分钟；
(3)在步骤(2)的气体氛围下，将硅片置于700℃下保温30分钟；
(4)同时取相同处理的单晶硅片置于炉内温度为900℃的扩散炉内恒温加热60min，作为对照组；
(5)取出硅片，冷却后，用稀HF(体积浓度10％)除去磷硅玻璃层；
结果显示，经过常规恒温磷吸杂以后，铁沾污后的单晶硅片少子寿命由原来的2.7μs左右上升到2.9μs左右；经过变温磷吸杂以后，如图5(b)所示，少子寿命由2.7μs左右上升到6μs左右。
实施例5
(1)取原生多晶硅片，经检测少子寿命约3.5μs左右；
(2)将此样品放入扩散炉内，在保护气通入POCl3鼓泡产生的气体氛围下，将硅片置于1000℃下保温60分钟；
(3)在步骤(2)的气体氛围下，将硅片置于650℃下保温60分钟；
(4)同时取相同处理的单晶硅片置于炉内温度为900℃的扩散炉内恒温加热120min，作为对照组；
(5)取出硅片，冷却后，用稀HF(体积浓度10％)除去磷硅玻璃层；
如图6(b)所示，经过常规恒温磷吸杂以后，铁沾污后的单晶硅片少子寿命由原来的3.5μs左右上升到4.5μs左右；经过变温磷吸杂以后，如图6(c)所示，少子寿命由3.5μs左右上升到7.5μs左右。
Claims (1)
1.一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺，包括以下步骤：
将磷源涂布在硅片表面，在保护气氛围下，将硅片置于900℃下保温10分钟，接着将硅片置于650℃下保温50分钟，冷却后除去磷硅玻璃层；
所述的磷源涂布在硅片表面的方法为旋涂或喷涂；所述的保护气为氩气或氧气；除去磷硅玻璃层所采用试剂为氢氟酸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101334730A CN101857972B (zh) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | 一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101334730A CN101857972B (zh) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | 一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101857972A CN101857972A (zh) | 2010-10-13 |
| CN101857972B true CN101857972B (zh) | 2012-06-27 |
Family
ID=42944124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101334730A Expired - Fee Related CN101857972B (zh) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | 一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101857972B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102142359B (zh) * | 2010-12-13 | 2012-05-30 | 浙江大学 | 一种硅片外吸杂方法 |
| CN103928573A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 南开大学 | 一种用于制备太阳电池的硅片磷铝联合变温吸杂方法 |
| CN104269456A (zh) * | 2014-09-05 | 2015-01-07 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种新型太阳电池p扩散吸杂的工艺 |
| CN112382678A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-19 | 福建新峰二维材料科技有限公司 | 一种铸造单晶硅异质结太阳电池的制备方法 |
| CN112289895B (zh) * | 2020-12-28 | 2021-07-27 | 常州时创能源股份有限公司 | 一种n型高效太阳能电池及制备方法 |
| CN112683988B (zh) * | 2020-12-28 | 2023-06-02 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种晶圆中金属杂质的检测方法 |
| CN113257953A (zh) * | 2021-04-18 | 2021-08-13 | 安徽华晟新能源科技有限公司 | N型硅片的吸杂方法和磷吸杂设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101667605B (zh) * | 2009-09-03 | 2011-09-21 | 无锡尚品太阳能电力科技有限公司 | 一种硅片的磷吸杂工艺 |
-
2010
- 2010-03-26 CN CN2010101334730A patent/CN101857972B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101857972A (zh) | 2010-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101857972B (zh) | 一种用于制造太阳电池的硅片磷扩散吸杂工艺 | |
| CN101834224B (zh) | 一种用于太阳电池制造的硅片快速热处理磷扩散吸杂工艺 | |
| CN102888584B (zh) | 一种基于金刚石薄膜上沉积CdTe薄膜的方法 | |
| CN101609860A (zh) | CdTe薄膜太阳能电池制备方法 | |
| CN106252432A (zh) | 一种可降低缺陷密度的碲化镉太阳能电池制备方法 | |
| CN105624795A (zh) | 一种n型硅片热处理方法 | |
| CN102569523A (zh) | 多晶硅太阳能光伏电池硅片的扩散方法 | |
| CN102810598A (zh) | 太阳能电池扩散退火工艺 | |
| CN102655185A (zh) | 异质接面太阳能电池 | |
| CN103066156A (zh) | 一种应用于晶体硅太阳电池中的制备发射极的扩散工艺 | |
| CN103346214B (zh) | 一种硅基径向同质异质结太阳电池及其制备方法 | |
| CN103346212A (zh) | 一种磷扩散方法、p型电池制备方法及n型电池制备方法 | |
| CN102623569A (zh) | 薄膜太阳能电池的绒面透明导电氧化物薄膜的制备方法 | |
| Wang | Technology, Manufacturing and Grid Connection of Photovoltaic Solar Cells | |
| CN102738308A (zh) | 空心硼硅玻璃微珠掺杂的纳米绒面太阳能电池制造方法 | |
| CN104064623A (zh) | 一种提升太阳电池转换效率的后处理方法 | |
| CN105895735A (zh) | 氧化锌靶溅射制备铜锌锡硫薄膜太阳电池的方法 | |
| CN103337558B (zh) | 一种n型晶体硅双面光伏电池的制备方法 | |
| Song et al. | Laser induced localised hydrogen passivation | |
| CN104505419A (zh) | 具有过渡层的晶硅及碳化硅薄膜复合型单结pin太阳能电池及其制备方法 | |
| TW201503392A (zh) | 異質接面薄膜磊晶矽太陽能電池之結構及其製備方法 | |
| Han et al. | Enhanced performance of EFG silicon solar cells by using vapor texturing process | |
| CN112103368A (zh) | 一种用于多晶硅薄膜的激光掺杂方法 | |
| CN101781794A (zh) | 低掺杂率多晶硅薄膜的制备方法 | |
| CN104576801A (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 |
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 | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120627 Termination date: 20180326 |