CN101980381A - 一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺 - Google Patents

一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳能电池扩散技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺。本发明采用两次扩散步骤，可得到类似双结的N+-N-P的结构，可以提高开路电压0.03-0.08V，可以提高电池片效率2%-5%。

Description

一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺
技术领域
本发明涉及太阳能电池扩散技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺。
背景技术
太阳能电池的本质是一个光转化为电的器件，其核心部分是一个PN结，所以制成性能优异的PN结是太阳能电池制作的关键。
不同类型的太阳电池的制作PN结的方法不同，目前晶硅电池的PN结制作主要有两种方法：1、管式扩散炉中完成，通过氮气携带磷源在P型硅表面通过掺杂P形成N型区，从而形成PN结；2、在链式扩散炉中完成，在P型硅表面喷（涂）磷酸，经过高温处理，形成PN结。从扩散质量（扩散的均匀性、方块电阻的控制等）上来看，目前第一种方法更优异，被绝大部分制造商所采用。
目前，晶硅太阳电池的管式扩散普遍采用一次扩散完成。采用一次扩散，原料的消耗量会小一点，但是一次扩散形成的PN结掺杂浓度的变化比较缓，也就是说只能形成一个PN结，不利于进一步提高电池的开路电压。
当前，薄膜电池的叠层电池已经做到双结甚至三结电池，这大大提高了电池的开路电压。同样，晶硅电池我们也可以通过一定的方法处理，在电池受光面得到类似于薄膜双结的电池，这在一定程度上也会提高开路电压，从而达到提高电池片效率的目的。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺。本发明通过改变扩散进程，形成类似双结的N+-N-P的结构，可提高开路电压等参数从而提高电池片转换效率。
本发明的一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺技术方案，包括以下步骤：
第一步扩散：硅片放入石英管，（1）在温度820℃-840℃条件下通入5-8slm N2和1.0-1.5slm O2，时间2-3min，形成15-30nm的SiO2的氧化层；（2）升温到845℃-860℃，通入N2 8-10slm、N2-POCl3 0.8-1.0slm、O2 0.8-1.2slm的混合气体进行沉积，时间3.0-8.0min；（3）升温到900-1000℃，通入8-13slm的N2进行推进，时间20-70 min；
第二步扩散：（1）降温到840℃-870℃，通入N2 8-10slm、N2-POCl3 0.8-1.0slm、O2 0.8-1.2slm的混合气体进行沉积，时间10-15min；（2）升温到870℃-950℃，通入8-13slm的N2进行推进，时间2-6min。
其优选工艺数据为：
第一步扩散：硅片放入石英管，（1）在温度830℃条件下通入7.5slm N2和1.2slm O2，时间3min，形成15-30nm的SiO2的氧化层；（2）升温到845℃，通入N2 9slm、N2-POCl3 0.8slm、O2 1slm的混合气体进行沉积，时间5min；（3）升温到950℃，通入10slm的N2进行推进，时间35 min；
第二步扩散：（1）降温到850℃，通入N2 10slm、N2-POCl3 0.95slm、O2 1slm的混合气体进行沉积，时间12min；（2）升温到860℃，通入9slm的N2进行推进，时间3min。
基于以上方法，可以得到类似双结的N+-N-P的结构，可以提高开路电压0.03-0.08V，可以提高电池片效率2%-5%。
本发明的有益效果为：本发明的工艺分为两步扩散，第一步扩散在P型硅基底上形成一个比较深（400nm-600nm）的掺杂浓度比较低的N型区，第二部扩散扩散在N型区表面形成一个比较浅（150nm-200nm）的掺杂浓度较高的N+区；可得到类似双结的N+-N-P的结构，在原有电池已经具备的N-P结构表面又增加一个N+-N结构，相当于增加了一个结，两个结串联，可以提高开路电压0.03-0.08V，可以提高电池片效率2%-5%。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
本发明的一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺技术方案，包括以下步骤：
第一步扩散：硅片放入石英管，（1）在温度820℃-840℃条件下通入5-8slm N2和1.0-1.5slm O2，时间2-3min，形成15-30nm的SiO2的氧化层；（2）升温到845℃-860℃，通入N2 8-10slm、N2-POCl3 0.8-1.0slm、O2 0.8-1.2slm的混合气体进行沉积，时间3.0-8.0min；（3）升温到900-1000℃，通入8-13slm的N2进行推进，时间20-70 min；
第二步扩散：（1）降温到840℃-870℃，通入N2 8-10slm、N2-POCl3 0.8-1.0slm、O2 0.8-1.2slm的混合气体进行沉积，时间10-15min；（2）升温到870℃-950℃，通入8-13slm的N2进行推进，时间2.0-6.0min。
实施例１
使用P型的单晶硅片，经过制绒、清洗等步骤后，进入扩散步骤，以后工艺视情况作微调（特别是烧结工序）,扩散工艺设置具体如下： 
                                                 
Figure 292379DEST_PATH_IMAGE001
将本发明实施例1所得电池片与现有工艺的电池片进行比较，结果如下：
 
Figure 625271DEST_PATH_IMAGE002
由上述实施例可以看出，本发明的晶体硅太阳能电池双扩散工艺制作出的类似双结的N+-N-P的结构的电池片，能有效提高电池片效率。

Claims (2)

1.一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺，其特征在于，包括以下步骤：
第一步扩散：硅片放入石英管，（1）在温度820℃-840℃条件下通入5-8slm N2和1.0-1.5slm O2，时间2-3min，形成15-30nm的SiO2的氧化层；（2）升温到845℃-860℃，通入N2 8-10slm、N2-POCl3 0.8-1.0slm、O2 0.8-1.2slm的混合气体进行沉积，时间3.0-8.0min；（3）升温到900-1000℃，通入8-13slm的N2进行推进，时间20-70 min；
第二步扩散：（1）降温到840℃-870℃，通入N2 8-10slm、N2-POCl3 0.8-1.0slm、O2 0.8-1.2slm的混合气体进行沉积，时间10-15min；（2）升温到870℃-950℃，通入8-13slm的N2进行推进，时间2-6min。
2.根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池双扩散工艺，其特征在于，其优选工艺数据为：
第一步扩散：硅片放入石英管，（1）在温度830℃条件下通入7.5slm N2和1.2slm O2，时间3min，形成15-30nm的SiO2的氧化层；（2）升温到845℃，通入N2 9slm、N2-POCl3 0.8slm、O2 1slm的混合气体进行沉积，时间5min；（3）升温到950℃，通入10slm的N2进行推进，时间35 min；
第二步扩散：（1）降温到850℃，通入N2 10slm、N2-POCl3 0.95slm、O2 1slm的混合气体进行沉积，时间12min；（2）升温到860℃，通入9slm的N2进行推进，时间3min。
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