CN102486997B - 一种利用协助磷源气扩散的固态磷源制备pn结的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备晶体硅太阳电池PN结的固态磷源。本发明还公开了一种晶体硅太阳电池PN结的制备方法：将预先经过磷源气扩散的硅片即固态磷源固定于石英舟的首部和/或尾部，同时将待扩散的硅片固定于石英舟内，进舟后，在扩散炉内通入磷源气，加热，出舟，即得扩散完成的硅片，其中，将固态磷源重复利用，直到其破碎后废弃。采用本发明固态磷源辅助磷源气扩散制备PN结时，极大地改善了扩散炉管中炉口和炉尾硅片的方块电阻的均匀性，有效提升了每批生产的电池片的电性能。

Description

一种利用协助磷源气扩散的固态磷源制备PN结的方法

技术领域

本发明涉及一种协助磷源气扩散的固态源。本发明还涉及使用该固态磷源制备PN结的方法。属于光伏产业领域。

背景技术

太阳电池生产共分为制绒-＞扩散-＞刻蚀-＞镀膜-＞丝网印刷5个工序。

扩散工序的目的在于：通过高温和浓度梯度，使磷原子进入硅衬底，以替位方式占据硅原子位置，从而使扩散层由P型转变为N型，产生PN结。目前使用的设备主要以石英舟(266槽，硅片放置于槽内)为载体，将硅片放置于槽内，随后石英舟置于加热炉管内，通入反应气体，通过控制温度和气流，使磷原子在高温下扩散进硅片内部，从而达到形成PN结的目的。

衡量扩散后电性能的一个重要指标是方块电阻及其均匀性，目前的技术中，所有硅片均匀放置于石英舟槽内，由于扩散炉内气氛场不均匀，导致扩散不均匀，炉口端和炉尾端石英舟内的硅片方块电阻均匀性较差，这种偏离，在生产高方块电阻的电池片时表现得尤为明显。

发明内容

本发明提供一种协助磷源气扩散固态磷源，该固态磷源是经过磷源气预先多次扩散，并在表面形成磷硅玻璃层(简称PSG层，是指含有较高磷浓度的硅氧化层)的硅片。在太阳能电池生产进入扩散工序时，将同时载有该固态磷源的石英舟置于扩散炉以协助扩散，完成待扩散硅片内部PN结的形成。

本发明提供了一种协助磷源气扩散的固态磷源，它是经过5次以上磷源气扩散且表面具有PSG层的硅片。

进一步地，所述磷源气扩散次数为5-10次。

进一步地，所述的磷源气为三氯氧磷。

其中，所述的硅片方块电阻小于35Ω/□(欧姆/方块)。

上述所得到的固态磷源，是一种可以协助磷源气扩散的硅片，其表面具有较厚的PSG层。

本发明还提供了一种晶体硅太阳电池PN结的制备方法：将预先经过磷源气扩散的硅片即固态磷源固定于石英舟的首部和/或尾部，同时将待扩散的硅片固定于石英舟内，进舟后，在扩散炉内通入磷源气，加热，出舟，即得扩散完成的硅片，其中，将固态磷源重复利用，直到其破碎后废弃。

其中，所述的固态磷源的数量为8片/次。

进一步地，所述的首部是石英舟的第5-10槽。

进一步地，所述的尾部是石英舟的第261-262槽。

其中，所述的固态磷源是经过5次以上磷源气扩散且表面具有PSG层的硅片，其方块电阻小于35Ω/□。

进一步地，所述磷源气扩散次数为5-10次，所述的磷源气为三氯氧磷。

本发明所称的协助扩散，是指将固态磷源作为扩散工艺中的第二磷源，以其协助磷源气对扩散炉炉口、炉尾的硅片进行扩散，从而解决炉口、炉尾硅片的方块电阻均匀性差的技术问题的新扩散方式。本发明技术适用于266槽石英舟的太阳电池扩散设备。

采用本发明固态磷源辅助磷源气制备PN结时，极大地改善扩散炉管中炉口和炉尾硅片的方块电阻的均匀性，从而有效提升了每批生产的电池片的电性能。

下面通过具体实施方式对本发明做进一步详述，但不应理解为是对本发明保护范围的限制，凡基于上述技术思想，利用本领域普通技术知识和惯用手段所做的修改、替换、变更均属于本发明的范围。

附图说明

图1源片随扩散次数的方块电阻趋势图

图2方块电阻均匀性改善效果图

具体实施方式

实施例1固态磷源的制备

制备固态磷源的方法选用目前业内常用的扩散方法，即以洁净硅片为基片，放置于石英舟内固定位置，将石英舟置于石英炉管中，在800℃以上高温下，经氮气携带三氯氧磷，在石英炉管内反应后在硅片表面沉积磷原子。本发明中方块电阻的测定方法均采用业内通用测试方块电阻的方法进行检测。采用2组平行试验，如图1选取A、B两组硅片经过多次扩散，记录每次扩散后方块电阻值。

根据图1的结果可知，硅片在经第5次扩散即可达到35Ω/□，为达到更好的协助扩散效果，可以选择再扩散几次，使硅片的方块电阻低于35Ω/□，即得协助扩散固态源，本发明中可简称为源片。从图1中趋势线可以看出，在第8-10次扩散后，方块电阻可达到25-30Ω/□，特别是经第9次扩散后，方块电阻已基本趋于稳定，因此，在考虑到生产成本的同时，本发明优选扩散次数为5-10次。

实施例2协助扩散方法与普通扩散方法所得硅片的方块电阻均匀性的比较

选用两个结构相同的扩散炉管平行试验，编号分别为1-2、5-2，对协助扩散方式与普通扩散方式进行比较，具体试验如下：

1-2协助扩散组：将实施例1中制备得到的源片固定于石英舟第5、6、7、8、9、10槽和261、262槽，其他槽内放置待扩散的硅片，置于1-2扩散炉中，再采用业内常用的方法扩散后，在炉口、炉尾各取10片，测定方块电阻。图2中，11-20槽位置为炉口的方块电阻，251-260槽位置为炉尾的方块电阻。

1-2普通扩散组：将待扩散的硅片固定于石英舟槽内，置于1-2扩散炉中，直接采用业内常用的方法扩散后，在炉口、炉尾各取10片，测定方块电阻。

5-2协助扩散组：选用5-2扩散炉，其他步骤按照1-2协助扩散组中操作，在炉口、炉尾各取10片，测定方块电阻。

5-2普通扩散组：选用5-2扩散炉，其他步骤按照1-2普通扩散组中操作，在炉口、炉尾各取10片，测定方块电阻。

结果见图2。实验结果表明，通过使用固态磷源协助扩散后，炉口和炉尾硅片的方块电阻均匀性明显改善，炉口的改善更为明显。该实验证明了，固态磷源的加入，能够极大地改善炉口、炉尾硅片的方块电阻均匀性，从而有效提升了每批生产的电池片的电性能。

Claims (3)

1.一种晶体硅太阳电池PN结的制备方法，其特征在于：将预先经过磷源气扩散的硅片即固态磷源固定于石英舟的首部和/或尾部，同时将待扩散的硅片固定于石英舟内，进舟后，在扩散炉内通入磷源气，加热，出舟，即得扩散完成的硅片，其中，将固态磷源重复利用，直到其破碎后废弃；所述的首部是石英舟的第5-10槽，所述的尾部是石英舟的第261-262槽，所述的固态磷源的数量为8片/次。  

2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池PN结的制备方法，其特征在于：所述的固态磷源是经过5次以上磷源气扩散且表面具有PSG层的硅片，其方块电阻小于35Ω/□。

3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池PN结的制备方法，其特征在于：所述磷源气扩散次数为5-10次，所述的磷源气为三氯氧磷。

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