CN102487100B - 一种用于太阳能电池的扩散方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种用于太阳能电池的扩散方法，包括：将硅片放入扩散炉中，升温至840℃～850℃；向扩散炉通入体积比为0.5:1的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持840℃～850℃，时间t1为10～20分钟；向扩散炉通入体积比为0.7：1.2的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持850℃～860℃，时间t2为5～15分钟；向扩散炉通入体积比为1：1.2的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持860℃～870℃，时间t3为5～10分钟；扩散过程结束。本发明能够增大电池片的最大功率，有效地提高太阳能电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池的生产加工技术领域，更具体地说，涉及一种用于太阳能电池的扩散方法。
背景技术
近年来，太阳能电池片生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，使光伏发电的应用日益普及并迅猛发展，逐渐成为电力供应的重要来源。太阳能电池片是一种能力转换的光电元件，它可以在太阳光的照射下，把光能转换为电能，实现光伏发电。
太阳能电池片的生产工艺比较复杂，简单说来，目前的太阳能电池片的生产过程可以分为以下几个主要步骤：
步骤S11、表面制绒以及化学清洗硅片表面，通过化学反应在原本光滑的硅片表面形成凹凸不平的结构，以增强光的吸收；
步骤S12、扩散制结，将P型的硅片放入扩散炉内，使N型杂质原子硅片表面层，通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成PN结，使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样便形成电流，也就是使硅片具有光伏效应；
步骤S13、等离子刻蚀，去除扩散过程中在硅片边缘形成的将PN结短路的导电层；
步骤S14、平板PECVD（plasma enhanced chemical vapor deposition，等离子增强的化学蒸发沉积），即沉积减反射膜，利用薄膜干涉原理，减少光的反射，起到钝化作用，增大电池的短路电流和输出功率，提高转换效率；
步骤S15、印刷电极，采用银浆印刷正电极和背电极，采用铝浆印刷背场，以收集电流并起到导电的作用；
步骤S16、烧结，在高温下使印刷的电极与硅片之间形成欧姆接触。
由于PN结是天阳能电池的核心结构，PN结的质量直接决定着天阳能电池的电性能参数，所以上述扩散制结步骤是太阳能电池生产的关键环节。现有技术采用的扩散方式为POCL3液态源扩散，如图2所示，硅片1位于石英管2内的承载台3上，1POCL3液态源扩散用到的工艺气体为氧气（O2）、氮气（该氮气一般流量较大，在5L/Min以上，俗称大氮，表示为N2）、携带气体（一般采用氮气，流量在2L/Min以下，俗称小氮，表示为N2-POCl3），这些气体通入石英管后在高温下经过一系列的化学反应后，磷原子扩散进入硅片基底形成掺磷的发射区。
在实施本发明创造的过程中，发明人经过研究发现，现有扩散技术存在改进空间，太阳能电池片的功率平均值和转换效率还可以进一步改善。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于太阳能电池的扩散方法，以进一步改善太阳能电池片的电性能，尤其是改善太阳能电池片的功率平均值和转换效率。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种用于太阳能电池的扩散方法，包括：
A、将硅片放入扩散炉中，升温至840℃～850℃；
B、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为0.5:1的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持840℃～850℃，时间t1为10～20分钟；
C、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为0.7：1.2的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持850℃～860℃，时间t2为5～15分钟；
D、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为1：1.2的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持860℃～870℃，时间t3为5～10分钟；
E、扩散过程结束，在扩散炉降温后取出硅片。
优选的，上述方法的步骤A中，扩散炉中温度为845℃。
优选的，上述方法的步骤B中，扩散炉中温度为855℃。
优选的，上述方法的步骤C中，扩散炉中温度为865℃。
优选的，上述方法中，t1=15分钟。
优选的，上述方法中，t2=10分钟。
优选的，上述方法中，所述预设含量为5-10L。
优选的，上述方法中，所述预设含量为8L。
与现有技术相比，本发明技术方案通过三步扩散的方式，在变温的基础上提高太阳能的最大功率，提高转换效率。
附图说明
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为现有技术晶体硅太阳能电池的制作方法流程图；
图2为晶体硅太阳能电池制作过程中扩散工艺的示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种镀氮化硅减反射膜的方法的基本流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
现有扩散技术存在方块电阻的均匀性不好的问题，为解决该问题，本发明在现有技术恒温情况下的一步扩散和两步扩散的基础上，提出了一种变温三步扩散方法，由于变温扩散结区杂质分布较缓，改善了硅片的表面态，从而一定程度上提高了硅片的少子寿命，第一步扩散表面浓度比较大，是一个缓变结，使耗尽区的宽度变大，第二步扩散是表面浓度由高浓度向低浓度过渡，第三步扩散表面浓度低，使得欧姆接触好。
下面通过几个实施例进行详细说明。
实施例一
本实施例提供了一种用于太阳能电池的扩散方法，其基本过程如图3所示，包括如下步骤：
步骤S31、将硅片放入扩散炉中，升温至840℃～850℃；
步骤S32、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为0.5:1的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度c1，时间t1；
其中，c1=840℃～850℃，t1=10～20分钟。
C、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为0.7：1.2的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度c2，时间t2；
其中，c2=850℃～860℃，t2=5～15分钟。
D、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为1：1.2的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度c3，温度t3；
其中，c3=860℃～870℃，t3=5～10分钟。
E、扩散过程结束，在扩散炉降温后取出硅片。
优选的，本实施例中，c1=845℃，c2=855℃，c3=865℃，t1=15分钟，t2=10分钟。
所述预设含量为5-10L，优选的，所述预设含量为8L。
本实施例通过三步扩散方式，在变温的基础上提高硅太阳能的电性能。
下面以具体实验数据说明本发明实施例的效果。
采用相同的20片硅片作为原材料：P型125单晶硅片，电阻率0.5-3Ω.cm，经过常规的清晰、表面组织结构化、扩散后，随机选取其中10片用本发明方案进行扩散。将剩下10片按照常规工艺进行扩散，之后都采用相同工艺完成后续工作。
其中，采用本发明方案进行扩散具体方式请参考图3示出的流程，按照常规工艺进行扩散的具体过程包括如下步骤：
1.将硅片放入扩散炉中，升温至工艺温度860℃。
2.通源1：通以工艺气体大氮10L/min，小氮1L/min，氧气3L/min，时间为15min。
3.通源2：工艺气体仍为大氮10L/min，小氮2L/min，氧气2.2L/min，时间为10min。
4.恒温推结：工艺气体为大氮10L/min，时间为8min。
5.扩散炉降温，取出硅片。
表1为按照现有技术进行扩散并进行烧结后电池片的电性能参数，表2为按照本发明实施例进行扩散并进行烧结后电池片的电性能参数。
表1
表2
对比表1和表2，可以明显看出采用发明工艺的实施例中开路电压、短路电流均有了一定幅度的提高，从而使得电池片功率平均值由4.21瓦提高到了4.27瓦，转换效率平均值由17.65%提高到17.86%，提高了0.2个百分点。由此可见采用本发明的技术方案可以有效地提高硅太阳电池的转换效率，增大电池片的最大功率，最终提高太阳电池的生产效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种用于太阳能电池的扩散方法，其特征在于，包括：
A、将硅片放入扩散炉中，升温至840℃～850℃；
B、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为0.5:1的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持840℃～850℃，时间t1为10～20分钟；
C、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为0.7：1.2的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持850℃～860℃，时间t2为5～15分钟；
D、经扩散炉管向扩散炉通入体积比为1：1.2的小氮和氧气，同时通入预设含量的氮气，扩散炉内温度保持860℃～870℃，时间t3为5～10分钟；
E、扩散过程结束，在扩散炉降温后取出硅片。
2.根据权利要求1所述的扩散方法，其特征在于，步骤A中，扩散炉中温度为845℃。
3.根据权利要求2所述的扩散方法，其特征在于，步骤B中，扩散炉中温度为855℃。
4.根据权利要求3所述的扩散方法，其特征在于，步骤C中，扩散炉中温度为865℃。
5.根据权利要求1所述的扩散方法，其特征在于，t1=15分钟。
6.根据权利要求1所述的扩散方法，其特征在于，t2=10分钟。
7.根据权利要求1所述的扩散方法，其特征在于，所述预设含量为5-10L。
8.根据权利要求7所述的扩散方法，其特征在于，所述预设含量为8L。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Shen Gang Town Cheng Road Jiangyin city Jiangsu Province, Wuxi City, No. 1011, 214443 Applicant after: CNBM JETIONSOLAR TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Shen Gang Town Cheng Road 214443 Jiangsu city of Jiangyin Province, No. 1011 Applicant before: JETION SOLAR CHINA Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: JETION TECHNOLOGY CO., LTD. TO: CNBM JETION SOLAR (CHINA) TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 214443 No. 1011 Chengcheng Road, Shengang Town, Jiangyin City, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee after: JETION SOLAR (JIANGSU) CO.,LTD. Address before: 214443 No. 1011 Chengcheng Road, Shengang Town, Jiangyin City, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee before: CNBM JETIONSOLAR TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140416 Termination date: 20211202 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |