CN102691107A - 一种太阳能电池制备扩散工艺 - Google Patents

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Abstract

一种涉及太阳能电池加工领域的太阳能电池制备扩散工艺，所述的工艺采用两步变温再分布来改善提高片内方阻的均匀性，从而相应有效的弥补了现有的普通闭管式扩散炉因气场及热场不均匀而导致片内方阻不均匀的不足，因此不但使形成的P－N结更加平整，而且还达到了在烧结工序中有效减少异常片出现的目的。

Description

一种太阳能电池制备扩散工艺
【技术领域】
本发明涉及太阳能电池加工领域，尤其是涉及一种应用于晶体硅太阳能电池制备的扩散工艺。
【背景技术】
公知的，太阳能电池的制备工艺流程一般为：清洗制绒——扩散制结——边缘刻蚀——去磷硅玻璃——镀氮化硅膜——丝网印刷——烧结——测试；在所述的这些工序中，扩散制结又称为扩散工艺，其一般是采用在石英管中以闭管液态源的方式进行扩散，即先将Ｐ型硅片安置于高温石英管内，然后再向石英管内通入携带POCL3的小氮以及大氮和氧气，从而通过化学反应在硅片表面形成一层含P的SIO2层，并使P在高温下扩散进硅片中形成P－N结；由于扩散后P－N结的好坏以及其均匀性能够直接影响后道工序，尤其是烧结工序的正常生产，以及影响到整个太阳能电池电性能参数的稳定性，因此，P－N结又被称为太阳能电池的心脏，也就是说，扩散工艺是整个电池制备工艺的重要基础；
目前，用于进行扩散制结的扩散炉基本上分为普通闭管式扩散炉和软着陆全封闭扩散炉两大类，其中，由于软着陆全封闭式扩散炉的设备硬件相对较好，因此其封闭性及扩散效果也都较好；而普通闭管式扩散炉的设备硬件由于较为一般，因此在工艺运行过程中，因其炉门的封闭性较差，导致炉内的气场及热场不够均匀，从而致使片内方阻的均匀性也相对较差，进而极易因扩散不均匀而导致电池制备后续流程中的烧结工序出现异常片，这就造成了多晶小于16%的低效片大大增加，因此，现需要一种使普通闭管式扩散炉也能达到较好扩散效果的扩散工艺。
【发明内容】
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种太阳能电池制备扩散工艺，所述的工艺能够有效的改善设备硬件一般的扩散炉的扩散均匀性，从而使形成的P－N结更加平整，进而达到了在烧结工序中有效减少异常片出现的目的。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： 
一种太阳能电池制备扩散工艺，所述的工艺步骤如下：
A、进桨：将相应的硅片送进扩散炉的炉管中，并同时通入15～25L/min的大氮，扩散炉温度为770～810℃；
B、温度保持：在炉门关闭后，通入5～20L/min的大氮，扩散炉温度为770～810℃，时间为10～15min；
C、低温通源：将1.5～2L/min且混合POCL3的小氮通入炉内，并同时通入1.5～2L/min的氧气和20～25L/min的大氮，扩散炉温度为810～830℃，时间为3～5min；
D、变温通源：将0.8～1.2L/min 且混合POCL3的小氮通往炉内，并同时通入0.5～1L/min的氧气和15～20L/min的大氮，扩散炉温度为850～870℃，时间为8～12min；
E、高温通源：将0.8～1.2L/min且混合POCL3的小氮通入炉内，并同时通入0.5～1 L/min的氧气和15～20L/min的大氮，扩散炉温度为850～870℃，时间为10～12min；
F、高温再分布：在不通源的情况下，同时通入2～2.5L/min的氧气和15～20L/min的大氮，扩散炉温度为850～870℃，时间为3～5min；
G、低温再分布：继续同时通入2～2.5L/min的氧气和15～20L/min的大氮，扩散炉温度为820～840℃，时间为8～10min；
H、降温：将扩散炉温度降到770～810℃时，同时通入15～20L/min的大氮，时间为10～15min；
I、出桨：在取出硅片的同时通入15～20L/min的大氮，扩散炉温度为770～810℃。
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的步骤A中，向炉内通入20L/min的大氮，扩散炉温度为800℃。 
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的步骤B中，向炉内通入17L/min的大氮，扩散炉温度为800℃，时间为13min。 
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的步骤C中，向炉内通入1.7L/min且混合POCL3的小氮，并同时通入1.8L/min的氧气和23L/min大氮，扩散炉温度为820℃，时间为4min。 
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的步骤D中，向炉内通入1L/min 且混合POCL3的小氮，并同时通入0.7L/min的氧气和17L/min的大氮，扩散炉温度为860℃，时间为10min。 
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的步骤E中，向炉内通入0.9L/min且混合POCL3的小氮，并同时通入0.7L/min的氧气和18L/min的大氮，扩散炉温度为860℃，时间为11min。 
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的步骤F中，向炉内通入2.3L/min的氧气和17L/min的大氮，扩散炉温度为860℃，时间为4min。 
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的步骤G中，向炉内通入2.3L/min的氧气和17L/min的大氮，扩散炉温度为830℃，时间为9min。 
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的步骤H中，在扩散炉温度为800℃时，同时通入17L/min的大氮，时间为12min。 
所述的太阳能电池制备扩散工艺，所述工艺的I步骤中，缓慢的取出扩散后的硅片，并同时通入17L/min的大氮，扩散炉温度为800℃。 
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果： 
本发明所述的太阳能电池制备扩散工艺能够有效的改善设备硬件一般的扩散炉的扩散均匀性，即通过改善扩散片内方阻的均匀性使形成的P－N结更加平整，从而达到了在后续的烧结工序中有效减少异常片出现的目的；此外，由于有效降低了因烧结异常而出现多晶小于16%的低效片的机率，因而相应的就增加了制备太阳能电池的出货良率。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；
所述的太阳能电池制备扩散工艺步骤如下：
A、进桨：在扩散炉的温度为800℃时，将相应的硅片送进扩散炉的炉管中，并同时向炉内通入20L/min的大氮；
B、温度保持：因为操作A步骤时，炉门打开等原因会导致炉内温度偏低，因此要在炉门关闭后的13min内使扩散炉的温度保持在800℃，并同时通入17L/min的大氮；
C、低温通源：完成B步骤后，使扩散炉的温度保持在820℃，并在4min内，将1.7L/min且混合POCL3的小氮通入炉内，同时通入1.8L/min的氧气和23L/min大氮；
D、变温通源：完成C步骤后，使扩散炉的温度保持在860℃，并在10min内，将1L/min 且混合POCL3的小氮通入炉内，同时通入0.7L/min的氧气和17L/min的大氮；
E、高温通源：完成D步骤后，使扩散炉的温度保持在860℃，并在11min内，将0.9L/min且混合POCL3的小氮通入炉内，同时通入0.7L/min的氧气和18L/min的大氮；
F、高温再分布：完成E步骤后，使扩散炉的温度保持在860℃，并在4min内，同时向炉内通入2.3L/min的氧气和17L/min的大氮，从而达到在不通源的情况下，利用高温短时间使磷杂质向硅片内部推进的目的；
G、低温再分布：完成F步骤后，使扩散炉的温度保持在830℃，并在9min内，继续同时向炉内通入2.3L/min的氧气和17L/min的大氮，从而利用低温长时间使扩散进硅片内的磷杂质更加均匀，使形成的P－N结更加平整；
H、降温：完成G步骤后，将扩散炉的温度降到800℃，并在12min内，向炉内通入17L/min的大氮；
I、出桨：完成H步骤，在扩散炉的温度为800℃时，将扩散后的硅片缓慢取出，并在取出硅片的同时向炉内通入17L/min的大氮。
与现有的扩散工艺相比，本发明所述扩散工艺的技术优点在于：1、所述工艺采用两步变温再分布来改善提高片内方阻的均匀性，这相应有效的弥补了现有的普通闭管式扩散炉因气场及热场不均匀而导致片内方阻不均匀的不足，即先利用相对短时间的高温使P杂质快速进入硅片内部，由于时间较短，因此不会造成结深偏大，再利用相对长时间的低温使硅片内部的磷杂质缓慢向内扩散，从而不但增加扩散的可控性，而且此时的低温推进过程对吸杂也起到了一定的帮助；2、由于降低了片内均匀性超标的数量，从而相应减少了因片内方阻差异较大而导致的返工片数量，即有效降低了因烧结异常而出现多晶小于16%的低效片的机率；3、在设备硬件一般的扩散炉中应用时，所述的扩散工艺与现有的扩散工艺相比，所述的工艺流程简单且不增加时间，同时还能达到减少低效片，增加出货良率的目的，因此所述的工艺更适用于规模化生产。 
在普通闭管式扩散炉进行多次实验后，传统扩散工艺与本发明所述扩散工艺的片内方阻不均匀度见下表： 
Figure 2012101904644100002DEST_PATH_IMAGE001
如上表所示，传统扩散工艺的不均匀度平均为5.01%，而本发明所述扩散工艺的不均匀度平均为2.74%，这些数据充分证明了本发明所述的扩散工艺具有实际有效的应用价值。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。 

Claims (10)

1.一种太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述的工艺步骤如下：
A、进桨：将相应的硅片送进扩散炉的炉管中，并同时通入15～25L/min的大氮，扩散炉温度为770～810℃；
B、温度保持：在炉门关闭后，通入5～20L/min的大氮，扩散炉温度为770～810℃，时间为10～15min；
C、低温通源：将1.5～2L/min且混合POCL3的小氮通入炉内，并同时通入1.5～2L/min的氧气和20～25L/min的大氮，扩散炉温度为810～830℃，时间为3～5min；
D、变温通源：将0.8～1.2L/min 且混合POCL3的小氮通往炉内，并同时通入0.5～1L/min的氧气和15～20L/min的大氮，扩散炉温度为850～870℃，时间为8～12min；
E、高温通源：将0.8～1.2L/min且混合POCL3的小氮通入炉内，并同时通入0.5～1 L/min的氧气和15～20L/min的大氮，扩散炉温度为850～870℃，时间为10～12min；
F、高温再分布：在不通源的情况下，同时通入2～2.5L/min的氧气和15～20L/min的大氮，扩散炉温度为850～870℃，时间为3～5min；
G、低温再分布：继续同时通入2～2.5L/min的氧气和15～20L/min的大氮，扩散炉温度为820～840℃，时间为8～10min；
H、降温：将扩散炉温度降到770～810℃时，同时通入15～20L/min的大氮，时间为10～15min；
I、出桨：在取出硅片的同时通入15～20L/min的大氮，扩散炉温度为770～810℃。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的步骤A中，向炉内通入20L/min的大氮，扩散炉温度为800℃。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的步骤B中，向炉内通入17L/min的大氮，扩散炉温度为800℃，时间为13min。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的步骤C中，向炉内通入1.7L/min且混合POCL3的小氮，并同时通入1.8L/min的氧气和23L/min大氮，扩散炉温度为820℃，时间为4min。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的步骤D中，向炉内通入1L/min 且混合POCL3的小氮，并同时通入0.7L/min的氧气和17L/min的大氮，扩散炉温度为860℃，时间为10min。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的步骤E中，向炉内通入0.9L/min且混合POCL3的小氮，并同时通入0.7L/min的氧气和18L/min的大氮，扩散炉温度为860℃，时间为11min。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的步骤F中，向炉内通入2.3L/min的氧气和17L/min的大氮，扩散炉温度为860℃，时间为4min。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的步骤G中，向炉内通入2.3L/min的氧气和17L/min的大氮，扩散炉温度为830℃，时间为9min。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的步骤H中，在扩散炉温度为800℃时，同时通入17L/min的大氮，时间为12min。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池制备扩散工艺，其特征是：所述工艺的I步骤中，缓慢的取出扩散后的硅片，并同时通入17L/min的大氮，扩散炉温度为800℃。
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