CN102723266A - 太阳能电池扩散方法 - Google Patents

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许谦
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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池扩散方法,其特征在于它包括以下工艺步骤:步骤一、第一次氧化;步骤二、扩散;步骤三、第二次氧化。且步骤二扩散分为第一次扩散、第二次扩散以及第三次扩散。本发明太阳能电池扩散方法,以P型硅片为扩散源衬底,扩散阶段经过三步分步扩散,小氮和氧气的通入流量从大到小,通入时间从长到短,将三步的磷源浓度由高到低驱入衬底,使得表面浓度逐渐减少,降低表面复合及缺陷浓度,并形成梯度掺杂,拓宽P-N结区的宽度,提高开路电压;同时较深的结深,可以降低串联电阻,提升太阳电池转换效率。该太阳能电池扩散方法具有无需增加工序,成本较低,能够增加晶体硅太阳电池的转换效率的优点。

Description

太阳能电池扩散方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池扩散方法,更具体涉及一种提高太阳能电池转换效率的扩散方法,该方法可广泛应用于晶体硅太阳能电池制造,属于晶体硅太阳电池制造领域。
背景技术
太阳电池经过十几年的产业化发展,其工艺逐渐成熟并优化,而扩散作为制作工艺的核心步骤,其工艺的改善直接影响到电池效率的提高。
目前晶体硅太阳能电池制造领域普遍采用管式扩散,操作简便易行;扩散方法大部分采用一步扩散形成P-N结,浓度梯度较小,难于实现N+-N-P结构。
扩散工艺目前普遍追求浅结,结深在200nm左右,主要原因为浅结可以更好的吸收太阳光,浅结对应的太阳光中的短波段光谱,此范围内的光谱中包含的光子数较多,可以获得更好的蓝波响应,从而提升短路电流,而浅结所带来的不足之处在于浅结使得太阳电池吸收光谱发生蓝移,PE段工艺需进行调节以匹配光谱的浅结吸收,组件封装由于光谱失配造成功率损失过大;同时浅结造成串阻增大,填充降低,影响电池效率,浅结并且易于烧穿,造成产线低效片增多。选择性发射极技术(Selective Emitter)的出现,解决了串阻偏大问题,不过选择性发射极技术的使用成本高于常规技术,还需增加一到两道工序,使得行业里面一直未进行大规模量产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足,提供一种无需增加工序,成本较低,能够增加晶体硅太阳电池的转换效率的太阳能电池扩散方法。
本发明的目的是这样实现的:
一种太阳能电池扩散方法,它包括以下工艺步骤:
步骤一、第一次氧化
将硅片放入扩散炉中,扩散炉升温到800~820℃,向扩散炉内通入氧气,氧气流量为10~12slm,通入氧气的时间为13~15min,对硅片表面进行第一次氧化反应;
步骤二、扩散
2.1、第一次扩散
扩散炉升温到835~845℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为1.0~1.2slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为1.2~1.5slm,通入混合气体的时间为5~7min,在硅片表面进行第一次扩散反应;
2.2、第二次扩散
扩散炉升温到845~855℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为0.8~1.0 slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为1.0~1.2slm,通入混合气体的时间为4~6min,在硅片表面进行第二次扩散反应;
2.3、第三次扩散
扩散炉升温到855~865℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为0.6~0.8 slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为0.8~1.0slm,通入混合气体的时间为3~5min,在硅片表面进行第三次扩散反应;
步骤三、第二次氧化
扩散炉升温到860~880℃,向扩散炉内通入大氮以及氧气组成的混合气体,所述大氮的流量为8 ~12slm,所述氧气的流量为10~13slm,通入混合气体的时间为3~5min,在硅片表面进行第二次氧化反应。
作为一种优选,该太阳能电池扩散方法的工艺参数如下: 
步骤一、第一次氧化
扩散炉升温到820℃,通入氧气的流量为10slm,通入氧气的时间为15min;
步骤二、扩散
2.1、第一次扩散
扩散炉升温到840℃,所述小氮的流量为1.2slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.3slm,通入混合气体的时间为6min;
2.2、第二次扩散
扩散炉升温到850℃,所述小氮的流量为1.0 slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.2slm,通入混合气体的时间为5min;
2.3、第三次扩散
扩散炉升温到860℃,所述小氮的流量为0.8 slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.0slm,通入混合气体的时间为4min;
步骤三、第二次氧化
扩散炉升温到870℃,所述大氮的流量为12 slm,所述氧气的流量为10slm,通入混合气体的时间为5min。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明太阳能电池扩散方法,以P型硅片为扩散源衬底,扩散阶段经过三步分步扩散,小氮和氧气的通入流量从大到小,通入时间从长到短,将三步的磷源浓度由高到低驱入衬底,使得表面浓度逐渐减少,降低表面复合及缺陷浓度,并形成梯度掺杂,拓宽P-N结区的宽度,提高开路电压;同时较深的结深,可以降低串联电阻,提升太阳电池转换效率。该太阳能电池扩散方法具有无需增加工序,成本较低,能够增加晶体硅太阳电池的转换效率的优点。
具体实施方式
本发明涉及的一种太阳能电池扩散方法,它包括以下工艺步骤:
步骤一、第一次氧化
将硅片放入扩散炉中,扩散炉升温到800~820℃,向扩散炉内通入氧气,氧气流量为10~12slm,通入氧气的时间为13~15min,对硅片表面进行第一次氧化反应,硅片表面形成18~22nm的氧化层。
步骤二、扩散
2.1、第一次扩散
扩散炉升温到835~845℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为1.0~1.2slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为1.2~1.5slm,通入混合气体的时间为5~7min,在硅片表面进行第一次扩散反应。
2.2、第二次扩散
扩散炉升温到845~855℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为0.8~1.0 slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为1.0~1.2slm,通入混合气体的时间为4~6min,在硅片表面进行第二次扩散反应。
2.3、第三次扩散
扩散炉升温到855~865℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为0.6~0.8 slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为0.8~1.0slm,通入混合气体的时间为3~5min,在硅片表面进行第三次扩散反应。
步骤三、第二次氧化
扩散炉升温到860~880℃,向扩散炉内通入大氮以及氧气组成的混合气体,所述大氮的流量为8 ~12slm,所述氧气的流量为10~13slm,通入混合气体的时间为3~5min,在硅片表面进行第二次氧化反应。
实施例1:
采用原料为P型单晶硅片,厚度为200±20um,电阻率为0.5-6W.cm,经过表面清洗和、表面织构化处理,在表面形成2-5nm的正金字塔绒面,将硅片放入扩散炉中。
步骤一、第一次氧化
扩散炉升温到820℃,通入氧气的流量为10slm,通入氧气的时间为15min,形成20nm的氧化层;
步骤二、扩散
2.1、第一次扩散
扩散炉升温到840℃,所述小氮的流量为1.2slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.3slm,通入混合气体的时间为6min;
2.2、第二次扩散
扩散炉升温到850℃,所述小氮的流量为1.0 slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.2slm,通入混合气体的时间为5min;
2.3、第三次扩散
扩散炉升温到860℃,所述小氮的流量为0.8 slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.0slm,通入混合气体的时间为4min;
步骤三、第二次氧化
扩散炉升温到870℃,所述大氮的流量为12 slm,所述氧气的流量为10slm,通入混合气体的时间为5min。
传统方法与本发明方法制成的太阳能电池的参数对照如下表: 
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
上表可以看出,使用本发明方法使得太阳能电池表面形成低的表面浓度和较深的结深,可有效提高开路电压,降低串联串阻,电池片效率明显提升。

Claims (2)

1.一种太阳能电池扩散方法,其特征在于它包括以下工艺步骤:
步骤一、第一次氧化
将硅片放入扩散炉中,扩散炉升温到800~820℃,向扩散炉内通入氧气,氧气流量为10~12slm,通入氧气的时间为13~15min,对硅片表面进行第一次氧化反应;
步骤二、扩散
2.1、第一次扩散
扩散炉升温到835~845℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为1.0~1.2slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为1.2~1.5slm,通入混合气体的时间为5~7min,在硅片表面进行第一次扩散反应;
2.2、第二次扩散
扩散炉升温到845~855℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为0.8~1.0 slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为1.0~1.2slm,通入混合气体的时间为4~6min,在硅片表面进行第二次扩散反应;
2.3、第三次扩散
扩散炉升温到855~865℃,向扩散炉内通入携三氯氧磷的小氮、大氮以及氧气组成的混合气体,所述小氮的流量为0.6~0.8 slm,所述大氮的流量为8 ~10 slm,所述氧气的流量为0.8~1.0slm,通入混合气体的时间为3~5min,在硅片表面进行第三次扩散反应;
步骤三、第二次氧化
扩散炉升温到860~880℃,向扩散炉内通入大氮以及氧气组成的混合气体,所述大氮的流量为8 ~12slm,所述氧气的流量为10~13slm,通入混合气体的时间为3~5min,在硅片表面进行第二次氧化反应。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池扩散方法,其特征在于它的工艺参数如下: 
步骤一、第一次氧化
扩散炉升温到820℃,通入氧气的流量为10slm,通入氧气的时间为15min;
步骤二、扩散
2.1、第一次扩散
扩散炉升温到840℃,所述小氮的流量为1.2slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.3slm,通入混合气体的时间为6min;
2.2、第二次扩散
扩散炉升温到850℃,所述小氮的流量为1.0 slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.2slm,通入混合气体的时间为5min;
2.3、第三次扩散
扩散炉升温到860℃,所述小氮的流量为0.8 slm,所述大氮的流量为9slm,所述氧气的流量为1.0slm,通入混合气体的时间为4min;
步骤三、第二次氧化
扩散炉升温到870℃,所述大氮的流量为12 slm,所述氧气的流量为10slm,通入混合气体的时间为5min。
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