CN102732967B - 一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，对扩散工艺步骤进行相关参数调整，找到适合选择性发射极晶体硅太阳电池磷浆的扩散方式，使得产生明显的重掺杂区和浅掺杂区，可以提高光线的短波响应，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高光电转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及到一种适用于选择性发射极晶体硅太阳电池的扩散方法。
背景技术
在太阳能电池领域中，所谓选择性发射极晶体硅太阳电池，即在金属栅线（电极）与硅片接触部位进行重掺杂，在电极之间部位进行轻掺杂。这种结构可降低扩散层的复合，由此可提高光线的短波响应，同时又可以减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高光电转换效率。
对于选择性发射极晶体硅太阳电池来说，采用简单有效的扩散方式获得重掺杂区和浅掺杂区是工艺重点。目前采用印刷磷浆图形后再扩散已成为很多厂家进行选择性发射极晶体硅太阳电池开发的选择，但是在实际应用中直接沿用以前的扩散工艺不能达到很好的选择性扩散效果，从而影响电池的光电转换效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，对扩散工艺步骤进行相关参数调整，一些步骤中改变温度，找到适合选择性发射极晶体硅太阳电池磷浆的扩散方式，使得产生明显的重掺杂区和浅掺杂区，同时获得良好的光电转换效率。
一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，具体步骤如下：
1、采用电阻率为1-3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后印刷磷浆图形并烘干；
2、准备阶段：在荷兰TEMPRESS扩散炉中通入大氮2slm；
3、进舟阶段：把多晶硅片推入在荷兰TEMPRESS扩散炉中，炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
4、出浆阶段：炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
5、检漏阶段：炉内通入大氮2slm，持续时间1min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
6、加热阶段：炉内通入大氮21slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
7、稳定温度阶段：炉内通入大氮12slm，干氧300sccm，持续时间25min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
8、预氧化阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间6min，干氧1000sccm，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
9、沉积阶段：炉内通入大氮12slm，小氮1000sccm，干氧500sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
10、后氧化阶段：炉内通入大氮10slm，小氮30sccm，干氧300sccm，持续时间3min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
11、推进阶段：炉内通入大氮10slm，小氮50sccm，干氧100sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
12、冷却阶段：炉内通入大氮9slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
13、进浆阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min；
14、出舟阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min，把多晶硅片从在荷兰TEMPRESS扩散炉中推出。
采用本发明的磷浆扩散工艺可以提高光线的短波响应，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高光电转换效率。
具体实施例
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，以助于理解本发明的内容。
实施例1：
一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，具体步骤如下：
1、采用电阻率为1ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后印刷磷浆图形并烘干；
2、准备阶段：在荷兰TEMPRESS扩散炉中通入大氮2slm；
3、进舟阶段：把多晶硅片推入在荷兰TEMPRESS扩散炉中，炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
4、出浆阶段：炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
5、检漏阶段：炉内通入大氮2slm，持续时间1min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
6、加热阶段：炉内通入大氮21slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
7、稳定温度阶段：炉内通入大氮12slm，干氧300sccm，持续时间25min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
8、预氧化阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间6min，干氧1000sccm，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
9、沉积阶段：炉内通入大氮12slm，小氮1000sccm，干氧500sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
10、后氧化阶段：炉内通入大氮10slm，小氮30sccm，干氧300sccm，持续时间3min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
11、推进阶段：炉内通入大氮10slm，小氮50sccm，干氧100sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
12、冷却阶段：炉内通入大氮9slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
13、进浆阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min；
14、出舟阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min，把多晶硅片从在荷兰TEMPRESS扩散炉中推出。
实施例2：
一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，具体步骤如下：
1、采用电阻率为2ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后印刷磷浆图形并烘干；
2、准备阶段：在荷兰TEMPRESS扩散炉中通入大氮2slm；
3、进舟阶段：把多晶硅片推入在荷兰TEMPRESS扩散炉中，炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
4、出浆阶段：炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
5、检漏阶段：炉内通入大氮2slm，持续时间1min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
6、加热阶段：炉内通入大氮21slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
7、稳定温度阶段：炉内通入大氮12slm，干氧300sccm，持续时间25min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
8、预氧化阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间6min，干氧1000sccm，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
9、沉积阶段：炉内通入大氮12slm，小氮1000sccm，干氧500sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
10、后氧化阶段：炉内通入大氮10slm，小氮30sccm，干氧300sccm，持续时间3min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
11、推进阶段：炉内通入大氮10slm，小氮50sccm，干氧100sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
12、冷却阶段：炉内通入大氮9slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
13、进浆阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min；
14、出舟阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min，把多晶硅片从在荷兰TEMPRESS扩散炉中推出。
实施例3：
一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，具体步骤如下：
1、采用电阻率为3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后印刷磷浆图形并烘干；
2、准备阶段：在荷兰TEMPRESS扩散炉中通入大氮2slm；
3、进舟阶段：把多晶硅片推入在荷兰TEMPRESS扩散炉中，炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
4、出浆阶段：炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
5、检漏阶段：炉内通入大氮2slm，持续时间1min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
6、加热阶段：炉内通入大氮21slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
7、稳定温度阶段：炉内通入大氮12slm，干氧300sccm，持续时间25min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
8、预氧化阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间6min，干氧1000sccm，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
9、沉积阶段：炉内通入大氮12slm，小氮1000sccm，干氧500sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
10、后氧化阶段：炉内通入大氮10slm，小氮30sccm，干氧300sccm，持续时间3min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
11、推进阶段：炉内通入大氮10slm，小氮50sccm，干氧100sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
12、冷却阶段：炉内通入大氮9slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
13、进浆阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min；
14、出舟阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min，把多晶硅片从在荷兰TEMPRESS扩散炉中推出。
实施例4：
常规的一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，具体步骤如下：
1、采用电阻率为1-3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后印刷磷浆图形并烘干；
2、准备阶段：在荷兰TEMPRESS扩散炉中通入大氮2slm；
3、进舟阶段：把多晶硅片推入在荷兰TEMPRESS扩散炉中，炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
4、出浆阶段：炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
5、检漏阶段：炉内通入大氮2slm，持续时间1min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
6、加热阶段：炉内通入大氮21slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
7、稳定温度阶段：炉内通入大氮12slm，干氧300sccm，持续时间1min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
8、预氧化阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间6min，干氧1000sccm，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
9、沉积阶段：炉内通入大氮12slm，小氮1000sccm，干氧500sccm，持续时间20min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
10、后氧化阶段：炉内通入大氮10slm，小氮30sccm，干氧300sccm，持续时间3min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
11、推进阶段：炉内通入大氮10slm，小氮50sccm，干氧100sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
12、冷却阶段：炉内通入大氮9slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
13、进浆阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min；
14、出舟阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min，把多晶硅片从在荷兰TEMPRESS扩散炉中推出。
将各实施例制得的多晶硅分别在炉内、炉中、炉口取片测试，下表是具体的扩散方阻情况：
各实施例制得的选择性发射极多晶硅太阳能性能参数如下表所示：
从以上各表可以看出，印刷磷浆图形后使用常规工艺图形区与非图形区方阻差值不能获得明显的高低结即重掺杂区和浅掺杂区，而采用改进后的新工艺后可以很容易地获得差值为43ohm/sq左右的高低结；重掺杂区方阻在50ohm/sq左右可以减少前金属电极与硅的接触电阻，同时浅掺杂区方阻在90ohm/sq以上可降低扩散层的复合，由此可提高光线的短波响应，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高光电转换效率；通过改进扩散工艺，电池效率有0.4%左右的提高。
Claims (2)
1.一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，其特征为：步骤包括：常规酸制绒、准备阶段、进舟阶段、出浆阶段、检漏阶段、加热阶段、稳定温度阶段、预氧化阶段、沉积阶段、后氧化阶段、推进阶段、冷却阶段、进浆阶段、出舟阶段；
具体步骤如下：
（1）采用电阻率为1-3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后印刷磷浆图形并烘干；
（2）准备阶段：在荷兰TEMPRESS扩散炉中通入大氮2slm；
（3）进舟阶段：把多晶硅片推入在荷兰TEMPRESS扩散炉中，炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
（4）出浆阶段：炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
（5）检漏阶段：炉内通入大氮2slm，持续时间1min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
（6）加热阶段：炉内通入大氮21slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
（7）稳定温度阶段：炉内通入大氮12slm，干氧300sccm，持续时间25min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（8）预氧化阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间6min，干氧1000sccm，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（9）沉积阶段：炉内通入大氮12slm，小氮1000sccm，干氧500sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（10）后氧化阶段：炉内通入大氮10slm，小氮30sccm，干氧300sccm，持续时间3min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（11）推进阶段：炉内通入大氮10slm，小氮50sccm，干氧100sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（12）冷却阶段：炉内通入大氮9slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（13）进浆阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min；
（14）出舟阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min，把多晶硅片从在荷兰TEMPRESS扩散炉中推出。
2.如权利要求1所述的一种选择性发射极晶体硅太阳电池的磷浆扩散工艺，其特征为：具体步骤如下：
（1）采用电阻率为2ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后印刷磷浆图形并烘干；
（2）准备阶段：在荷兰TEMPRESS扩散炉中通入大氮2slm；
（3）进舟阶段：把多晶硅片推入在荷兰TEMPRESS扩散炉中，炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
（4）出浆阶段：炉内通入大氮5slm，持续时间8min；
（5）检漏阶段：炉内通入大氮2slm，持续时间1min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
（6）加热阶段：炉内通入大氮21slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为841℃、841℃、838℃、836℃、834℃；
（7）稳定温度阶段：炉内通入大氮12slm，干氧300sccm，持续时间25min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（8）预氧化阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间6min，干氧1000sccm，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（9）沉积阶段：炉内通入大氮12slm，小氮1000sccm，干氧500sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（10）后氧化阶段：炉内通入大氮10slm，小氮30sccm，干氧300sccm，持续时间3min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（11）推进阶段：炉内通入大氮10slm，小氮50sccm，干氧100sccm，持续时间6min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（12）冷却阶段：炉内通入大氮9slm，持续时间30min，炉内5段温度分别为856℃、856℃、853℃、851℃、849℃；
（13）进浆阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min；
（14）出舟阶段：炉内通入大氮10slm，持续时间5min，把多晶硅片从在荷兰TEMPRESS扩散炉中推出。
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