CN102810598A - 太阳能电池扩散退火工艺 - Google Patents

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陈剑锋
陆宁
陈文翔
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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池扩散退火工艺，包括前氧化、衡温预淀积、主扩散变温推进、降温、退火、退舟等步骤。本发明以衡温退火来修复晶格，减少高温扩散带来的热缺陷，降低漏电，提升Uoc、Isc，同时该退火工艺能起到二次推进的作用，更进一步降低“死层”、激活磷原子，提高载流子(电子—空穴对)密度,最终提升电池转换效率2%-3%以上。

Description

太阳能电池扩散退火工艺
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池工艺，尤其是一种太阳能电池扩散退火工艺。
背景技术
太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，使用太阳能可有效减轻环境污染。大阳能光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域之一。太阳能电池主要以半导体材料为基础制作，其工作原理是光电材料吸收光能后发生光电子转换反应而产生电流，目前广泛采用的是硅太阳能电池。硅太阳能电池又分为单晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池等。其中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。
现有技术中，单晶硅大阳能电池的制造主要包括如下步骤：去损伤层一制绒一扩散制结一等离子刻蚀去边一去磷硅玻璃一减反射膜一丝网印刷一烧结。其中，扩散制结（通常是磷扩散制结）是一个关键步骤，制结质量会影响最终的光电转换效率。传统磷扩散工艺只是简单的将硅片通磷源在N2和O2气氛下进行磷扩散处理后就推舟。这种传统工艺，温度高且使用的N2和O2流量高，易造成热缺陷，同时扩散后硅片表面磷浓度过高，“死层”较厚，大大降低了电池的短波效应，使电池转换效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种太阳能电池扩散退火工艺。能够减少高温扩散带来的热缺陷，提高电池的转换效率。
本发明所采用的技术方案为：一种太阳能电池扩散退火工艺，包括以下步骤：
1）把制绒好的硅片放进扩散炉管中，将温度升到750-810℃，升温时间600-700s，同时通入氧气10000-15000sccm；
2）维持750-810℃温度不变，维持时间600-1200s，同时通入氮气5000-10000sccm；
3）前氧化，时间120-500s，通入的氧气量为200-600sccm，氮气量为5000-10000sccm；
4）衡温预淀积，温度在750-810℃，通入氮气5000-10000sccm，携源氮气800-1400sccm，氧气200-600sccm，时间720-1200s；
5）主扩散，变温推进，温度从750-810℃范围以一定升温速率上升到810-870℃范围，氮气5000-10000sccm，氧气2000-2900sccm，时间360-600s；
6）降温，通入的氮气量为15000-25000sccm，使得炉内温度以一定降温速率降到750-810℃范围，时间720-1200s；
7）退火，维持750-800℃范围600-1200s，氮气15000-25000sccm；
8）退舟，氮气10000-25000sccm，时间300-600s。
本发明所述的各个步骤中的气体含量仅仅为进行该步骤工艺时扩散炉内所存在的气体总量，而不是在上一步骤的基础上再通入的气体量。
本发明在常规的主扩散工艺步骤结束后并没有直接退舟将硅片取出，而是通过通入气体对炉内温度进行降温，并通过恒温进行退火，用以减少扩散本身带来的热损伤。
本发明的有益效果是：以衡温退火来修复晶格，减少高温扩散带来的热缺陷，降低漏电，提升Uoc、Isc，同时该退火工艺能起到二次推进的作用，更进一步降低“死层”、激活磷原子，提高载流子(电子-空穴对)密度,最终提升电池转换效率2%-3%以上。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
1）把制绒好的硅片放进扩散炉管中，将温度升到750℃，升温时间600s，同时通入氧气10000sccm；
2）维持750℃温度不变，维持时间600s，同时通入氮气5000sccm；
3）前氧化，时间120s，通入的氧气量为200sccm，氮气量为5000sccm；
4）衡温预淀积，温度在750℃，通入氮气5000sccm，携源氮气800sccm，氧气200sccm，时间720s；
5）主扩散，变温推进，温度从750℃以一定升温速率上升到810℃范围，氮气5000sccm，氧气2000sccm，时间360s；
6）降温，通入的氮气量为15000sccm，使得炉内温度以一定降温速率降到750℃，时间720s；
7）退火，维持750℃，时间600s，氮气15000sccm；
8）退舟，氮气10000sccm，时间300s。
实施例2
1）把制绒好的硅片放进扩散炉管中，将温度升到810℃，升温时间700s，同时通入氧气15000sccm；
2）维持810℃温度不变，维持时间1200s，同时通入氮气10000sccm；
3）前氧化，时间500s，通入的氧气量为600sccm，氮气量为10000sccm；
4）衡温预淀积，温度在810℃，通入氮气10000sccm，携源氮气1400sccm，氧气600sccm，时间1200s；
5）主扩散，变温推进，温度从810℃以一定升温速率上升到870℃范围，氮气10000sccm，氧气2900sccm，时间600s；
6）降温，通入的氮气量为25000sccm，使得炉内温度以一定降温速率降到810℃，时间1200s；
7）退火，维持800℃，时间1200s，氮气25000sccm；
8）退舟，氮气25000sccm，时间600s。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (1)

1.一种太阳能电池扩散退火工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）把制绒好的硅片放进扩散炉管中，将温度升到750-810℃，升温时间600-700s，同时通入氧气10000-15000sccm；
2）维持750-810℃温度不变，维持时间600-1200s，同时通入氮气5000-10000sccm；
3）前氧化，时间120-500s，通入的氧气量为200-600sccm，氮气量为5000-10000sccm；
4）衡温预淀积，温度在750-810℃，通入氮气5000-10000sccm，携源氮气800-1400sccm，氧气200-600sccm，时间720-1200s；
5）主扩散，变温推进，温度从750-810℃范围以一定升温速率上升到810-870℃范围，氮气5000-10000sccm，氧气2000-2900sccm，时间360-600s；
6）降温，通入的氮气量为15000-25000sccm，使得炉内温度以一定降温速率降到750-810℃范围，时间720-1200s；
7）退火，维持750-800℃范围600-1200s，氮气15000-25000sccm；
8）退舟，氮气10000-25000sccm，时间300-600s。
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