CN103050581A - 一种激光掺杂选择性发射结的扩散工艺 - Google Patents

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李海波
张斌
孙海知
宋江
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Abstract

本发明公开了一种激光掺杂选择性发射结电池的扩散方法,本通过改变发射结电池的扩散方法,在对硅片进行有缘扩散、无源推进的基础上再一次向扩散炉中通入携带POCl3的氮气进行沉积处理,有效降低发射结表面的复合又可以在掺杂区域形成良好欧姆接触的扩散工艺。

Description

一种激光掺杂选择性发射结的扩散工艺
技术领域
本发明涉及一种晶硅电池的扩散工艺,具体为一种激光掺杂选择性发射结电池的扩散工艺。
背景技术
太阳能电池可将太阳能直接转化成电能,是利用太阳能资源的有效方式,在使用中不会产生任何有害物质,是一种环保的无污染产品。所以,近几年来太阳能电池在解决能源与环境问题方面倍受青睐,有着极好的市场前景。太阳能也被誉为是最理想的能源,是解决人类社会赖以生存和发展的重要资源。
PN 结是太阳能电池的核心结构,PN结的质量直接决定着太阳能电池的电性能参数。对于太阳能电池生产而言,一般会采用两步的恒温扩散方法:第一步是有源扩散,即用氮气携带POCl3将所需要的杂质运输至高温硅片的表面,第二步为无源推进,使沉积在硅片表面的杂质原子进一步向硅片内部扩散。传统的晶体硅太阳能电池为了保证在发射结的表面形成良好的欧姆接触,一般会在发射结的表面形成较高的掺杂浓度;但是较高的掺杂浓度会在发射结的表面形成所谓的“死层”,从而增加的发射结表面的载流子复合,降低载流子的收集率,导致开路电压和短路电流的降低。选择性发射结工艺的出现,解决了太阳能电池的发射结接触电阻和发射结表面复合之间的矛盾,可以有效的提升太阳能电池的转换效率。
由于激光工艺具有成本低、投入少并且可以和传统的太阳能电池生产线相兼容等特点,而备受光伏行业的重视。但是激光选择性发射结电池对发射结的扩散工艺有较高的要求: 1. 扩散的发射结具有较低的表面“死层”;2.扩散形成的 PSG中具有较高的磷含量(保证激光掺杂后在激光掺杂区域具有较高的掺杂浓度,从而可以保证在发射结表面形成良好的欧姆接触)。本发明针对激光选择性发射结电池的需求,开发出了既能降低发射结表面的复合又可以在掺杂区域形成良好欧姆接触的扩散工艺。
发明内容
发明目的:是针对现有技术存在的不足,提供了一种能够有效提高太阳能电池转换率的一种激光掺杂选择性发射结电池的扩散工艺。
技术方案:为实现上述目的,一种激光掺杂选择性发射结的扩散工艺,包括以下步骤:
1)      选择要处理的硅片,将硅片表面进行清洗并作织构化处理;
2)      将扩散炉升温至750-800℃,将所述的硅片放于石英舟上推入扩散炉内;
3)      在扩散炉内对硅片表面进行氧化预处理,氧化预处理时间为10~40min;
4)      向扩散炉通入携带POCl3的氮气进行磷源的沉积,沉积时间为10~40min;
5)      扩散炉内停止携带POCl3的氮气的通入,并将扩散炉内的温度升至800~900℃,对硅片作无源推进处理;
6)      向扩散炉内再次通入携带POCl3的氮气进行磷源的沉积,沉积时间为5~20min;
7)      扩散炉内停止携带POCl3的氮气的通入,对所述的硅片进行氮气吹扫;
8)      扩散结束,将石英舟推出扩散炉,取出设于石英舟上的硅片。
所述步骤3)中的进行预氧化处理为通入氧气对硅片进行处理,氧气流量为1~5 L/min,时间为10~30min,氧化温度为750~800℃。
所述步骤4)中的携带POCl3的氮气进行磷源的沉积,其中携带POCl3的流量为0.5~2L/min,干氧的流量为0.5~ 2.5L/min,沉积时间为10~30min。
所述步骤5)中的无源推进,所述的推进的温度为800~900℃,通入的氧气流量为0.5~2.5L/min,时间为10~40min。
所述步骤6)中的二次磷源沉积,沉积温度为800~900℃,所述的沉积时间为5~20min。
有益效果:本发明与现有技术相比具有以下优点:本发明通过改变发射结电池的扩散方法,在对硅片进行有源扩散、无源推进的基础上再一次向扩散炉中通入携带POCl3的氮气进行沉积处理,有效降低发射结表面的复合又可以在掺杂区域形成良好欧姆接触的扩散工艺。
附图说明
图1为PN结掺杂曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
1)采用0.5-3Ω·cm的P型多晶硅片,将硅片表面进行清洗并作织构化处理;2)将扩散炉温度温度升至760℃,通入15 L/min的氮气,将放置硅片的石英舟缓慢推入扩散炉中;
3)向扩散炉内通入2L/min的氧气,通入时间为15min;
4)通入携带POCl3源的氮气及氧气,流量分别为1L/min和0.8L/min ,时   
间为20min;
5)扩散炉内停止携带POCl3的氮气的通入,并将扩散炉内温度从760℃升到815℃,进行PN结推进,推进的温度为850℃,推进时间为30min;
6) 向扩散炉内再次通入携带POCl3的氮气进行磷源的沉积,沉积温度为800℃,沉积时间为8min,氮气流量为0.8L/min,时间为10min;
7) 扩散炉内停止携带POCl3的氮气的通入,对所述的硅片进行氮气吹扫,吹扫时间为5min;
8)扩散炉降温,推出石英舟,取出硅片,完成扩散工艺。
采用该工艺生产一个批次的激光掺杂选择性发射结电池片(多晶)效率、开路电压、短路电流及填充因子情况如下:
Eta(%) Isc(A) Uoc(V) FF(%)
17.12 8.59 0.6221 78.1
实施例2:
1)采用0.5-3Ω·cm的P型多晶硅片,,将硅片表面进行清洗并作织构化处理;
2)将扩散炉温度升至815℃,通入15 L/min的氮气,将放置硅片的石英舟缓慢推入扩散炉中;
3)向扩散炉内通入2L/min的氧气,时间为15min;
4)通入携带POCl3源的氮气及氧气,流量分别为1L/min和0.8L/min ,时   
间为40min;
5)扩散炉停止携带POCl3的氮气的通入,进行PN结推进,推进的温度为900℃,推进时间为15min;
6)扩散完毕,将石英舟退出,取出硅片。
采用该工艺生产一个批次的激光掺杂选择性发射结电池片(多晶)效率、开路电压、短路电流及填充因子情况如下:
Eta(%) Isc(A) Uoc(V) FF(%)
17.03 8.57 0.6202 78.11

Claims (5)

1.一种激光掺杂选择性发射结的扩散工艺,其特征在于包括以下步骤:
选择要处理的硅片,将硅片表面进行清洗并作织构化处理;
将扩散炉升温至750-800℃,将所述的硅片放于石英舟上推入扩散炉内;
在扩散炉内对硅片表面进行氧化预处理,氧化预处理时间为10~40min;
向扩散炉通入携带POCl3的氮气进行磷源的沉积,沉积时间为10~40min;
扩散炉内停止携带POCl3的氮气的通入,并将扩散炉内的温度升至800~900℃,对硅片作无源推进处理;
向扩散炉内再次通入携带POCl3的氮气进行磷源的沉积,沉积时间为5~20min;
扩散炉内停止携带POCl3的氮气的通入,对所述的硅片进行氮气吹扫;
扩散结束,将石英舟推出扩散炉,取出设于石英舟上的硅片。
2.根据权利要求1所述的一种激光掺杂选择性发射结的扩散工艺,其特征在于:所述步骤3)中的进行预氧化处理为通入氧气对硅片进行处理,氧气流量为1~5 L/min,时间为10~30min,氧化温度为750~800℃。
3.根据权利要求1所述的一种激光掺杂选择性发射结的扩散工艺,其特征在于:所述步骤4)中的携带POCl3的氮气进行磷源的沉积,其中携带POCl3的流量为0.5~2L/min,干氧的流量为0.5~ 2.5L/min,沉积时间为10~30min。
4.根据权利要求1所述的一种激光掺杂选择性发射结的扩散工艺,其特征在于:所述步骤5)中的无源推进,所述的推进的温度为800~900℃,通入的氧气流量为0.5~2.5L/min,时间为10~40min。
5.根据权利要求1所述的一种激光掺杂选择性发射结的扩散工艺,其特征在于:所述步骤6)中的二次磷源沉积,沉积温度为800~900℃,所述的沉积时间为5~20min。
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