CN103646999A - 一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法 - Google Patents

一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法，通过改变氮气流量和压力来改善扩散均匀性，有效地控制其炉管内部气氛场状态及掺杂气体流动速度，从而达到扩散工艺的稳定性及重复性，使得整管均匀性及单片均匀性都得到一定改善，从而电性能得到一定改善。

Description

一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法
技术领域
本发明涉及一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法，属于多晶硅太阳能电池领域。
背景技术
在太阳能电池领域中，太阳能电池片制备过程已形成标准，主要步骤为制绒（表面织构化和表面化学清理处理）——扩散（形成ＰＮ结）——边缘刻蚀——镀膜（减反射膜）——丝网印刷——烧结。而这些步骤中扩散形成ＰＮ结是核心步骤，它是在Ｐ型衬底的情况下，使用磷进行扩散，从而形成ＰＮ结，在Ｎ型衬底的情况下，使用硼扩散，从而形成PN结。
现多数都为P型衬底，使用磷扩散，重点步骤为：第一步使用氮气携带液态磷三氯氧磷（POCL3），和其他气体（氮，氧），一起进入炉管，在低温800度左右进行沉积扩散，从而形成几百纳米的扩散深度；第二步通过高温进行高温推进再分布，使表面残余的磷进一步向硅片里面扩散，从而形成稳定均匀N层。
扩散炉Tempress相对于其他扩散炉来说，稳定性较好，但因为扩散炉的掺杂气体都是从管尾流进，通过尾气抽风从管口流出（压力）从而导致炉管内气氛场存在差异；其次因为其控温温度都是使用加热丝围绕在炉壁，由几个加热丝分段同时控温，在工艺确定的情况下，各温区控制区域扩散后效果存在差异，从而导致太阳能电池片光电转换效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法，通过改变氮气流量和压力来改善扩散均匀性，有效地控制其炉管内部气氛场状态及掺杂气体流动速度，从而达到扩散工艺的稳定性及重复性，使得整管均匀性及单片均匀性都得到一定改善，从而电性能得到一定改善。
一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法，使用的硅片是电阻率为1-3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后具体步骤如下：
1、准备阶段：荷兰TEMPRESS扩散炉内通入氮气5slm，压力5pa；
2、进舟阶段：炉内通入氮气5slm，压力5pa，持续时间8min；
3、出舟阶段：炉内通入氮气5slm，压力-30pa，持续时间8min；
4、检漏阶段：炉内通入氮气6.5slm，压力-200pa，持续时间2min；
5、加热阶段：炉内通入氮气13.5slm，压力10pa，持续时间15min；
6、预氧化阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间2min；
7、扩散阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间15min，温度780℃-820℃；
8、后氧化阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间7min；
9、推进阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间6min；
10、扩散阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间2min，温度850℃-870℃；
11、推进阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间6min；
12、冷却阶段：炉内通入氮气12slm，压力12pa，持续时间15min；
13、进舟阶段：炉内通入氮气10slm，压力-30pa，持续时间8min；
14、出舟阶段：炉内通入氮气10slm，压力5pa，持续时间8min。
本发明对扩散工艺步骤进行相关参数调整，使得产生ECV曲线和现有工艺无差异，得到能提高整管均匀性和片内均匀性的扩散工艺，同时获得良好的光电转换效率。
具体实施方式
实施例：
一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法，使用的硅片是电阻率为1-3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后具体步骤如下：
1、准备阶段：荷兰TEMPRESS扩散炉内通入氮气5slm，压力5pa；
2、进舟阶段：炉内通入氮气5slm，压力5pa，持续时间8min；
3、出舟阶段：炉内通入氮气5slm，压力-30pa，持续时间8min；
4、检漏阶段：炉内通入氮气6.5slm，压力-200pa，持续时间2min；
5、加热阶段：炉内通入氮气13.5slm，压力10pa，持续时间15min；
6、预氧化阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间2min；
7、扩散阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间15min，温度780℃-820℃；
8、后氧化阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间7min；
9、推进阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间6min；
10、扩散阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间2min，温度850℃-870℃；
11、推进阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间6min；
12、冷却阶段：炉内通入氮气12slm，压力12pa，持续时间15min；
13、进舟阶段：炉内通入氮气10slm，压力-30pa，持续时间8min；
14、出舟阶段：炉内通入氮气10slm，压力5pa，持续时间8min。
对比例：
一种磷扩散方法，使用的硅片是电阻率为1-3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后具体步骤如下：
1、准备阶段：荷兰TEMPRESS扩散炉内通入氮气5slm，压力5pa；
2、进舟阶段：炉内通入氮气5slm，压力5pa，持续时间8min；
3、出舟阶段：炉内通入氮气5slm，压力-30pa，持续时间8min；
4、检漏阶段：炉内通入氮气6.5slm，压力-200pa，持续时间2min；
5、加热阶段：炉内通入氮气13.5slm，压力10pa，持续时间15min；
6、预氧化阶段：炉内通入氮气12slm，压力10pa，持续时间2min；
7、扩散阶段：炉内通入氮气12slm，压力10pa，持续时间15min，温度780℃-820℃；
8、后氧化阶段：炉内通入氮气12slm，压力10pa，持续时间7min；
9、推进阶段：炉内通入氮气12slm，压力10pa，持续时间6min；
10、扩散阶段：炉内通入氮气12slm，压力10pa，持续时间2min，温度850℃-870℃；
11、推进阶段：炉内通入氮气12slm，压力10pa，持续时间6min；
12、冷却阶段：炉内通入氮气12slm，压力12pa，持续时间15min；
13、进舟阶段：炉内通入氮气10slm，压力-30pa，持续时间8min；
14、出舟阶段：炉内通入氮气10slm，压力5pa，持续时间8min。
把实施例和对比例扩散后从一管500片中固定位置多次抽取5片进行测试，去片内均匀性和整管均匀性如下表所示：
注：均匀性计算方式为（最大值-最小值）/（最大值+最小值）*100%
Figure 822502DEST_PATH_IMAGE002
由以上数据可以看出改善后的实施例与原始工艺对比例的均匀性有较大改善。
实施例和对比例电性能参数对比：
　 Uoc（mV） Isc（A) Rs（mΩ） Rsh（Ω） FF（%） Eta（%） IRev2（A)
对比例 630.3 8.76 2.83 443 78.33 17.78 0.11
实施例 631.0 8.78 2.86 626 78.43 17.85 0.09
由以上数据可以看出改善后的实施例的电性能参数比原始工艺的对比例有较大改善。

Claims (2)

1.一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法，其特征为：使用的硅片是电阻率为1-3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后具体步骤如下：
1)、准备阶段；2）、进舟阶段；3）、出舟阶段；4）、检漏阶段；5）、加热阶段；
6）、预氧化阶段；7）、扩散阶段；8）、后氧化阶段；9）、推进阶段；10）、扩散阶段；
11）、推进阶段；12）、冷却阶段；13）、进舟阶段；14）、出舟阶段。
2.一种改善太阳能电池片均匀性的磷扩散方法，其特征为：使用的硅片是电阻率为1-3ohm.cm的156mm╳156mm规格的P型多晶硅片，常规酸制绒后具体步骤如下：
1）、准备阶段：荷兰TEMPRESS扩散炉内通入氮气5slm，压力5pa；
2）、进舟阶段：炉内通入氮气5slm，压力5pa，持续时间8min；
3）、出舟阶段：炉内通入氮气5slm，压力-30pa，持续时间8min；
4）、检漏阶段：炉内通入氮气6.5slm，压力-200pa，持续时间2min；
5）、加热阶段：炉内通入氮气13.5slm，压力10pa，持续时间15min；
6）、预氧化阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间2min；
7）、扩散阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间15min，温度780℃-820℃；
8）、后氧化阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间7min；
9）、推进阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间6min；
10）、扩散阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间2min，温度850℃-870℃；
11）、推进阶段：炉内通入氮气6slm，压力12pa，持续时间6min；
12）、冷却阶段：炉内通入氮气12slm，压力12pa，持续时间15min；
13）、进舟阶段：炉内通入氮气10slm，压力-30pa，持续时间8min；
14）、出舟阶段：炉内通入氮气10slm，压力5pa，持续时间8min。
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