CN104409557A - 一种用于加深硅片pn结深度的扩散方法及硅片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电生产技术领域，尤其涉及一种用于加深硅片PN结深度的扩散方法，公开了一种用于加深硅片PN结深度的扩散方法，包括：至少三个与推进相间隔的扩散工序，用于加深PN结的深度。一种硅片，采用上述用于加深硅片PN结深度的扩散方法制成。通过至少三次的扩散工序，大大加深了PN结的深度，并提升了电池片的短路电流与开路电压而提高了电池的转换效率；将每次扩散的时间均保持一致，将每次推进工序的保温时间均延长至1000s，进一步强化了PN结的深入；使用较小的冲击头即可满足冲击测试对于冲击质量的要求，提高了测试冲击头的使用寿命；提高了硅片扩散后的方块电阻的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及光电生产技术领域，尤其涉及一种用于加深硅片PN结深度的扩散方法及硅片。
背景技术
太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池，按照应用需求，太阳能电池经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输出的电压的一组光伏电池，叫光伏组件。根据光伏电站大小和规模，由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。
采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结(英语：PN junction)。PN结具有单向导电性，是电子技术中许多元件，例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。
现有的掺杂工艺，多为一次或者至多两次扩散，主要采用一步扩散后高温推进的方法再进行扩散，从而增加PN结的深度。但是因为扩散的时间较短，PN结的深度不够，方块电阻的均匀性差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于加深硅片PN结深度的扩散方法，通过至少三次的扩散工序，大大加深了PN结的深度，并提升了电池片的短路电流与开路电压而提高了电池的转换效率。
还提供了一种硅片，其硅片扩散后的方块电阻具有很好的均匀性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于加深硅片PN结深度的扩散方法，包括：至少三个与推进相间隔的连续的扩散工序，用于加深PN结的深度。
具体，包括如下步骤：
步骤一，低温进舟、初步升温：在初始温度为790-810℃时开始向炉管内推进承载硅片的石英舟，进舟完成后将温度升至805-825℃并在氮氧共存的环境下保温，氮氧的流量分别控制在18100-19100sccm和1950-2050sccm。
步骤二，扩散：保温后，由氮气携带液态的三氯氧磷以流量为750-850sccm进入炉管，并在氮氧共存且氮氧流量分别为18100-19100sccm和1950-2050sccm的环境中与硅表面发生磷原子扩散进入硅片；
步骤三，推进：将温度保持在820-840℃，在氮气流量为19500-20500sccm的环境下保温700-1100s；
步骤四，重复至少一次步骤二和步骤三；
步骤五，重复步骤二。
步骤六，降温、退舟：停止通氧，在氮气环境下，将炉内温度降至800-820℃，控制退舟的速度为450-550mm/min。
其中，所述步骤一中进舟的时间控制在500-600s，所述步骤一中升温的时间控制在350-450s。
其中，步骤三中，在氮气流量为19800-20200sccm的环境下保温800-1000s。
其中，步骤六中，降温的时间控制在450-550s，出舟的时间控制在500-600s。
其中，步骤六中，出舟速度控制在480-510mm/min。
其中，步骤二中扩散的反应时间为750-850s。
还提供了一种硅片，采用上述用于加深硅片PN结深度的扩散方法制成。
本发明的有益效果：通过至少三次的扩散工序，大大加深了PN结的深度，并提升了电池片的短路电流与开路电压而提高了电池的转换效率；将每次扩散的时间均保持一致，将每次推进工序的保温时间均延长至1000s，进一步强化了PN结的深入；使用较小的冲击头即可满足冲击测试对于冲击质量的要求，提高了测试冲击头的使用寿命；提高了硅片扩散后的方块电阻的均匀性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种用于加深硅片PN结深度的扩散方法，包括：至少三个与推进相间隔的扩散工序，用于加深PN结的深度。其中，最后一次扩散后不必再进行推进，进行降温、退舟的生产程序即可。
具体，一种用于加深硅片PN结深度的扩散方法，包括如下步骤：
步骤一，低温进舟、初步升温：在初始温度为790-810℃时开始向炉管内推进承载硅片的石英舟，进舟完成后将温度升至805-825℃并在氮氧共存的环境下保温，氮氧的流量分布控制在18100-19100sccm和1950-2050sccm。具体的，进舟的时间控制在500-600s，优选的，进舟时间控制在540-560s；升温的时间控制在350-450s，优选的，升温时间控制在390-410s。此时的氮简称为大氮。
步骤二，扩散：保温后，由氮气携带液态的三氯氧磷以流量为750-850sccm进入炉管，并保持炉管内原来的氮氧共存状态，且氮氧流量分别为18100-19100sccm和1950-2050sccm的环境中与硅表面发生磷原子扩散进入硅片；具体实施时，氮气携带液态的三氯氧磷，则氮气携带液态的三氯化磷的 混合物简称小氮。步骤二中扩散的反应时间为750-850s，优选的，扩散的反应时间控制在790-810s。
步骤三，推进：将温度保持在820-840℃，在氮气流量为19500-20500sccm的环境下保温700-1100s；优选的，在氮气流量为19800-20200的环境下保温800-1000s。
步骤四，重复至少一次步骤二和步骤三；用于将磷扩散并推进，从而加深PN结的深度。重复的次数可根据具体保温和扩散的状况进行调整。需要重复多次的，以步骤二和步骤三连续进行为一个循环，进行相应次数的重复。优选的，步骤四中，只重复一次步骤二和步骤三。
步骤五，重复步骤二；用于巩固磷在硅片表面的扩散。
步骤六，降温、退舟：停止通氧，在氮气环境下，将炉内温度降至800-820℃，控制退舟的速度为450-550mm/min.优选的，退舟速度为480-510mm/min。
还提供了一种硅片，采用上述用于加深硅片PN结深度的扩散方法制成。相较于向右的硅片，具有更深的PN结，同时方块电阻的分布更为均匀。
通过本申请与现有硅片的对比可知：
1、采用同样的硅片，进入同样的扩散炉管采用现有技术的一步扩散得出的硅片A与采用本申请的方法进行三步扩散的出的硅片B进行对比实验，做到同样的方块电阻后，先测试方块电阻的均匀性，现有技术的一步扩散方法得出的硅片A，其单片方块电阻的中心与四周的极差值为10，而采用本申请方法进行三步扩散后得到的硅片B，其单片中心与四周的极差值为5，说明了采用本申请方法得出的硅片其方块电阻的均匀性明显优于一步扩散。
2接着把硅片A和硅片B以同样的工艺和同样的设备做成成品电池片后发 现，硅片B的电池片转化效率要高出硅片A的转化效率0.1％，且硅片B的短路电流与开路电压相较于硅片A具有明显有优势，这也间接使产线平均效率由原来的18.90％提升至了19.00％平均效率。
综上所述，通过至少三次的扩散工序，大大加深了PN结的深度，并提升了电池片的短路电流与开路电压而提高了电池的转换效率；将每次扩散的时间均保持一致，将每次推进工序的保温时间均延长至1000s，进一步强化了PN结的深入；使用较小的冲击头即可满足冲击测试对于冲击质量的要求，提高了测试冲击头的使用寿命；提高了硅片扩散后的方块电阻的均匀性。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于加深硅片PN结深度的扩散方法，其特征在于，包括：至少三个与推进相间隔的扩散工序，用于加深PN结的深度。
2.根据权利要求1所述的用于加深硅片PN结深度的扩散方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，低温进舟、初步升温：在初始温度为790-810℃时开始向炉管内推进承载硅片的石英舟，进舟完成后将温度升至805-825℃并在氮氧共存的环境下保温，氮氧的流量分别控制在18100-19100sccm和1950-2050sccm。
步骤二，扩散：保温后，由氮气携带液态的三氯氧磷以流量为750-850sccm进入炉管，并在氮氧共存且氮氧流量分别为18100-19100sccm和1950-2050sccm的环境中与硅表面发生磷原子扩散进入硅片；
步骤三，推进：将温度保持在820-840℃，在氮气流量为19500-20500sccm的环境下保温700-1100s；
步骤四，重复至少一次步骤二和步骤三；
步骤五，重复步骤二；
步骤六，降温、退舟：停止通氧，在氮气环境下，将炉内温度降至800-820℃，控制退舟的速度为450-550mm/min。
3.根据权利要求2所述的用于加深硅片PN结深度的扩散方法，其特征在于，所述步骤一中进舟的时间控制在500-600s，所述步骤一中升温的时间控制在350-450s。
4.根据权利要求2所述的用于加深硅片PN结深度的扩散方法，其特征在于，步骤三中，在氮气流量为19800-20200sccm的环境下保温800-1000s。
5.根据权利要求2所述的用于加深硅片PN结深度的扩散方法，其特征在于，步骤六中，降温的时间控制在450-550s，出舟的时间控制在500-600s。
6.根据权利要求2所述的用于加深硅片PN结深度的扩散方法，其特征在于，步骤六中，出舟速度控制在480-510mm/min。
7.根据权利要求2所述的用于加深硅片PN结深度的扩散方法，其特征在于，步骤二中扩散的反应时间为750-850s。
8.一种硅片，其特征在于，采用权利要求1-7任一权利要求所述的用于加深硅片PN结深度的扩散方法制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150311 |