CN104485391A - 一种晶体硅太阳能电池pn结的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，它包括以下步骤：（a）沉积：将清洗制绒的硅片置于760~800℃条件下，向其中通入POCl3、N2和O2组成的混合气体，反应1~15min，所述N2的流量为1~30slm，所述O2的流量为500~1500sccm，所述POCl3和所述O2的流量比为2~5:1；（b）推进：将经过步骤（a）处理后的硅片置于800～840℃条件下，向其中通入O2，持续时间为1~20min，所述O2的流量为3000~30000sccm；（c）退火：将经过步骤（b）处理后的硅片置于700～760℃条件下，向其中通入O2，持续10~30min即可，所述O2的流量为3000~30000sccm。这样能够增加PN结的内建电势差，降低电池片表面浓度，减少表面复合，提高其开路电压，同时提升其填充因子。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池PN结的制备方法。
背景技术
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。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，太阳光照在半导体PN结上，能量大于硅禁带宽度的光子形成新的空穴-电子对，在PN结电场的作用下，光生空穴由N区流向P区，光生电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。
近年来，随着丝网浆料以及网版技术的不断进步，太阳能电池片的烧结窗口不断变宽，对应的扩散表面浓度可以降的相对较低。一般而言，提高方阻可以有效降低太阳能电池的表面浓度，提升电池的开路电压和短路电流，但同时与表面距离大于0.1μm深度区域的衬底内掺杂浓度也相应降低，而且由于传统扩散工艺均在扩散炉内完成，由于炉管内各个温区温度设置往往不一致，很难保证整管电池片的结深均匀性，因而不利于和后续烧结工序的匹配，造成电池片的转换效率无法得到有效提升。而且现有的PN结的制备方法需要多次沉积，沉积时间过长，沉积温度过高，无法进一步降低表面掺杂浓度。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种晶体硅太阳能电池PN结的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，它包括以下步骤：
（a）沉积：将清洗制绒的硅片置于760~800℃条件下，向其中通入POCl3、N2和O2组成的混合气体，反应1~15min，所述N2的流量为1~30slm，所述O2的流量为500~1500sccm，所述POCl3和所述O2的流量比为2~5:1；
（b）推进：将经过步骤（a）处理后的硅片置于800～840℃条件下，向其中通入O2，持续时间为1~20min，所述O2的流量为3000~30000sccm；
（c）退火：将经过步骤（b）处理后的硅片置于700～760℃条件下，向其中通入O2，持续10~30min即可，所述O2的流量为3000~30000sccm。
优化地，所述步骤（b）中，将经过步骤（a）处理后的硅片置于设有多个温区的扩散炉中加热，所述扩散炉温区温度相同。
优化地，所述步骤（b）中，所述O2的流量为3000~5000sccm。
优化地，所述步骤（c）中，所述O2的流量为3000~5000sccm。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，一方面在760~800℃条件下向硅片通入POCl3、N2和O2组成的混合气体，从而向硅片均匀沉积P元素，而且POCl3和O2的流量比为2~5:1，较高浓度的POCl3能够提高距表面深度大于0.1μm区域的P掺杂浓度，这样能够增强PN结的内建电势差，从而提高其开路电压；另一方面将处理后的硅片置于800~840℃条件下，向其中通入O2，同时保持扩散炉各个温区的温度设定值一致，再置于700～760℃条件下，向其中通入O2，这样能够使得硅片表面充分氧化而降低其表面P掺杂浓度，减少表面复合，提升开路电压，同时在推进步保持炉管各个温区温度设定值一致有利于整管扩散结深的一致，更好的匹配烧结，提升电池片填充因子。
附图说明
附图1为本发明制得的PN结形貌和常规扩散工艺PN结形貌对比的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明：
本发明晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，它包括以下步骤：（a）沉积：将清洗制绒的硅片置于760~800℃条件下，向其中通入POCl3、N2和O2组成的混合气体，反应1~15min，所述N2的流量为1~30slm，所述O2的流量为500~1500sccm，所述POCl3和所述O2的流量比为2~5:1；这样能够在较低温度下（现有的常规温度为800以上）向清洗制绒的硅片表面均匀沉积P元素，即有利于P元素的均匀铺开；而且POCl3与O2的流量比为2~5:1，POCl3的流量大于O2的流量比，有利于提高距表面深度大于0.1μm区域的P掺杂浓度；（b）推进：将经过步骤（a）处理后的硅片置于800～840℃条件下，向其中通入O2，持续时间为1~20min，所述O2的流量为3000~30000sccm；在此步骤中通入纯氧，有利于将硅片表面氧化成二氧化硅，从而降低其表面P掺杂浓度；（c）退火：将经过步骤（b）处理后的硅片置于700～760℃条件下，向其中通入O2，持续10~30min即可，所述O2的流量为3000~30000sccm；降温过程中再次通入纯氧，有利于在较短的工艺时间内获得更加厚的表面氧化层，从而进一步降低硅片表面P掺杂浓度。本发明晶体硅太阳能电池PN结的制备方法不再需要像常规的制备方法那样进行多次的沉积，导致沉积时间过长；而只需要沉积一次即可，通过后续的推进和退火能够增加PN结的内建电势差，从而提高其开路电压；它制备的晶体硅太阳能电池PN结与常规扩散工艺制备的PN结形貌对比如图1所示。
步骤（b）中，将经过步骤（a）处理后的硅片置于设有多个温区的扩散炉中加热，扩散炉各温区温度要严格控制一致，这样能够增加整管电池片扩散后的结深一致性。步骤（b）中，O2的流量为3000~5000sccm；步骤（c）中，O2的流量为3000~5000sccm，有利于节约成本。
下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。
实施例1
本实施例提供一种晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，它包括以下步骤：
（a）沉积：将清洗制绒的硅片置于扩散炉中在760℃下加热，向其中通入POCl3、N2和O2组成的混合气体，反应15min，N2的流量为1slm，O2的流量为500sccm，POCl3的流量为2500sccm；
（b）推进：将经过步骤（a）处理后的硅片置于扩散炉中，处于800℃条件下，并且扩散炉各个温区温度设置一致，向其中通入O2，持续时间为20min，O2的流量为3000sccm；
（c）退火：将经过步骤（b）处理后的硅片置于700℃条件下，向其中通入O2，持续30min即可，O2的流量为3000sccm。
实施例2
本实施例提供一种晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，它包括以下步骤：
（a）沉积：将清洗制绒的硅片置于扩散炉中在800℃下加热，向其中通入POCl3、N2和O2组成的混合气体，反应1min，N2的流量为30slm，O2的流量为1500sccm，POCl3的流量为3000sccm；
（b）推进：将经过步骤（a）处理后的硅片置于扩散炉中，处于840℃条件下，扩散炉的各个温区温度设置一致，向其中通入O2，持续时间为1min，O2的流量为30000sccm；
（c）退火：将经过步骤（b）处理后的硅片置于760℃条件下，向其中通入O2，持续10min即可，O2的流量为30000sccm。
实施例3
本实施例提供一种晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，它包括以下步骤：
（a）沉积：将清洗制绒的硅片置于扩散炉中，处于780℃条件下，向其中通入POCl3、N2和O2组成的混合气体，反应10min，N2的流量为15slm，O2的流量为1000sccm，POCl3的流量为3000sccm；
（b）推进：将经过步骤（a）处理后的硅片置于820℃条件下，扩散炉的各个温区温度设置一致，向其中通入O2，持续时间为10min，O2的流量为5000sccm；
（c）退火：将经过步骤（b）处理后的硅片置于740℃条件下，向其中通入O2，持续20min即可，O2的流量为5000sccm。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（a）沉积：将清洗制绒的硅片置于760～800℃条件下，向其中通入POCl3、N2和O2组成的混合气体，反应1~15min，所述N2的流量为1~30slm，所述O2的流量为500~1500sccm，所述POCl3和所述O2的流量比为2~5:1；
（b）推进：将经过步骤（a）处理后的硅片置于800～840℃条件下，向其中通入O2，持续时间为1~20min，所述O2的流量为3000~30000sccm；
（c）退火：将经过步骤（b）处理后的硅片置于700～760℃条件下，向其中通入O2，持续10~30min即可，所述O2的流量为3000~30000sccm。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中，将经过步骤（a）处理后的硅片置于设有多个温区的扩散炉中加热，所述扩散炉温区温度相同。
3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中，所述O2的流量为3000~5000sccm。
4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池PN结的制备方法，其特征在于：所述步骤（c）中，所述O2的流量为3000~5000sccm。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150401 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |