CN104716232A - 一种太阳能电池发射极掺杂分布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池发射极掺杂分布方法，包括预氧化、两次通源扩散和两次推结后降温出舟，通过多次通源和多次推结的过程实现太阳电池发射极掺杂分布，调节多次扩散的时间、温度、通源量和多次推结的时间和温度，使太阳能电池发射极具有较低的表面掺杂浓度，因而“死层”的影响明显减弱，提高了电池的短波响应；多次通源和多次推结的过程还提高了硅片体内掺杂浓度，使得硅片表面及体内掺杂浓度分布均匀，扩散均匀性较好，从而提高扩散方阻均匀性；多次推结的过程提高了结深深度，增加电池蓝光响应，最终达到提高晶硅电池转换效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳电池制备领域，具体涉及一种发射极掺杂分布方法。
背景技术
21世纪人类将面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，随着世界性能源短缺和环境污染的日趋严重，开发和利用新型替代能源的任务便显得十分紧迫。因此太阳能电池作为一种清洁而又取之不竭的新能源，具有安全、与环境友好的优点，它既能有效缓解能源紧张问题，又不污染环境，符合国家可持续发展战略目标的要求。
在晶硅太阳能电池的结构中，发射极是形成p-n结的核心部分，p-n结形成后，能在硅片内产生电场，当光照射到硅片上被吸收产生电子-空穴对时，电场能将电子-空穴对分开，产生电流。而p-n结又是晶硅太阳电池的核心部分，所以p-n结的质量直接影响到晶硅太阳电池的转换效率。
常规的发射极掺杂分布因由一次通源和一次推结过程形成的，所以具有较高的表面掺杂浓度，因而“死层”较厚，大大降低了电池的短波响应，且硅片体内掺杂浓度较低，使得硅片表面及体内掺杂浓度分布不均匀，导致扩散均匀性差，因此晶硅太阳电池转换效率低。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种表面掺杂浓度较低且掺杂分布均匀的太阳能电池发射极掺杂分布方法。
技术方案：本发明所述的一种太阳能电池发射极掺杂分布方法，包括以下步骤：
(1)预氧化：将扩散炉温度升温至770～820℃，向扩散炉中通入大氮和氧气，对硅片表面进行预氧化，氧化时间为5～10min；其中，氧气占通入气体体积总量的5％～18％；
(2)第一次通源扩散：保持扩散炉温度770～820℃，向扩散炉中持续通入大氮、氧气以及小氮，对硅片进行第一次通源扩散，扩散时间为10～15min；其中，小氮占通入气体体积总量的10％～25％；
(3)第一次推结：将扩散炉温度升温至840～860℃，向扩散炉中持续通入大氮，对硅片进行第一次推结，推结时间为10min～20min；
(4)第二次通源扩散：将扩散炉温度降至770～820℃，向扩散炉中持续通入大氮、氧气和小氮，对硅片进行第二次通源扩散，扩散时间为10～20min，小氮占通入气体体积总量的10％～20％；
(5)第二次推结：保持扩散炉温度770～820℃，向扩散炉中持续通入大氮，对硅片进行第二次推结，推结时间为5～10min；
(6)降温出舟：将扩散炉温度降至750～770℃，继续向扩散炉中持续通入大氮，然后石英舟出扩散炉，取出硅片。
优选的，步骤(1)中通入的氧气占气体体积总量优选的为7～11％，在优选范围内可以提升氧化层均匀性并控制其厚度。
优选的，步骤(2)中通入的小氮占气体体积总量优选的为15％～18％，在优选范围内可以提升第一次扩散时磷掺杂层均匀性并控制掺杂层中磷元素分布。
优选的，步骤(4)中通入的小氮占气体体积总量优选的为12％～15％，在优选范围内可以提升第二次扩散时磷掺杂层均匀性并控制掺杂层中磷元素分布。
有益效果：本发明通过多次通源和多次推结的过程实现太阳电池发射极掺杂分布，调节多次扩散的时间、温度、通源量和多次推结的时间和温度，使太阳能电池发射极具有较低的表面掺杂浓度，因而“死层”的影响明显减弱，提高了电池的短波响应；多次通源和多次推结的过程还提高了硅片体内掺杂浓度，使得硅片表面及体内掺杂浓度分布均匀，扩散均匀性较好，从而提高扩散方阻均匀性；多次推结的过程提高了结深深度，增加电池蓝光响应，最终达到提高晶硅电池转换效率的目的。
附图说明
图1为本发明发射极掺杂分布与常规发射极掺杂分布曲线对比图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种太阳能电池发射极掺杂分布方法，工艺步骤如下：
(一)、进舟：制绒后的硅片插入石英舟内进入扩散炉中，进舟时间为8min；扩散炉初始温度为750℃，在石英舟进扩散炉的过程中向扩散炉内通入大氮；
(二)、升温：扩散炉温度升至810℃，升温时间为15min，在升温过程中扩散炉保持通入大氮；
(三)、预氧化：保持扩散炉温度810℃，向扩散炉中通入大氮和氧气，对硅片表面进行预氧化，氧化时间10min。氧气体积百分比为10％；
(四)、第一次通源扩散：保持扩散炉温度810℃，向扩散炉中通入大氮、氧气和携磷源小氮，对硅片进行第一次通源扩散，扩散时间为15min，携磷源小氮体积百分比为15％；
(五)、第一次推结：将扩散炉温度升温至855℃，向扩散炉中通入大氮，对硅片进行第一次推结，推结时间为15min；
(六)、降温：将温度降为800℃，降温时间为10min；降温的过程继续向扩散炉内通入大氮；
(七)、二次通源扩散：保持温度800℃，向扩散炉内通入大氮、氧气和携磷源小氮，大对硅片进行第二次通源扩散，扩散时间为15min，携磷源小氮体积百分比为15％；
(八)、二次推结：保持扩散炉温度800℃，向扩散炉中通入大氮，对硅片进行第二次推结，推结时间为7min；
(九)、降温：将扩散炉温度降为750℃，降温时间为15min，降温的过程继续向扩散炉内通入大氮；
(十)、出舟：在石英舟出扩散炉过程中继续通入大氮。
本实施例太阳能电池的发射极掺杂分布图与常规太阳电池发射极掺杂分布图如图1所示，由图中可以看出本发明发射极表面浓度低于常规发射极表面浓度，且结深明显大于常规发射极的结深，所以本发明发射极掺杂分布的太阳能电池较常规发射极掺杂分布的太阳能电池其效率及各电性能参数均有较大提高。下表是本实施例太阳能电池与常规发射极掺杂分布的太阳能电池电性能对比：
实施例2：与实施例1大致相同，所不同的是预氧化时氧气体积百分比为7％，第一次通源扩散时携磷源小氮体积百分比为17％，第二次通源扩散时携磷源小氮体积百分比为12％。
实施例3：与实施例1大致相同，所不同的是预氧化时氧气体积百分比为11％，第一次通源扩散时携磷源小氮体积百分比为18％，第二次通源扩散时携磷源小氮体积百分比为13％。
实施例4：与实施例1大致相同，所不同的是预氧化时保持扩散炉温度770℃，氧化时间5min，氧气体积百分比为5％；第一次通源扩散时保持扩散炉温度770℃，扩散时间为10min，携磷源小氮体积百分比为10％；第一次推结时将扩散炉温度升温至840℃，推结时间为10min；第二次通源扩散时将扩散炉温度降至770℃，扩散时间为10min，携磷源小氮体积百分比为10％；第二次推结时保持扩散炉温度770℃，推结时间为5min；降温出舟时将扩散炉温度降为760℃。
实施例5：与实施例1大致相同，所不同的是预氧化时保持扩散炉温度820℃，氧化时间8min，氧气体积百分比为18％；第一次通源扩散时保持扩散炉温度820℃，扩散时间为12min，携磷源小氮体积百分比为25％；第一次推结时将扩散炉温度升温至860℃，推结时间为20min；第二次通源扩散时将扩散炉温度降至820℃，扩散时间为20min，携磷源小氮体积百分比为20％；第二次推结时保持扩散炉温度820℃，推结时间为10min；降温出舟时将扩散炉温度降为770℃。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (4)
1.一种太阳能电池发射极掺杂分布方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）预氧化：将扩散炉温度升温至770~820℃，向扩散炉中通入大氮和氧气，对硅片表面进行预氧化，氧化时间为5~10min；其中，氧气占通入气体体积总量的5%~18%；
（2）第一次通源扩散：保持扩散炉温度770~820℃，向扩散炉中持续通入大氮、氧气以及小氮，对硅片进行第一次通源扩散，扩散时间为10~15min；其中，小氮占通入气体体积总量的10%~25%；
（3）第一次推结：将扩散炉温度升温至840~860℃，向扩散炉中持续通入大氮，对硅片进行第一次推结，推结时间为10min~20min；
（4）第二次通源扩散：将扩散炉温度降至770~820℃，向扩散炉中持续通入大氮、氧气和小氮，对硅片进行第二次通源扩散，扩散时间为10~20min，小氮占通入气体体积总量的10%~20%；
（5）第二次推结：保持扩散炉温度770~820℃，向扩散炉中持续通入大氮，对硅片进行第二次推结，推结时间为5~10min；
（6）降温出舟：将扩散炉温度降至750~770℃，继续向扩散炉中持续通入大氮，然后石英舟出扩散炉，取出硅片。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池发射极掺杂分布方法，其特征在于：步骤（1）中通入的氧气占气体体积总量优选的为7~11%。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池发射极掺杂分布方法，其特征在于：步骤（2）中通入的小氮占气体体积总量优选的为15%~18%。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池发射极掺杂分布方法，其特征在于：步骤（4）中通入的小氮占气体体积总量优选的为12%~15%。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |