CN105118896A - 升温推结扩散工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种升温推结扩散工艺，其具体步骤如下：（1）进舟；（2）快速升温；（3）前氧化；（4）升温沉积；（5）升温推结；（6）冷却；（7）出舟。在较低温度下进行升温扩散，然后再在较高温度下推结，形成低表面浓度深结，转换效率提升0.2%以上。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种升温推结扩散工艺。
背景技术
目前，太阳能电池的生产工艺主要包括清洗制绒、扩散、刻蚀、PECVD、丝网印刷以及烧结等。在太阳能电池的主要制造工艺中，扩散后的硅片表面浓度、结深以及方阻均匀性直接影响太阳能电池的电性能，其作用是在已经干净有绒面的P型硅片掺杂磷原子，形成PN结，PN结是太阳能电池的核心，对光伏转换效率起着至关重要的作用。目前使用的恒温扩散工艺虽然对磷扩散时制备PN结具有较好的效果，但是对于基片的吸杂效果不是特别显著。这是因为磷吸杂过程中杂质的释放和扩散要求较高的温度，较低的温度不利于基片中杂质的溶解和扩散，而基片在吸杂时的驱动力即杂质的分凝又要求较低的吸杂温度，过高的温度则不利于杂质分凝到吸杂区域，因此利用不同温度进行扩散更有利于吸杂的进行，而目前使用的扩散工艺则属于恒温扩散。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种升温推结扩散工艺，属于变温扩散工艺，在较低温度下进行升温扩散，然后再在较高温度下推结，形成深结，从而使方阻均匀，转换效率提升0.2%以上，不仅能够保证较好的磷扩散效果，还能够提高磷扩散时的吸杂能力，且促进了其转换效率的提升。
升温推结扩散工艺，扩散设备采用荷兰TEMPRESS扩散炉，具体步骤如下：
（1）开始。时间5~20s，温度760~790℃，大氮流量4~12L/min。
（2）进舟。时间600~1000s，温度760~790℃，大氮流量4~12L/min，进舟速度300~700mm/min。
（3）快速升温。时间300~1000s，温度760~790℃，大氮流量6~25L/min，升温速率≥10℃/min。
（4）前氧化。时间200~800s，温度760~790℃，大氮流量6~25L/min，氧气流量1~5L/min。
（5）升温沉积。时间800~2000s，温度790~810℃，大氮流量6~25L/min，小氮流量0.8~3L/min，氧气流量0.3~3L/min，升温速率≥10℃/min。
（6）升温推结。时间400~1300s，温度830~880℃，大氮流量6~25L/min，氧气流量0~2L/min，升温速率≥10℃/min。
（7）冷却。时间300~2000s，温度700~800℃，大氮流量6~25L/min，氧气流量1~5L/min。
（8）出舟。时间700~1200s，温度700~800℃，大氮流量4~12slm，进舟速度200~500mm/min。
（9）结束。时间5~20s，温度760~800℃，大氮流量4~12L/min。采用四探针法测试硅片的方阻，平均值65~85Ω/sq。
升温推结扩散工艺，其中，所述步骤（1）至（4）的设置温度相同。
升温推结扩散工艺，其中，所述步骤（5）比步骤（4）的温度高10~30℃。
升温推结扩散工艺，其中，所述步骤（6）比步骤（5）的温度高30~70℃。
升温推结扩散工艺，其中，所述步骤（3）至（7）的工艺气体流量总和不变。
本发明的有益效果是：在保证太阳能电池的磷扩散基础上提高其吸杂能力，利用氮气、氧气及三氯氧磷为主要原料，通过控制扩散过程中的炉内各区域温度、保温时间以及气体流量等，达到优化磷扩散工艺的目的。本发明不仅能够保证良好的磷扩散，还能够提高扩散过程中对基片内吸杂作用。
具体实施方式
以下所述的仅是本发明所公开的升温推结扩散工艺的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例1，
升温推结扩散工艺，具体步骤如下：
（1）开始。时间10s，温度780℃，大氮流量8L/min。
（2）进舟。时间650s，温度780℃，大氮流量8L/min，进舟速度400mm/min。
（3）升温。时间600s，温度780℃，大氮流量18L/min。
（4）前氧化。时间500s，温度780℃，大氮流量16L/min，氧气流量2L/min。
（5）沉积。时间1000s，温度790~810℃，大氮流量15.9L/min，小氮流量1.4L/min，氧气流量0.7L/min。
（6）推结。时间600s，温度830~860℃，大氮流量18L/min。
（7）冷却。时间1200s，温度750℃，大氮流量13L/min，氧气流量5L/min。
（8）出舟。时间1000s，温度780℃，大氮流量8L/min，进舟速度200mm/min。
（9）结束。时间10s，温度780℃，大氮流量8L/min。
实施例2，
升温推结扩散工艺，具体步骤如下：
（1）开始。时间5s，温度780℃，大氮流量8L/min。
（2）进舟。时间700s，温度780℃，大氮流量8L/min，进舟速度300mm/min。
（3）升温。时间700s，温度780℃，大氮流量20L/min。
（4）前氧化。时间500s，温度780℃，大氮流量18L/min，氧气流量2L/min。
（5）沉积。时间1000s，温度790~810℃，大氮流量17L/min，小氮流量1.5L/min，氧气流量1.5L/min。
（6）推结。时间600s，温度830~860℃，大氮流量20L/min。
（7）冷却。时间600s，温度750℃，大氮流量15L/min，氧气流量5L/min。
（8）出舟。时间1000s，温度780℃，大氮流量8L/min，进舟速度200mm/min。
（9）结束。时间5s，温度780℃，大氮流量8L/min。
对比例，具体步骤如下：
（1）开始。时间10s，温度800~820℃，大氮流量18L/min。
（2）进舟。时间800s，温度800~820℃，大氮流量18L/min，进舟速度300mm/min。
（3）升温。时间500s，温度800~820℃，大氮流量18L/min。
（4）前氧化。时间400s，温度800~820℃，大氮流量16L/min，氧气流量2L/min。
（5）沉积。时间1500s，温度800~820℃，大氮流量16L/min，小氮流量1.5L/min，氧气流量0.5L/min。
（7）推结。时间900s，温度800~820℃，大氮流量16.5L/min，氧气流量1.5L/min。
（8）出舟。时间800s，温度800℃，大氮流量18L/min，进舟速度300mm/min。
（9）结束。时间10s，温度800℃，大氮流量18L/min。
采用相同的硅片原料：P型多晶硅片，电阻率0.5~3Ω?cm，各选1200片分别进行常规的清洗制绒，分别采用本发明实施例1和实施例2的工艺和对比例的恒温扩散工艺，后续工艺均采用常规工艺进行生产，对比最终电性能参数。
由数据可以看出，相对于传统的扩散工艺，本发明提高了开路电压和短路电流，从而提高了电池片的光伏转换效率。
通过以上的方式，本发明所提供的升温推结扩散工艺，通过在较低温度下形成较低的表面浓度，并在较高温度下推进形成深结，提高电池片的光伏转换效率。
Claims (5)
1.升温推结扩散工艺，其特征为，其具体步骤如下：（1）开始：时间5~20s，温度760~790℃，大氮流量4~12L/min；
（2）进舟：时间600~1000s，温度760~790℃，大氮流量4~12L/min，进舟速度300~700mm/min；
（3）快速升温：时间300~1000s，温度760~790℃，大氮流量6~25L/min，升温速率≥10℃/min；
（4）前氧化：时间200~800s，温度760~790℃，大氮流量6~25L/min，氧气流量1~5L/min；
（5）升温沉积：时间800~2000s，温度790~810℃，大氮流量6~25L/min，小氮流量0.8~3L/min，氧气流量0.3~3L/min，升温速率≥10℃/min；
（6）升温推结：时间400~1300s，温度830~880℃，大氮流量6~25L/min，氧气流量0~2L/min，升温速率≥10℃/min；
（7）冷却：时间300~2000s，温度700~800℃，大氮流量6~25L/min，氧气流量1~5L/min；
（8）出舟：时间700~1200s，温度700~800℃，大氮流量4~12slm，进舟速度200~500mm/min；
（9）结束：时间5~20s，温度760~800℃，大氮流量4~12L/min。
2.如权利要求1所述的升温推结扩散工艺，其特征在于，所述步骤（1）至（4）的设置温度相同。
3.如权利要求1所述的升温推结扩散工艺，其特征在于，所述步骤（5）比步骤（4）的温度高10~30℃。
4.如权利要求1所述的升温推结扩散工艺，其特征在于，所述步骤（6）比步骤（5）的温度高30~70℃。
5.如权利要求1所述的升温推结扩散工艺，其特征在于，所述步骤（3）至（7）的工艺气体流量总和不变。
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