CN105200525A - 电池扩散后处理工艺 - Google Patents

电池扩散后处理工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN105200525A
CN105200525A CN201510515642.XA CN201510515642A CN105200525A CN 105200525 A CN105200525 A CN 105200525A CN 201510515642 A CN201510515642 A CN 201510515642A CN 105200525 A CN105200525 A CN 105200525A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diffusion
illumination
silicon chip
battery
boiler tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510515642.XA
Other languages
English (en)
Inventor
黄冬焱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201510515642.XA priority Critical patent/CN105200525A/zh
Publication of CN105200525A publication Critical patent/CN105200525A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电池扩散后处理工艺，在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜。本发明采用扩散后的过氧化，能够将严重的死层变成氧化层，在随后的湿化学清洗中，这部分氧化层被HF腐蚀剥离，这样有效地去除了部分扩散死层，能够降低电池表面少数载流子的复合；同时，炉管扩散之后的过氧化处理，使微观上局部不均匀的磷(或硼)浓度分布得到改善，提高p-n结的均匀性，从而提升电池效率。而且本发明采用低温快速氧化，氧化层在很短的时间内形成，不会导致硅片体内产生缺陷，也不会明显影响磷掺杂曲线。

Description

电池扩散后处理工艺
技术领域
本发明涉及电池扩散后处理工艺。
背景技术
在晶体硅太阳能电池生产工艺中，扩散是核心工序。目前，常规生产的扩散工艺是在管式的扩散炉内，通过液态磷源(或硼源)的挥发，在硅片表面沉积磷原子(或硼原子)，然后进行向硅片体内扩散，制成p-n结。在炉管扩散过程中，硅片表面不可避免的会出现一层含高浓度磷(或硼)原子的重掺杂层，其中大量的磷(或硼)原子处于间隙态，形成了高密度的缺陷，而这些缺陷是少数载流子的强复合中心，极大地影响了载流子的收集，被称为扩散死层。扩散死层极大地影响了载流子的收集，从而降低开路电压和短路电流，大大降低电池效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电池扩散后处理工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种电池扩散后处理工艺，在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜；通过湿化学清洗，将氧化膜腐蚀剥离；
所述光照快速热处理，包括如下步骤：将硅片置入充满氧化气体的腔体内，腔体内的氧化气体保持在常压状态，硅片表面各处的氧分压保持相同，采用均匀的光照对硅片进行加热，硅片表面各处温度相同，在硅片表面形成氧化膜。
优选的，所述炉管扩散之后的光照快速热处理：光照的波长为250～1500nm，光照加热的温度为550～950℃，光照的时间为0.5～8min，氧化气体为氧气、空气、水蒸气中的一种或几种。
优选的，所述氧化气体中掺入了氯气、无水氯化氢、三氯乙烯中的一种或几种。
优选的，所述炉管扩散之后的光照快速热处理，在扩散炉管内进行。
优选的，所述炉管扩散之后的光照快速热处理，在扩散炉管外进行。
优选的，所述炉管扩散，包括：磷源或硼源沉积步骤，磷或硼原子深入推进步骤。
优选的，所述炉管扩散，其在磷源或硼源沉积步骤前，还包括炉内氧化步骤。
本发明采用扩散后的过氧化(在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜)，能够将严重的死层变成氧化层，在随后的湿化学清洗中，这部分氧化层被HF腐蚀剥离，这样有效地去除了部分扩散死层，能够降低电池表面少数载流子的复合；同时，炉管扩散之后的过氧化处理，使微观上局部不均匀的磷(或硼)浓度分布得到改善，提高p-n结的均匀性，从而提升电池效率。而且本发明采用低温快速氧化，氧化层在很短的时间内形成，不会导致硅片体内产生缺陷，也不会明显影响磷掺杂曲线。
炉管扩散之后，通过对硅片进一步深度氧化处理，使磷(或硼)原子在硅片中进一步扩散，从而使微观上局部不均匀的磷(或硼)浓度分布得到改善，使得硅片表面的p-n结更均匀，尤其适用于绒面上有微观结构的硅片(如RIE制绒后的硅片或倒金字塔绒面结构的硅片)。
硅片的扩散是一个有限元扩散过程，即扩散磷(或硼)原子是先储存在氧化层中然后从氧化层中往硅中扩散，扩散时磷(或硼)原子的总数不变，即氧化层中的原子数量减少，硅中的原子数量增加。扩散结束后，磷(或硼)原子的浓度从硅片表面向体内逐渐降低，接近于正态分布曲线的右侧，而近表面由于磷(或硼)浓度过高(高达1×1020/cm3)，远超于常温下磷(或硼)在硅中的饱和浓度，大量的掺杂原子处于间隙位，形成了大量的缺陷，是少数载流子的高复合中心，即光照形成的非平衡载流子在这些处，很容易复合，无法导出电池片形成电流。因此，这层高磷(或硼)浓度的表面层被称为扩散死层。扩散死层在硅片各个区域都有，一般方阻越小(磷或硼浓度越高)，死层越严重。死层与硅片的微观绒面也有很大的关系，例如在单晶硅金字塔绒面的底部和顶部，p-n结的深度相差很大，顶部结深大，对应死层也更厚，底部结深小，对应死层也较薄。硅中磷(或硼)原子浓度越高，氧化速度越快，因而扩散结越深，表面被深度氧化的厚度也更深，通过后续HF的漂洗后，表面扩散结的差异将被缩小，改善了p-n结的均匀性，也有效降低了硅表面的复合。对于多晶电池，不仅绒面虫洞的底部和顶部的死层有差异，而且在不同晶粒由于取向不同，热氧化和磷(或硼)原子扩散速度也会不同，导致晶粒间p-n结深度也不同。通过扩散后深度氧化，可以进一步减小这种结深差异，改善p-n结均匀性，并且大大减少表面复合，提升多晶电池的效率。
氧化气体中掺入了氯气、氯化氢、三氯乙烯中的一种或几种，会使氧化层中有一定量的氯原子，从而可以减少钠离子沾污，钝化SiO2中的钠离子的活性，抑制或消除热氧化缺陷，将杂质转换为可挥发氯化物蒸发掉，改善截面状况。
进一步来说，本发明通过控制光照快速热处理的工艺参数，进而控制氧化的深度，以使氧化的深度(即氧化层厚度)达到最优状态。氧化深度不够：死层无法有效去除，同时磷浓度较高的区域氧化不够导致无法改善p-n结均匀性；氧化深度过深：扩散层变得过浅，在后续金属化过程中容易被银浆烧穿，而导致电池漏电；本发明通过优化光照的波长、温度、时间以及氧化气氛，以使氧化的深度达到最优状态，将死层完全去除，同时不会导致扩散层明显变薄。
更进一步来说，本发明光照快速热处理有别于一般的氧化处理，本发明光照快速热处理为低温快速氧化，而一般的氧化处理为高温低速氧化。为达到同样的氧化效果，高温低速的氧化通常需要更长的时间，在较长时间的高温处理过程中，硅片体内会形成大量缺陷，这些缺陷产生的深能级复合中心会导致硅片体少子寿命下降，从而影响最终的电池效率；另外，在长时间的高温氧化过程中，磷掺杂曲线会发生明显的改变，结深变得更深，不利于表面产生的光生载流子的收集；而本发明采用低温快速氧化，氧化层在很短的时间内形成，不会导致硅片体内产生缺陷，也不会明显影响磷掺杂曲线。
具体来说，采用光照快速热处理与在常规炉管氧化处理的方式相比，有三大优势：1.光照快速热处理不会显著改变扩散结的特性，这是因为快速热处理中的光照，光波在250～1500nm之间，其中短波长的光会促进水分子的分解，形成活性很高的氧自由基，导致硅的氧化速度极快，在800℃下，氧化速度几乎是干氧氧化速度的十倍以上，并且光照处理的升温和降温都特别快，在1～2分钟的加热过程中，磷杂质的扩散可以忽略，不会明显改变扩散结的特性；2.利用快速热处理，可以实现湿氧氧化的方法，大大节约氧化时间，从而提高扩散设备的利用率；3.利用平面式的处理方式，可以提高硅片表面氧化的均匀性，不仅可以提高同一片硅片上氧化的均匀性，而且大大提升同一批次硅片氧化的均匀性，这是快速热处理最大的优势。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
一种电池扩散后处理工艺，在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜；通过湿化学清洗，将氧化膜腐蚀剥离。
所述光照快速热处理，包括如下步骤：将硅片置入充满氧化气体的腔体内，腔体内的氧化气体保持在常压状态，硅片表面各处的氧分压保持相同，采用均匀的光照对硅片进行加热，硅片表面各处温度相同，在硅片表面形成氧化膜。
所述炉管扩散之后的光照快速热处理：光照的波长为250～1500nm(优选为250～1000nm)，光照加热的温度为550～950℃，光照的时间为0.5～8min，氧化气体为氧气、空气、水蒸气中的一种或几种，所述氧化气体中掺入了氯气、无水氯化氢、三氯乙烯中的一种或几种。
所述炉管扩散之后的光照快速热处理，可在扩散炉管内或扩散炉管外进行。
所述炉管扩散，包括：炉内氧化步骤，磷源或硼源沉积步骤，磷或硼原子深入推进步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.电池扩散后处理工艺，其特征在于，在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜；通过湿化学清洗，将氧化膜腐蚀剥离；
所述光照快速热处理，包括如下步骤：将硅片置入充满氧化气体的腔体内，腔体内的氧化气体保持在常压状态，硅片表面各处的氧分压保持相同，采用均匀的光照对硅片进行加热，硅片表面各处温度相同，在硅片表面形成氧化膜。
2.根据权利要求1所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散之后的光照快速热处理：光照的波长为250～1500nm，光照加热的温度为550～950℃，光照的时间为0.5～8min，氧化气体为氧气、空气、水蒸气中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述氧化气体中掺入了氯气、无水氯化氢、三氯乙烯中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散之后的光照快速热处理，在扩散炉管内进行。
5.根据权利要求3所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散之后的光照快速热处理，在扩散炉管外进行。
6.根据权利要求4或5所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散，包括：磷源或硼源沉积步骤，磷或硼原子深入推进步骤。
7.根据权利要求6所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散，其在磷源或硼源沉积步骤前，还包括炉内氧化步骤。
CN201510515642.XA 2015-08-20 2015-08-20 电池扩散后处理工艺 Pending CN105200525A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510515642.XA CN105200525A (zh) 2015-08-20 2015-08-20 电池扩散后处理工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510515642.XA CN105200525A (zh) 2015-08-20 2015-08-20 电池扩散后处理工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105200525A true CN105200525A (zh) 2015-12-30

Family

ID=54948471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510515642.XA Pending CN105200525A (zh) 2015-08-20 2015-08-20 电池扩散后处理工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105200525A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110416368A (zh) * 2019-08-21 2019-11-05 常州时创能源科技有限公司 一种激光se电池的生产线
CN112802921A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 西南技术物理研究所 一种提高硅apd制结工艺精度的方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102097524A (zh) * 2010-09-28 2011-06-15 常州天合光能有限公司 太阳能电池高方阻扩散方法
CN102244149A (zh) * 2011-07-20 2011-11-16 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种硅太阳能电池扩散死层的去除方法
CN102881766A (zh) * 2012-09-17 2013-01-16 天威新能源控股有限公司 一种用于太阳能电池的发射极制作工艺
JP2013161818A (ja) * 2012-02-01 2013-08-19 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池の製造方法
CN103296143A (zh) * 2013-06-18 2013-09-11 常州时创能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池表面钝化处理工艺
CN103367521A (zh) * 2011-12-31 2013-10-23 英利能源（中国）有限公司 一种减少太阳能电池死层的方法
CN103943722A (zh) * 2014-04-03 2014-07-23 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种抗pid太阳能电池制作方法
CN104701425A (zh) * 2015-04-08 2015-06-10 常州时创能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池的扩散后处理工艺
CN104766906A (zh) * 2015-04-08 2015-07-08 常州时创能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池的扩散工艺

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102097524A (zh) * 2010-09-28 2011-06-15 常州天合光能有限公司 太阳能电池高方阻扩散方法
CN102244149A (zh) * 2011-07-20 2011-11-16 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种硅太阳能电池扩散死层的去除方法
CN103367521A (zh) * 2011-12-31 2013-10-23 英利能源（中国）有限公司 一种减少太阳能电池死层的方法
JP2013161818A (ja) * 2012-02-01 2013-08-19 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池の製造方法
CN102881766A (zh) * 2012-09-17 2013-01-16 天威新能源控股有限公司 一种用于太阳能电池的发射极制作工艺
CN103296143A (zh) * 2013-06-18 2013-09-11 常州时创能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池表面钝化处理工艺
CN103943722A (zh) * 2014-04-03 2014-07-23 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种抗pid太阳能电池制作方法
CN104701425A (zh) * 2015-04-08 2015-06-10 常州时创能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池的扩散后处理工艺
CN104766906A (zh) * 2015-04-08 2015-07-08 常州时创能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池的扩散工艺

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110416368A (zh) * 2019-08-21 2019-11-05 常州时创能源科技有限公司 一种激光se电池的生产线
CN112802921A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 西南技术物理研究所 一种提高硅apd制结工艺精度的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2022765B1 (en) Step-by-Step Doping Method of Phosphorous for High-efficiency and Low-cost Crystalline Silicon Cell
CN105280484B (zh) 一种晶硅高效高方阻电池片的扩散工艺
CN104404626B (zh) 物理冶金多晶硅太阳能电池的磷扩散方法
KR20150013871A (ko) 실리콘 태양 전지의 개선된 수소화 공정
CN102593262A (zh) 一种多晶硅选择性发射极太阳能电池的扩散方法
CN104766906B (zh) 晶体硅太阳能电池的扩散工艺
CN104701425A (zh) 晶体硅太阳能电池的扩散后处理工艺
JP5338702B2 (ja) 太陽電池の製造方法
CN113066894B (zh) 一种适用于hbc电池的硼扩散方法
Schiele et al. Etch-back of p+ structures for selective boron emitters in n-type c-Si solar cells
Basu et al. 18.7% Efficient inline-diffused screen-printed silicon wafer solar cells with deep homogeneous emitter etch-back
CN105097963A (zh) 一种选择性制绒晶硅太阳能电池及其制备方法
CN105374900A (zh) 一种制备单晶硅表面钝化电池的方法
CN113594299B (zh) 一种n型硅片p++结构的制作工艺
CN102683483B (zh) 一种晶硅太阳能电池去死层方法
CN105200525A (zh) 电池扩散后处理工艺
CN101931030B (zh) 纳米改性高效率低成本多晶硅太阳能电池制备工艺
EP2698806A1 (en) Method for producing a dopant profile in a semiconductor substrate
JP2016032073A (ja) 太陽電池セルの製造方法および太陽電池セルの製造装置
CN104120494A (zh) 一种适用于提升晶体硅太阳能电池转换效率的扩散工艺
JP6139466B2 (ja) 太陽電池の製造方法
CN103227244A (zh) N型太阳能电池及其选择性背场制备方法
CN104505345A (zh) 一种采用csd工艺制备肖特基二极管p+型扩散保护环的方法
CN110265293A (zh) 太阳能电池的p-n结制作工艺
CN109427921A (zh) 一种常规多晶二次印刷太阳能电池片的制备方法

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: 20151230