CN106024974A - 一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种打码系统，尤其涉及一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法。按以下步骤进行：高效太阳能电池分析→多步扩散工艺具体实验数据。一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法，提高产品质量，进一步提升操作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池制备，尤其涉及一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法。
背景技术
现有传统的太阳能电池制备，工艺复杂，而且产品使用性能相对不佳。
中国专利201010589786.7 ，公开一种太阳能电池,包括:一背电极、一硅片衬底、一掺杂硅层以及一上电极。其中,所述硅片衬底包括一第一表面以及与该第一表面相对设置的一第二表面,所述硅片衬底的第二表面设置有多个阶梯状的三维纳米结构;所述背电极设置于所述硅片衬底的第一表面,并与该第一表面欧姆接触;所述掺杂硅层形成于所述三维纳米结构的表面以及相邻三维纳米结构之间的硅片衬底的第二表面;所述上电极设置于所述掺杂硅层的至少部分表面。此工艺相对复杂，不适合现在的制备方法。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种制备方法更加科学合理，提高太阳能电池片转化效率的一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法，按以下步骤进行：
(一)、高效太阳能电池分析：
太阳能电池主要依靠把太阳能转化为电能的装置，转化效率越高，单位面积所得到的电能越多，因此高效太阳能电池始终代表着太阳能电池发展的最核心的方向和技术；
1、太阳能电池心脏—PN结：
在其转化电能的过程中，PN结是心脏，光能通过PN结转化为电能，PN结的形成是整个太阳能电池制备工艺的核心；
2.、扩散—PN结形成的基础：
PN结依靠扩散形成，而形成PN结目前有溅射、气体扩散、连式扩散的多种方法；
在制备太阳能电池中，采用的是液态三氯氧磷扩散，采用液态三氯氧磷扩散具有PN易控制，均匀性好，重复性好、工艺稳定、环保、性价比高的特点；
采用液态三氯氧磷扩散的材料与设备：液态三氯氧磷、载气（LN2）、扩散炉、硅片、方阻测试仪、ECV曲线测试分析仪、去PSG测试方阻变化测试仪；
在太阳能电池扩散工艺中，有两种扩散原理交织进行：一种是恒定源扩散，一种的限定源扩散；
恒定源扩散指的扩散进行时硅片表面的磷的浓度保持恒定，即表面杂质浓度保持不变，始终提供恒定的磷进行扩散；
限定源扩散指的扩散进行时硅片表面的磷的总量一定，随着扩散进行，表面浓度降低，杂质通过扩散进行到硅片内部，形成PN结；
两种扩散共同作用下形成PN结，PN结形成后即可把光能转化为电能，然而为提高太阳能电池的转化效率，必须是的对应的PN结在一定的光照下，转化更多的电能，因此通过扩散优化，使得PN结的转化效率提升；
3、多步扩散—PN结优化：
在太阳能电池PN结的扩散工艺中，不同的扩散工艺方案，对扩散曲线、磷浓度的分布有着不同的作用，不同的扩散曲线可以得到不同的电性能；
通过大量的实验研究，在扩散工艺中结合自身设备条件，增加扩散工艺步数，同时调整各步间的气体流量、温度差异、时间差异可得到转化效率最优的扩散曲线；
提高转化效率主要是去除扩散是表面形成的死层对转化效率的影响，减少死层的影响可增加活性磷的浓度，活性磷浓度增加，导电电子浓度增加，从而提高转化效率；
(二)、多步扩散工艺具体实验数据：
通过大量实验数据分析，得到了最理想的扩散工艺为五步扩散；本次方案值得多步扩散即为五步扩散，具体工艺方案如下所述:
第一步：控制扩散温度在775℃，时间控制在1100秒，O2、N2流量分别控制在800、15000sccm，在扩散前形成一层致密的氧化膜；该氧化膜可起在扩散过程中起到掩蔽膜的作用；阻挡有害杂质，使扩散更加均匀的进行，在后续工艺进行中保护PN结的作用；
第二步：控制扩散温度在780℃，时间控制在300秒，O2、N2、LN2流量分别控制在800、10000、780sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持780sccm的磷浓度，本步为初步扩散，也可称为预沉积、预处理，在硅片表面形成第一层扩散层；
第三步：控制扩散温度在785℃，时间控制在500秒，O2、N2、LN2流量分别控制在900、10000、850sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持850sccm的磷浓度，本步为主要扩散步，在第一层扩散基础上进行磷扩散，形成更加致密的扩散层；
第四步：控制扩散温度在790℃，时间控制在350秒，O2、N2、LN2流量分别控制在650、10000、780sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持780sccm的磷浓度，相比第三步扩散，本步主要为弥补性扩散，在之前扩散基础上，补充部分磷的浓度，为后续限定表面源扩散提供基础；
第五步：控制扩散温度在855℃，时间控制在500秒，O2、N2、流量分别控制在1500、15000sccm；本步为限定表面源扩散，硅片表面的磷浓度在第二、三、四步已经沉积完毕；本步在恒定磷源的基础上，通过高温、氧化把硅片表面的磷进行深入扩散，或者称之为推进；即从硅片表面推进到表面以内0.35um的位置，形成PN结；本步时PN结形成的关键一步，不同的温度，不同的表面浓度，会形成不同的扩散曲线，不同的扩散曲线会产生不同的转化效率。
因此，本发明的一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法，提高产品质量，进一步提升操作效率。
附图说明
图1是本发明的五步扩散工艺参数图；
图2是本发明的五步扩散工艺所得扩散曲线。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：如图1和图2所示，一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法，按以下步骤进行：
(一)、高效太阳能电池分析：
太阳能电池主要依靠把太阳能转化为电能的装置，转化效率越高，单位面积所得到的电能越多，因此高效太阳能电池始终代表着太阳能电池发展的最核心的方向和技术；
1、太阳能电池心脏—PN结：
在其转化电能的过程中，PN结是心脏，光能通过PN结转化为电能，PN结的形成是整个太阳能电池制备工艺的核心；
2.、扩散—PN结形成的基础：
PN结依靠扩散形成，而形成PN结目前有溅射、气体扩散、连式扩散的多种方法；
在制备太阳能电池中，采用的是液态三氯氧磷扩散，采用液态三氯氧磷扩散具有PN易控制，均匀性好，重复性好、工艺稳定、环保、性价比高的特点；
采用液态三氯氧磷扩散的材料与设备：液态三氯氧磷、载气（LN2）、扩散炉、硅片、方阻测试仪、ECV曲线测试分析仪、去PSG测试方阻变化测试仪；
在太阳能电池扩散工艺中，有两种扩散原理交织进行：一种是恒定源扩散，一种的限定源扩散；
恒定源扩散指的扩散进行时硅片表面的磷的浓度保持恒定，即表面杂质浓度保持不变，始终提供恒定的磷进行扩散；
限定源扩散指的扩散进行时硅片表面的磷的总量一定，随着扩散进行，表面浓度降低，杂质通过扩散进行到硅片内部，形成PN结；
两种扩散共同作用下形成PN结，PN结形成后即可把光能转化为电能，然而为提高太阳能电池的转化效率，必须是的对应的PN结在一定的光照下，转化更多的电能，因此通过扩散优化，使得PN结的转化效率提升；
3、多步扩散—PN结优化：
在太阳能电池PN结的扩散工艺中，不同的扩散工艺方案，对扩散曲线、磷浓度的分布有着不同的作用，不同的扩散曲线可以得到不同的电性能；
通过大量的实验研究，在扩散工艺中结合自身设备条件，增加扩散工艺步数，同时调整各步间的气体流量、温度差异、时间差异可得到转化效率最优的扩散曲线；
提高转化效率主要是去除扩散是表面形成的死层对转化效率的影响，减少死层的影响可增加活性磷的浓度，活性磷浓度增加，导电电子浓度增加，从而提高转化效率；
(二)、多步扩散工艺具体实验数据：
通过大量实验数据分析，得到了最理想的扩散工艺为五步扩散；本次方案值得多步扩散即为五步扩散，具体工艺方案如下所述:
第一步：控制扩散温度在775℃，时间控制在1100秒，O2、N2流量分别控制在800、15000sccm，在扩散前形成一层致密的氧化膜；该氧化膜可起在扩散过程中起到掩蔽膜的作用；阻挡有害杂质，使扩散更加均匀的进行，在后续工艺进行中保护PN结的作用；
第二步：控制扩散温度在780℃，时间控制在300秒，O2、N2、LN2流量分别控制在800、10000、780sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持780sccm的磷浓度，本步为初步扩散，也可称为预沉积、预处理，在硅片表面形成第一层扩散层；
第三步：控制扩散温度在785℃，时间控制在500秒，O2、N2、LN2流量分别控制在900、10000、850sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持850sccm的磷浓度，本步为主要扩散步，在第一层扩散基础上进行磷扩散，形成更加致密的扩散层；
第四步：控制扩散温度在790℃，时间控制在350秒，O2、N2、LN2流量分别控制在650、10000、780sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持780sccm的磷浓度，相比第三步扩散，本步主要为弥补性扩散，在之前扩散基础上，补充部分磷的浓度，为后续限定表面源扩散提供基础；
第五步：控制扩散温度在855℃，时间控制在500秒，O2、N2、流量分别控制在1500、15000sccm；本步为限定表面源扩散，硅片表面的磷浓度在第二、三、四步已经沉积完毕；本步在恒定磷源的基础上，通过高温、氧化把硅片表面的磷进行深入扩散，或者称之为推进；即从硅片表面推进到表面以内0.35um的位置，形成PN结；本步时PN结形成的关键一步，不同的温度，不同的表面浓度，会形成不同的扩散曲线，不同的扩散曲线会产生不同的转化效率。
五步扩散所得到的扩散曲线，如图2所示，PN结深约为0.35um，表面浓度保持在6.5*1020。
死层的厚度为0.03um，达到最小值，为提高太阳能电池转化效率奠定基础，运用此扩散工艺可比正常扩散工艺使得太阳能电池片转化效率提高0.15%。
此扩散曲线积分所得面积即为扩散方块电阻，方块电阻约为90Ω。
Claims (1)
1.一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
(一)、高效太阳能电池分析：
太阳能电池主要依靠把太阳能转化为电能的装置，转化效率越高，单位面积所得到的电能越多，因此高效太阳能电池始终代表着太阳能电池发展的最核心的方向和技术；
1、太阳能电池心脏—PN结：
在其转化电能的过程中，PN结是心脏，光能通过PN结转化为电能，PN结的形成是整个太阳能电池制备工艺的核心；
2、扩散—PN结形成的基础：
PN结依靠扩散形成，而形成PN结目前有溅射、气体扩散、连式扩散的多种方法；
在制备太阳能电池中，采用的是液态三氯氧磷扩散，采用液态三氯氧磷扩散具有PN易控制，均匀性好，重复性好、工艺稳定、环保、性价比高的特点；
采用液态三氯氧磷扩散的材料与设备：液态三氯氧磷、载气（LN2）、扩散炉、硅片、方阻测试仪、ECV曲线测试分析仪、去PSG测试方阻变化测试仪；
在太阳能电池扩散工艺中，有两种扩散原理交织进行：一种是恒定源扩散，一种的限定源扩散；
恒定源扩散指的扩散进行时硅片表面的磷的浓度保持恒定，即表面杂质浓度保持不变，始终提供恒定的磷进行扩散；
限定源扩散指的扩散进行时硅片表面的磷的总量一定，随着扩散进行，表面浓度降低，杂质通过扩散进行到硅片内部，形成PN结；
两种扩散共同作用下形成PN结，PN结形成后即可把光能转化为电能，然而为提高太阳能电池的转化效率，必须是的对应的PN结在一定的光照下，转化更多的电能，因此通过扩散优化，使得PN结的转化效率提升；
3、多步扩散—PN结优化：
在太阳能电池PN结的扩散工艺中，不同的扩散工艺方案，对扩散曲线、磷浓度的分布有着不同的作用，不同的扩散曲线可以得到不同的电性能；
通过大量的实验研究，在扩散工艺中结合自身设备条件，增加扩散工艺步数，同时调整各步间的气体流量、温度差异、时间差异可得到转化效率最优的扩散曲线；
提高转化效率主要是去除扩散是表面形成的死层对转化效率的影响，减少死层的影响可增加活性磷的浓度，活性磷浓度增加，导电电子浓度增加，从而提高转化效率；
(二)、多步扩散工艺具体实验数据：
通过大量实验数据分析，得到了最理想的扩散工艺为五步扩散；本次方案值得多步扩散即为五步扩散，具体工艺方案如下所述:
第一步：控制扩散温度在775℃，时间控制在1100秒，O2、N2流量分别控制在800、15000sccm，在扩散前形成一层致密的氧化膜；该氧化膜可起在扩散过程中起到掩蔽膜的作用；阻挡有害杂质，使扩散更加均匀的进行，在后续工艺进行中保护PN结的作用；
第二步：控制扩散温度在780℃，时间控制在300秒，O2、N2、LN2流量分别控制在800、10000、780sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持780sccm的磷浓度，本步为初步扩散，也可称为预沉积、预处理，在硅片表面形成第一层扩散层；
第三步：控制扩散温度在785℃，时间控制在500秒，O2、N2、LN2流量分别控制在900、10000、850sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持850sccm的磷浓度，本步为主要扩散步，在第一层扩散基础上进行磷扩散，形成更加致密的扩散层；
第四步：控制扩散温度在790℃，时间控制在350秒，O2、N2、LN2流量分别控制在650、10000、780sccm；本步为恒定表面源扩散，硅片表面始终保持780sccm的磷浓度，相比第三步扩散，本步主要为弥补性扩散，在之前扩散基础上，补充部分磷的浓度，为后续限定表面源扩散提供基础；
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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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161012 |