CN106340567A - 一种应用于太阳能电池提升开压的两步通源工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于太阳能电池提升开压的两步通源工艺，用于单晶电池片的扩散处理工序，包括下列步骤：步骤一.单晶电池片低温沉积：此步骤中采用相对低沉积步温度及相对低浓度的POCL3，沉积温度748‑752℃，沉积时间9min‑11min；步骤二.二步沉积：升温至800℃‑810℃，进行相对高浓度的POCL3二步沉积，沉积保持3min‑4min，再升温至850℃‑870℃，保持10min‑16min高温推进；步骤三.三步降温吸杂出炉：按810℃→800℃→750℃三个阶段逐步降温，每个阶段分别用400s降温通氧氧化，氧气流量为4000sccm；步骤四.对扩散完成的单晶电池片进行方阻测试。本发明采用低温扩散+分步升温推进的扩散方案，可减少单晶电池片表面死层，提高少子寿命，改善方阻均匀性，从而提升Uoc，提高光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及单晶电池片的扩散处理工艺，更具体地说，它涉及一种应用于太阳能电池提升开压的两步通源工艺。
背景技术
提高太阳电池的光电转换效率一直是光伏研究的首要方向。而扩散制PN结是制备太阳电池的关键步骤，它决定了硅片的表面浓度、结深和有效掺杂量，是影响电池电性能的重要因素之一。目前，制备太阳电池PN结的常规方法为先恒定源扩散再限定源扩散的两步磷扩散工艺。该模式所形成的磷杂质分布特征为：横向电阻一定时，表面掺杂浓度与体掺杂量反相关。由此产生的直接后果是对填充因子和开路电压的优化会相互制约，使对通过调整掺杂量改善电池片整体电性能的研究遇到瓶颈。扩散不均匀会直接影响电池电性能参数的正态分布，导致电池低效率比例的增加，对于做发射极高方阻扩散工艺的电池而言，扩散不均匀对电池性能的影响将会更严重。扩散的均匀性直接体现在硅片扩散后PN结结深的差异性上，均匀性好则结深的差异性小，反之亦然，而不同的结深对应的烧结温度也是不一样的。换个角度来说，同样的烧结条件对于扩散均匀性好的电池片，其欧姆接触就会好，短路电流、填充因子等电性能参数也会比较稳定。这样，电池片的转换效率也就更稳定，并且，电池片与电池片之间的电性能参数一致性好，因此提高扩散的均匀性就显得非常有必要。在相关研究及应用中，通常以方块电阻的大小作为衡量扩散程度的标准，P原子在高温条件下扩散系数较大，传统扩散是在高温下扩散并推进，这导致方阻的均匀性较差，要使均匀性有所改善就需要在低温条件下扩散，但由于低温下大部分的P原子未能激活导致表面死层增加，复合中心增多，少子寿命减小，因此有必要进一步完善工艺消除上述矛盾，提高单晶电池片的工作性能。
发明内容
现有的单晶电池片扩散处理工艺是在高温下扩散并推进，P原子扩散系数较大，导致方阻的均匀性较差，为克服这一缺陷，本发明提供了一种应用于太阳能电池提升开压的两步通源工艺，采用低温扩散+分步升温推进的扩散方案，在减少表面死层，提高少子寿命的同时，改善方阻均匀性，从而提升Uoc，提高光电转换效率。
本发明的技术方案是：一种应用于太阳能电池提升开压的两步通源工艺，用于单晶电池片的扩散处理工序，包括下列步骤：
步骤一.单晶电池片低温沉积：此步骤中采用相对较低的沉积步温度及相对低浓度的POCL3，沉积温度748-752℃，沉积时间9min-11min；
步骤二.二步沉积：升温至800℃-810℃，进行相对高浓度的POCL3二步沉积，沉积保持3min-4min，再升温至850℃-870℃，保持10min-16min高温推进；
步骤三.三步降温吸杂出炉：按810℃→800℃→750℃三个阶段逐步降温，每个阶段分别用400s降温通氧氧化，氧气流量为4000sccm；步骤四.对扩散完成的单晶电池片进行方阻测试。
本发明基于扩散工艺中主要工艺因素对掺杂分布的影响，及初始扩散条件与最终所得电池片性能参数间的关系，设计并优化得出较佳的两步扩散工艺，该工艺可减少死层、增加电活性磷掺杂量，并能通过适当调整第二次恒定源扩散工艺参数实现对开压的独立控制，从而实现对电池整体电性能的改善，提升单晶硅电池片开压从而提升转换效率。采用该技术方案，方阻可控制在87-97Ω，扩散后硅片表面方块电阻一致性好，STD值≤6，单晶电池片Uoc提升1.5mV-2mV，光电转换效率可以提升0.06％以上。
作为优选，所用POCL3的纯度为99.9999％或更高。使用纯度99.9999％以上的POCL3可提供更理想的工艺条件，减少不利因素对工艺实施过程的干扰，确保工艺实施结果的准确性。
作为优选，步骤一中POCL3流量为900-1000sccm。相对低温条件下，POCL3流量控制在这一范围内，使得POCL3处于低浓度，P原子的扩散程度和表面死层的控制之间达到较好的平衡。
作为优选，步骤二中POCL3流量为1600-1700sccm。相对高温条件下，POCL3流量比控制在这一范围内，使得POCL3处于高浓度，使扩散形成一个高浓度的浅PN结。
作为优选，所用氧气的纯度为99.5％或更高。使用纯度99.5％以上的氧气可提供更理想的工艺条件，减少不利因素对工艺实施过程的干扰，确保工艺实施结果的准确性。
本发明的有益效果是：
在不扩大单晶电池片表面死层前提下提高单晶电池片的扩散均匀性。本发明采用低温扩散+分步升温推进的扩散方案，可减少单晶电池片表面死层，提高少子寿命，改善方阻均匀性，从而提升Uoc，提高光电转换效率。
附图说明
图1为本发明中汽车水泵转子的一种顶部结构示意图；
图2为本发明中汽车水泵转子的一种底部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一156.75mm×210mm的单晶硅片三主栅采用常规工艺制绒后进行扩散处理，如图1所示，扩散处理采用两步通源工艺按如下步骤进行：
步骤一.第一次低温沉积：沉积时间550s，沉积温度750℃，POCL3流量1000sccm，氧气流量1000sccm；
步骤二.第二次沉积：升温至810℃再次沉积，沉积时间200s，POCL3流量1600sccm，氧气流量1600sccm；再升温至850℃高温推进，推进时间900s；
步骤三.分三步降温吸杂：分三个阶段降温，第一阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至810℃；第二阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至800℃；第三阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至750℃，氧气流量为4000sccm；
步骤四.扩散完成后，PECVD镀膜、印刷电极并测试电性能。
另对相同规格的单晶硅片三主栅实施如图2所示的常规扩散工艺，作为对比例1。
按本实施例和对比例1分别制得的单晶硅片三主栅分别进行参数检测，数据记录在表1中。
表1常规扩散工艺方案与发明两步通源扩散工艺方案的效率对比
实施例2：
一156.75mm×210mm的单晶硅片四主栅采用常规工艺制绒后进行扩散处理，扩散处理采用两步通源工艺按如下步骤进行：
步骤一.第一次低温沉积：沉积时间550s，沉积温度750℃，POCL3流量900sccm，氧气流量1000sccm；
步骤二.第二次沉积：升温至810℃再次沉积，沉积时间200s，POCL3流量1500sccm，氧气流量1600sccm；再升温至850℃高温推进，推进时间900s；
步骤三.分三步降温吸杂：分三个阶段降温，第一阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至810℃；第二阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至800℃；第三阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至750℃，氧气流量为4000sccm；
步骤四.扩散完成后，PECVD镀膜、印刷电极并测试电性能。
另对相同规格的单晶硅片四主栅实施如图2所示的常规扩散工艺，作为对比例2。
按本实施例和对比例2分别制得的单晶硅片四主栅分别进行参数检测，数据记录在表1中。
实施例3：
一156.75mm×210mm单晶硅片三主栅采用常规工艺制绒后进行扩散处理，扩散处理采用两步通源工艺按如下步骤进行：
步骤一.第一次低温沉积：沉积时间660s，沉积温度748℃，POCL3流量930sccm，氧气流量1000sccm；
步骤二.第二次沉积：升温至800℃再次沉积，沉积时间240s，POCL3流量1650sccm，氧气流量1600sccm；再升温至870℃高温推进，推进时间600s；
步骤三.分三步降温吸杂：分三个阶段降温，第一阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至810℃；第二阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至800℃；第三阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至750℃，氧气流量为4000sccm；
步骤四.扩散完成后，PECVD镀膜、印刷电极并测试电性能。
实施例4：
一156.75mm×210mm单晶硅片三主栅采用常规工艺制绒后进行扩散处理，扩散处理采用两步通源工艺按如下步骤进行：
步骤一.第一次低温沉积：沉积时间540s，沉积温度752℃，POCL3流量960sccm，氧气流量1000sccm；
步骤二.第二次沉积：升温至805℃再次沉积，沉积时间180s，POCL3流量1700sccm，氧气流量1600sccm；再升温至860℃高温推进，推进时间780s；
步骤三.分三步降温吸杂：分三个阶段降温，第一阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至810℃；第二阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至800℃；第三阶段用400s进行降温通氧氧化，降温至750℃，氧气流量为4000sccm；
步骤四.扩散完成后，PECVD镀膜、印刷电极并测试电性能。
Claims (5)
1.一种应用于太阳能电池提升开压的两步通源工艺，用于单晶电池片的扩散处理工序，其特征是包括下列步骤：
步骤一.单晶电池片低温沉积：此步骤中采用相对低的沉积步温度及相对低浓度的POCL3，沉积温度748-752℃，沉积时间9min-11min；
步骤二.二步沉积：升温至800℃-810℃，进行相对高浓度的POCL3二步沉积，沉积保持3min-4min，再升温至850℃-870℃，保持10min-16min高温推进；
步骤三.三步降温吸杂出炉：按810℃→800℃→750℃三个阶段逐步降温，每个阶段分别用400s降温通氧氧化，氧气流量为4000sccm；
步骤四.对扩散完成的单晶电池片进行方阻测试。
2.根据权利要求1所述的两步通源工艺，其特征是所用POCL3的纯度为99.9999％或更高。
3.根据权利要求1所述的两步通源工艺，其特征是步骤一中POCL3流量为900-1000sccm。
4.根据权利要求1所述的两步通源工艺，其特征是步骤二中POCL3流量为1600-1700sccm。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的两步通源工艺，其特征是所用氧气的纯度为99.5％或更高。
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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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |