CN107086176A - 一种扩散低表面浓度提效工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池板制造技术领域，尤其为一种扩散低表面浓度提效工艺，包括以下步骤，步骤1)装片送片；步骤2)升温；步骤3)预氧化；步骤4)第一次扩散；步骤5)第一次推进；步骤6)第二次扩散；步骤7)第二次推进；步骤8)降温；步骤9)退舟。通过增大前氧，加强预氧化，提高扩散前钝化效果；优化扩散、推进步时间及温度，采用低温慢推原理，减少高温带来的热损伤；调整扩散N2‑POCl3流量，降低硅片表面磷浓度，减少重掺杂效应的禁带收缩，降低死层，减少表面复合；同时改变扩散步O2流量，减小扩散步O2对磷扩散的阻碍，提升方阻均匀性，提升转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池板制造技术领域，具体为一种扩散低表面浓度提效工艺。
背景技术
车间扩散工艺存在缺陷，造成结深略深，死层偏厚，导致载流子复合加快，导致电性损失；而且扩散工艺温度相对较高，硅片易产生高温带来的热缺陷；为提升转换效率，需要优化当前的生产工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扩散低表面浓度提效工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。所述扩散低表面浓度提效工艺具有加强预氧化，优化扩散和推进步时间，低温慢推的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种扩散低表面浓度提效工艺，包括以下步骤，
步骤1)装片送片：将清洗甩干的硅片装入石英舟，将装满硅片的石英舟缓缓推入扩散炉；
步骤2)升温：对石英舟加热，使温度达到775℃-795℃；
步骤3)预氧化：通入O2进行预氧化，预氧化时间为180-220s，通入的O2流量为1900-2100sccm；
步骤4)第一次扩散：将炉内温度升高至805℃-815℃，O2流量调整为500-700sccm，通入N2-POCl3且流量为1150-1250sccm，按照设定时间进行扩散，扩散时间为580s-620s；
步骤5)第一次推进：使表面的磷，向硅片体内推进，停止通入O2与N2-POCl3，推进280s-320s；
步骤6)第二次扩散：将炉内温度升高至825℃-835℃，通入O2及N2-POCl3，其流量设置与步骤4)第一次扩散一致，按照设定时间进行扩散，扩散时间为280s-320s；
步骤7)第二次推进：停止通入O2与N2-POCl3，推进480s-520s；
步骤8)降温：通入O2将流量设为1900-2100sccm，将炉内温度降至基础温度；
步骤9)退舟：停止通入O2，将石英舟退出扩散炉。
优选的，扩散炉内基础温度为760℃。
优选的，步骤3)预氧化通入的O2流量控制在2000sccm。
优选的，步骤4)第一次扩散通入的O2流量控制在600sccm，通入的N2-POCl3流量控制在1200sccm。
优选的，步骤7)第二次推进时间为500s。
优选的，第一次扩散与第一次推进炉内温度相同，均为810℃，第二次扩散与第二次推进炉内温度相同，均为830℃。
优选的，每一步骤进行过程中均通入N2，流量为6000-10000sccm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过增大前氧，加强预氧化，缩短氧化时间，提高生产效率，同时提高扩散前钝化效果；优化扩散、推进步骤、时间及温度，采用低温慢推原理，减少高温带来的热损伤；调整扩散N2-POCl3流量，降低硅片表面磷浓度，减少重掺杂效应的禁带收缩，降低死层，减少表面复合；同时改变扩散步O2流量，减小扩散步O2对磷扩散的阻碍，提升方阻均匀性，提升转换效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供几种技术方案：
实施例1：
步骤1)装片送片：将清洗甩干的硅片装入石英舟，将装满硅片的石英舟缓缓送入扩散炉，送片时间为600s，此时炉内温度为760℃，通入N2流量为10000sccm，N2-POCl3及O2为0sccm；
步骤2)升温：对石英舟加热，加热时间为400s，使温度升至785℃，N2流量调整为8000sccm，N2-POCl3及O2为0sccm；
步骤3)预氧化：通入流量为2000sccm的O2进行预氧化，时间为200s，温度为785℃，N2流量为8000sccm，N2-POCl3流量为0sccm；
步骤4)第一次扩散：将炉内温度升高至810℃，O2流量调整为600sccm，通入N2-POCl3且流量为1200sccm，N2流量为10000sccm，扩散时间为600s；
步骤5)第一次推进：使表面的磷，向硅片体内推进，停止通入O2与N2-POCl3，炉内温度为810℃，N2流量为10000sccm，推进300s；
步骤6)第二次扩散：将炉内温度升高至830℃，通入O2及N2-POCl3，其流量设置与步骤4)第一次扩散一致，N2流量为10000sccm，扩散时间为300s；
步骤7)第二次推进：停止通入O2与N2-POCl3，炉内温度为830℃，N2流量为10000sccm，推进500s；
步骤8)降温：通入O2将流量设为2000sccm，在900s内将炉内温度降至760℃，N2-POCl3流量为0sccm，N2流量为6000sccm；
步骤9)退舟：停止通入O2及N2-POCl3，N2流量为6000sccm，炉内温度为基础温度760℃，600s内将石英舟退出扩散炉。
实施例2：
步骤1)同实施例1；
步骤2)升温：对石英舟加热，加热时间为400s，使温度升至775℃，N2流量调整为8000sccm，N2-POCl3及O2为0sccm；
步骤3)预氧化：通入流量为1900sccm的O2进行预氧化，时间为180s，温度为775℃，N2流量为8000sccm，N2-POCl3流量为0sccm；
步骤4)第一次扩散：将炉内温度升高至805℃，O2流量调整为500sccm，通入N2-POCl3且流量为1150sccm，N2流量为10000sccm，扩散时间为580s；
步骤5)第一次推进：使表面的磷，向硅片体内推进，停止通入O2与N2-POCl3，炉内温度为805℃，N2流量为10000sccm，推进280s；
步骤6)第二次扩散：将炉内温度升高至825℃，通入O2及N2-POCl3，其流量设置与步骤4)第一次扩散一致，N2流量为10000sccm，扩散时间为280s；
步骤7)第二次推进：停止通入O2与N2-POCl3，炉内温度为825℃，N2流量为10000sccm，推进480s；
步骤8)降温：通入O2将流量设为1900sccm，在900s内将炉内温度降至760℃，N2-POCl3流量为0sccm，N2流量为6000sccm；
步骤9)同实施例1。
实施例3：
步骤1)同实施例1；
步骤2)升温：对石英舟加热，加热时间为400s，使温度升至795℃，N2流量调整为8000sccm，N2-POCl3及O2为0sccm；
步骤3)预氧化：通入流量为2100sccm的O2进行预氧化，时间为220s，温度为795℃，N2流量为8000sccm，N2-POCl3流量为0sccm；
步骤4)第一次扩散：将炉内温度升高至815℃，O2流量调整为700sccm，通入N2-POCl3且流量为1250sccm，N2流量为10000sccm，扩散时间为620s；
步骤5)第一次推进：使表面的磷向硅片体内推进，停止通入O2与N2-POCl3，炉内温度为815℃，N2流量为10000sccm，推进320s；
步骤6)第二次扩散：将炉内温度升高至835℃，通入O2及N2-POCl3，其流量设置与步骤4)第一次扩散一致，N2流量为10000sccm，扩散时间为320s；
步骤7)第二次推进：停止通入O2与N2-POCl3，炉内温度为835℃，N2流量为10000sccm，推进520s；
步骤8)降温：通入O2将流量设为2100sccm，在900s内将炉内温度降至760℃，N2-POCl3流量为0sccm，N2流量为6000sccm；
步骤9)同实施例1。
对比组：
步骤1)装片送片：送片时间为600s，炉内温度为760℃，N2为10000sccm，N2-POCl3及O2为0sccm；
步骤2)升温：升温时间为400s，温度升至785℃，N2流量为8000sccm，N2-POCl3及O2为0sccm；
步骤3)预氧化：通入流量为900sccm的O2进行预氧化，时间为200s，温度为785℃，N2流量为8000sccm，N2-POCl3为0sccm；
步骤4)第一次扩散：将炉内温度升高至815℃，O2流量调整为1000sccm，通入N2-POCl3且流量为1300sccm，N2为10000sccm，扩散时间为600s；
步骤5)第一次推进：停止通入O2与N2-POCl3，炉内温度为815℃，N2流量为10000sccm，在炉内推进300s；
步骤6)第二次扩散：将炉内温度升高至840℃，通入O2及N2-POCl3，N2-POCl3流量为1500sccm，O2流量为1000sccm，N2流量为10000sccm，扩散时间为300s；
步骤7)第二次推进：停止通入N2-POCl3，炉内温度为840℃，O2流量为2000sccm，N2流量为10000sccm，在炉内推进300s；
步骤8)降温：通入O2流量为2000sccm，在900s内将炉内温度降至760℃，N2-POCl3流量为0sccm，N2为6000sccm；
步骤9)退舟：关闭O2及N2-POCl3，N2为6000sccm，炉内温度为基础温度760℃，600s内将石英舟退出扩散炉。
上述实施例与对比组的电性能比较表1，
转换效率EFF的变化是由Voc，Isc，FF参数综合表现的，其计算公式为：
S为硅片面积，E为光照强度
通过优化工艺，改变电池片电性能，提高电池效率，如表1描述，效率提高达0.04％。
方阻R的均匀性变化，表2
| 参数 | 平均方阻 | 25点方差 | 片内极差 | 片内不均性 | 片间不均性 | 方阻单点CPK |
| 优化前 | 95.04 | 3.73 | 8.20 | 8.62％ | 4.70％ | 0.74 |
| 优化后 | 94.90 | 2.52 | 5.29 | 5.58％ | 3.78％ | 1.05 |
| 差值 | -0.14 | -1.21 | -2.91 | -3.04％ | -0.92％ | 0.31 |
方阻的大小是由扩散到硅片中磷原子量来决定。通过测试电池片单点方阻值，来比较方阻的均匀性。均匀性计算公式：(Rmax-Rmin)/(Rmax+Rmin)。均匀性越好，说明扩散的越均匀。均匀性数值越小均匀性越好
由表2看出：
1、片内极差降低2.91；
2、片内不均匀性下降3.04％；
3、片间不均匀性下降0.92％；
4、单点方阻CPK值提升0.31。
方阻R均匀性明显好转。
通过增大前氧，加强预氧化，提高扩散前钝化效果；降低扩散、推进温度，优化扩散、推进步时间，低温慢推原理，减少高温带来的热损伤；适当降低扩散小氮气流量，降低硅片表面磷浓度，减少重掺杂效应的禁带收缩，降低死层，减少表面复合；同时适当降低扩散步O2流量，减小扩散步O2对磷扩散的阻碍，提升方阻均匀性，提升转换效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种扩散低表面浓度提效工艺，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1)装片送片：将清洗甩干的硅片装入石英舟，将装满硅片的石英舟缓缓推入扩散炉；
步骤2)升温：对石英舟加热，使温度达到775℃-795℃；
步骤3)预氧化：通入O2进行预氧化，预氧化时间为180-220s，通入的O2流量为1900-2100sccm；
步骤4)第一次扩散：将炉内温度升高至805℃-815℃，O2流量调整为500-700sccm，通入N2-POCl3且流量为1150-1250sccm，按照设定时间进行扩散，扩散时间为580s-620s；
步骤5)第一次推进：使表面的磷，向硅片体内推进，停止通入O2与N2-POCl3，推进280s-320s；
步骤6)第二次扩散：将炉内温度升高至825℃-835℃，通入O2及N2-POCl3，其流量设置与步骤4)第一次扩散一致，按照设定时间进行扩散，扩散时间为280s-320s；
步骤7)第二次推进：停止通入O2与N2-POCl3，推进480s-520s；
步骤8)降温：通入O2将流量设为1900-2100sccm，将炉内温度降至基础温度；
步骤9)退舟：停止通入O2，将石英舟退出扩散炉。
2.根据权利要求1所述的一种扩散低表面浓度提效工艺，其特征在于：扩散炉内基础温度为760℃。
3.根据权利要求1所述的一种扩散低表面浓度提效工艺，其特征在于：步骤3)预氧化通入的O2流量控制在2000sccm。
4.根据权利要求1所述的一种扩散低表面浓度提效工艺，其特征在于：步骤4)第一次扩散通入的O2流量控制在600sccm，通入的N2-POCl3流量控制在1200sccm。
5.根据权利要求1所述的一种扩散低表面浓度提效工艺，其特征在于：步骤7)第二次推进时间为500s。
6.根据权利要求1所述的一种扩散低表面浓度提效工艺，其特征在于：第一次扩散与第一次推进炉内温度相同，均为810℃，第二次扩散与第二次推进炉内温度相同，均为830℃。
7.根据权利要求1所述的一种扩散低表面浓度提效工艺，其特征在于：每一步骤进行过程中均通入N2，流量为6000-10000sccm。
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