CN107871660A - 一种晶体硅太阳能电池发射极磷掺杂控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池生产领域。一种晶体硅太阳能电池发射极磷掺杂控制方法，按照如下步骤进行，步骤一、第一次低温氧化；步骤二、第一次沉积；步骤三、第二次低温氧化；步骤四、第二次沉积和第一次推进；步骤五、第三次沉积和第二次推进。本发明通过低温氧化‑沉积‑低温氧化提高了峰值浓度，同时又不会造成晶格错位，然后再通过两次沉积和推进钝化电池表面，获得更佳的光电转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产领域。
背景技术
太阳能电池的制备主要包括清洗制绒-扩散制结-湿法切边-PECVD（等离子气相沉积制减反射膜）-丝网印刷-烧结-分选。扩散制结是制备太阳能电池的关键步骤，它是通过在向半导体晶片内部扩散，改变晶体的导电类型，从而形成P、N结。决定了电池片开路电压、填充因子、短路电流的大小，是影响电池片转换效率的重要因素。
现有技术是太阳能电池使用P型硅，以N2、O2及POCl3为原料，在高温下进行化学反应，并在硅片表面形成一层磷硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散，形成N层，最终形成PN结。扩散工艺中，最关键是磷源的沉积和推进两个步骤，决定PN结的结深和方块电阻。
在常规的太阳能电池片的PN结扩散浓度分布曲线上，掺杂曲线总体由两类高斯曲线组成，第一个高斯曲线是磷浓度较高的重掺杂区域n++区，第二个高斯曲线是扩散深度较深但磷掺杂浓度较低的n+区域，在这个磷扩散浓度分布图上，对最终电池片光电转换效率影响较大的是三个参数：n++区的峰值浓度，n++区磷浓度为5*1019/cm³的位置深度，n+区磷浓度为1*1018/cm³的位置深度（结深）。
n++区的峰值浓度决定了和电池片表面银栅线的欧姆接触，如果峰值浓度过低，会造成和银栅线的电阻过大，进而影响太阳能电池片的光电转化效率；若峰值浓度过高，过量磷会造成大量的晶格错位，降低太阳光中的短波吸收，降低太阳能电池片的光电转换效率；因此峰值浓度有一个最合适范围。n+区磷浓度为1*1018/cm³的位置深度是太阳能电池片PN结的结深，在太阳能电池片表面钝化较好的情况下，结深越深，光电转换效率越高。
目前光伏行业内部普遍使用的是氧化——磷沉积——推进的两步工艺，磷源的通入是在磷沉积这步，推进步骤不通入磷源。为了进一步提高电池片的光电转换效率，必须提高结深。而整个太阳能电池片的方阻值是不变的，因此总通入的磷源是不变的。通过提高温度或推进时间提高结深的方法会使表面的磷进入内部，会增加表面的欧姆值，降低光电转化效率。现有工艺峰值浓度和结深不可兼得。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何通过磷扩散获得更佳的光电转化效率。
本发明所采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池发射极磷掺杂控制方法，按照如下步骤进行
步骤一、第一次低温氧化，保持温度770℃，氮气流量为7.5slm，氧气流量为1200sccm，氧化5min；
步骤二、第一次沉积，控制N2流量为7.5slm，停止氧气流量，以6℃/min的升温速率升温至800℃，保持温度不变，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1450sccm，氧气流量800slm，沉积7min；
步骤三、第二次低温氧化，控制氮气流量为7slm，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的降温速率降温至770℃；保持氮气流量7.5slm，氧气流量为1200sccm，氧化5min；
步骤四、第二次沉积和第一次推进，控制氮气流量为7slm，以8℃/min的升温速率升温至800℃，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1450sccm，氧气流量800slm，沉积5min，保持氮气流量不变，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的升温速率升温至840℃，保持温度不变，调整氧气流量为2700sccm，推进10min；
步骤五、第三次沉积和第二次推进，保持氮气流量为20slm，以8℃/min的降温速率快速降温至830℃，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1200sccm，氧气流量1200slm，沉积10min；保持氮气流量为20slm，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的降温速率降温至810℃，保持温度不变，调整氧气流量为2500sccm，氮气流量为7slm，推进8min。
本发明的有益效果是：本发明通过低温氧化-沉积-低温氧化提高了峰值浓度，同时又不会造成晶格错位，然后再通过两次沉积和推进钝化电池表面，获得更佳的光电转化效率。优化后的PN结在保证原有扩散方阻的均匀性前提下，使太阳能电池片的光电转化效率提高0.8%以上。本发明的目的在于通过低温氧化-沉积-低温氧化-沉积-推进-沉积-推进的扩散方法，低温氧化-沉积-低温氧化是为了提高PN结的结深和峰值浓度，后续的两次磷沉积分别独立控制太阳能电池片中PN结的结深和峰值浓度，一次是推进是为了更深的PN结结深，二次推进是为了补偿表面的峰值浓度。
具体实施方式
选取M2 P型单晶硅片，在产线进行碱清洗和碱制绒，形成制绒面；
采用POCl3液态源，在管式扩散炉中进行磷扩散
低温进舟：将单晶硅片装入石英舟内，进入扩散炉管中，设置炉管温度为770℃，并向管式扩散炉中通入8slm的氮气；
第一次低温氧化，保持温度770℃，氮气流量为7.5slm，氧气流量为1200sccm，氧化5min；
第一次沉积，控制N2流量为7.5slm，停止氧气流量，以6℃/min的升温速率升温至800℃，保持温度不变，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1450sccm，氧气流量800slm，沉积7min；
第二次低温氧化，控制氮气流量为7slm，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的降温速率降温至770℃；保持氮气流量7.5slm，氧气流量为1200sccm，氧化5min；
第二次沉积和第一次推进，控制氮气流量为7slm，以8℃/min的升温速率升温至800℃，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1450sccm，氧气流量800slm，沉积5min，保持氮气流量不变，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的升温速率升温至840℃，保持温度不变，调整氧气流量为2700sccm，推进10min；
第三次沉积和第二次推进，保持氮气流量为20slm，以8℃/min的降温速率快速降温至830℃，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1200sccm，氧气流量1200slm，沉积10min；保持氮气流量为20slm，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的降温速率降温至810℃，保持温度不变，调整氧气流量为2500sccm，氮气流量为7slm，推进8min。
低温出舟：向管式扩散炉中通入20slm 氮气，控制炉管温度为780℃，出舟；
本发明采用四探针法测算出舟后硅片的方阻，结果为85Ω/sq，方阻波动为±5Ω/sq。扩散完成后，抛光切边，PECVD镀膜，印刷电极并测试电性能。
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 (1)
1.一种晶体硅太阳能电池发射极磷掺杂控制方法，其特征在于：按照如下步骤进行
步骤一、第一次低温氧化，保持温度770℃，氮气流量为7.5slm，氧气流量为1200sccm，氧化5min；
步骤二、第一次沉积，控制N2流量为7.5slm，停止氧气流量，以6℃/min的升温速率升温至800℃，保持温度不变，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1450sccm，氧气流量800slm，沉积7min；
步骤三、第二次低温氧化，控制氮气流量为7slm，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的降温速率降温至770℃；保持氮气流量7.5slm，氧气流量为1200sccm，氧化5min；
步骤四、第二次沉积和第一次推进，控制氮气流量为7slm，以8℃/min的升温速率升温至800℃，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1450sccm，氧气流量800slm，沉积5min，保持氮气流量不变，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的升温速率升温至840℃，保持温度不变，调整氧气流量为2700sccm，推进10min；
步骤五、第三次沉积和第二次推进，保持氮气流量为20slm，以8℃/min的降温速率快速降温至830℃，调整氮气流量为7slm，三氯氧磷流量1200sccm，氧气流量1200slm，沉积10min；保持氮气流量为20slm，停止三氯氧磷和氧气流量，以8℃/min的降温速率降温至810℃，保持温度不变，调整氧气流量为2500sccm，氮气流量为7slm，推进8min。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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