CN110690319A - 一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺，包括以下步骤，1)进舟；2)升温；3)炉管抽真空并检漏；4)氧化；5)恒温退火，在压力100‑150mbar，温度680‑710℃下维持15‑20min的退火并通入氮气5000‑10000sccm；6)降温退火，在压力100‑150mbar，温度620‑650℃下维持15‑20min的退火并通入氮气10000‑20000sccm；7)充气回压；8)出舟，结束工艺。本发明将常压氧化退火改为低压氧化退火，并在退火过程中采用恒温退火以及降温退火，使得工艺过程中的气体氛围能够被精确控制，退火环境洁净也得到提高，使得电池片效率得到提升。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺。
背景技术
在太阳能电池行业，在刻蚀工序后往往增加一道氧化工序以提高电池片的抗电势诱导衰减特性，后来随着行业发展许多公司将这道氧化工序改良，增加了退火炉，将氧化和退火结合以提高电池片效率。
电池片氧化和退火的效果都受环境氛围影响，目前各家公司经过前期的调整优化，想要继续在此工序提升效率基本都遇到了瓶颈，难有突破。主要是因为在常压工艺条件下管内气体氛围受动力排风影响很大，无法精确控制管内气体氛围，导致电池片在该工序的提效改进被制约。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺，通过调整相关工艺参数使得电池片效率得到提升。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺，包括以下步骤，
1)进舟，炉管进舟后温度设定530～580℃，通入氮气10000-20000sccm，压力800～1100mbar，维持3～8min；
2)升温，温度设定680-710℃，通入氮气10000-20000sccm，压力 800～1100mbar，维持10-15min；
3)炉管抽真空并检漏，温度680～710℃，压力100-150mbar，并在初始压力100-150mbar条件下漏率小于5mbar/min；
4)氧化，在压力100-150mbar，温度680-710℃下维持5-8min的氧化，氧化过程通入氮气5000-8000sccm，氧气500-1000sccm；
5)一次退火，在压力100-150mbar，温度680-710℃下维持15-20min的退火并通入氮气5000-10000sccm；
6)二次退火，在压力100-150mbar，温度620-650℃下维持15-20min的退火并通入氮气10000-20000sccm；
7)充气回压，充氮气回至常压800～1100mbar；
8)出舟，结束工艺。
进一步的说，本发明所述的步骤5)中，一次退火为恒温退火，温度700℃，压力100mbar，通入氮气8000sccm，时间15min。
再进一步的说，本发明所述的步骤6)中，二次退火为降温退火，温度650℃，压力100mbar，通入氮气10000sccm，时间15min。
氧化步骤后有一步680-710度的恒温退火，这一步能够调整电池片磷扩散的表面浓度和结深，长时间退火对电池的效率也有提升作用。
降温退火过程保持在低压条件下会降低降温速率，慢速降温退火对效率也会有提升。
进舟时通氮气10000-20000sccm是为了增加对硅片表面的吹扫，高温氧化过程若硅片表面有杂质极易造成后续镀膜白点，降低优质率。
氧化步骤中氮气主要是一个推送氧气的作用，同时调整炉内氛围均匀性的，恒温退火步的氮气也是这个作用。
降温退火步骤由于是低压条件下的退火，降温速率很慢，氮气流量增加是为了适当提高降温速率的。虽然降温速率低能有更好的退火效果，但是受工艺时间限制，要保证工艺结束出舟时硅片温度不能过高，否则出舟时的温度差会产生新的热应力缺陷。
本发明的有益效果是，解决了背景技术中存在的缺陷，将常压氧化退火改为低压氧化退火，并在退火过程中采用恒温退火以及降温退火，使得工艺过程中的气体氛围能够被精确控制，退火环境洁净也得到提高，使得电池片效率得到提升。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在刻蚀工艺结束后，取800片硅片进行测试，由于相邻的两片硅片具有相似或相近的特性，因此为了保证数据的公平性，800片硅片按照奇数顺序和偶数顺序交替挑选，分成均匀的2组，每组各400片，调节炉管尾气控制阀，使得一组使用本发明的低压氧化退火工艺，另一组使用常规氧化退火工艺，其余工序均使用相同条件完成。
如图1所示的一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺，包括以下步骤，
1)进舟，炉管进舟后温度设定550℃，通入氮气10000sccm，压力1000mbar，维持3～8min；
2)升温，温度设定700℃，通入氮气10000sccm，压力1000mbar，维持10min；
3)炉管抽真空并检漏，温度700℃，压力100mbar，时间3min，并在初始压力100mbar条件下漏率小于5mbar/min；
4)氧化，在压力100mbar，温度700℃下维持5min的氧化，氧化过程通入氮气5000sccm，氧气500sccm；
5)恒温退火，在压力100mbar，温度700℃下维持15min的退火并通入氮气8000sccm；
6)降温退火，在压力100mbar，温度650℃下维持15min的退火并通入氮气10000sccm；
7)充气回压，温度650℃，充氮气回至常压1000mbar，通入氮气20000sccm，时间5min；
8)出舟，温度550℃，压力1000mbar，通入氮气20000sccm，时间5min，结束工艺。
测试共进行2次，实验结果如下：
综上，低压氧化退火后的电池片相比常压氧化退火的电池片效率高约0.04％。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。
Claims (3)
1.一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺，其特征在于：包括以下步骤，
1)进舟，炉管进舟后温度设定530～580℃，通入氮气10000-20000sccm，压力800～1100mbar，维持3～8min；
2)升温，温度设定680-710℃，通入氮气10000-20000sccm，压力800～1100mbar，维持10-15min；
3)炉管抽真空并检漏，温度680～710℃，压力100-150mbar，并在初始压力100-150mbar条件下漏率小于5mbar/min；
4)氧化，在压力100-150mbar，温度680-710℃下维持5-8min的氧化，氧化过程通入氮气5000-8000sccm，氧气500-1000sccm；
5)一次退火，在压力100-150mbar，温度680-710℃下维持15-20min的退火并通入氮气5000-10000sccm；
6)二次退火，在压力100-150mbar，温度620-650℃下维持15-20min的退火并通入氮气10000-20000sccm；
7)充气回压，充氮气回至常压800～1100mbar；
8)出舟，结束工艺。
2.如权利要求1所述的一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺，其特征在于：所述的步骤5)中，一次退火为恒温退火，温度700℃，压力100mbar，通入氮气8000sccm，时间15min。
3.如权利要求1所述的一种高效单晶硅电池的氧化退火工艺，其特征在于：所述的步骤6)中，二次退火为降温退火，温度650℃，压力100mbar，通入氮气10000sccm，时间15min。
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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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