CN111564524A - 一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，包括以下步骤：酸洗石英舟，吹干；将石英舟推入炉管中，通入氧气、氮气升温至850～900度，氧气流量0sccm～2slm，氮气流量100sccm～2slm；持续通入氧气和氮气，氧气流量100sccm～5slm，氮气流量0sccm～5slm，时间范围10～90分钟，保持压力在50mbar～常压；降温出舟，温度降低后，回压出舟。本发明饱和过程中不通POCl3，只通入氮气及氧气，减少了石英舟卡槽处P2O5的堆积，降低出管后与水汽反应生成酸的概率，减少与电池片接触产生舟印；减少了饱和运行时间，同时饱和完成后，能直接投入生产使用，降低了对产能的影响。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造工序中磷扩散技术，尤其是涉及一种磷扩散石英舟饱和的方案。
背景技术
在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池是商业推广范围最大的太阳能电池。光电转换的太阳能电池可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。
扩散是形成PN的关键工序，其中磷扩散主要是在P型硅片在炉管内进行高温通入磷源掺杂磷元素获得PN。石英舟由于其耐高温及防腐蚀的特性，在磷扩散过程中作为硅片的载体，会与硅片直接接触，其清洁度直接影响到电池片的外观及品质，所以石英舟的清洗饱和很重要。
目前较为常用的磷扩石英舟饱和方式：主要将洗干净吹干后的石英舟，放入炉管内高温800℃-900℃通入氮气，三氯氧磷及氧气等工艺气体反应进行饱和，目前扩散石英舟基本趋于国产，降低成本将为趋势，各公司对于石英舟厂家的选择性也多样化，由于各个石英舟厂家加工处理的差异，部分石英舟用传统饱和方案，卡槽处易造成杂质及P2O5堆积，饱和出管后与空气中的水汽反应生成偏磷酸等物质，当生产过程中与电池片接触后，易黏附腐蚀硅片表面，遂出现舟印，影响电池片质量。
常规的饱和方案主要是将洗干净氮气吹干后的石英舟空舟进炉管，在800℃-900℃左右高温下通氮气，三氯氧磷和氧气进行反应，饱和结束后，遂用石英舟插满电池片陆陆续续跑两三个轮次后，舟印才会慢慢减轻直至消失，此方法在影响产量的同时，伴随的产品会陆续的产生舟印，轻微的会影响电池片外观，严重的导致电池片的转换效率降低，直接影响电池片产品合格率。
总结起来说，常规的饱和方法主要有以下的缺陷：1.需要用到三氯氧磷，2饱和工艺时间久，3饱和后开始几轮一般仍有舟印。
中国专利申请201710259490.0中提到“将石英舟放入炉管中通过流量稳定的4.5-5.5slm的N2、1450-1550sccm的POCl3和350-400sccmO2进行沉积反应，反应时间为115min-125min，反应温度为865℃-875℃；沉积结束后，停止POCl3的通入，将N2的流量控制在8.8-9.2slm，O2的流量控制在950-1050sccm进行推进处理，处理时间为4.5min-5.5min，温度控制在870-880℃”，该专利申请公开了使用三氯氧磷做饱和，沉积反应时间近2小时。中国专利201210315992.8中提到“石英舟的饱和：将石英舟放入炉温为800℃～900℃的管式扩散炉中，通入氧气和流量为1000～3000ml/min三氯氧磷液态源，其中氧气和三氯氧磷液态源的流量比为1:1～5；”该专利同样也使用三氯氧磷做饱和，从实施例中看到饱和时间为200min。显然，现有技术中所公开的内容并未解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，能够克服背景技术中的问题。
一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，所述方法包括以下步骤：
(1)酸洗石英舟，吹干；
(2)将石英舟推入炉管中，通入氧气、氮气升温至850～900度，氧气流量0sccm～2slm，氮气流量100sccm～2slm；
(3)持续通入氧气和氮气，氧气流量100sccm～5slm，氮气流量0sccm～5slm，时间范围10～90分钟，保持压力在50mbar～常压；
(4)降温出舟，温度降低后，回压出舟。
进一步地，在所述步骤(2)中，温度升至855-865度。
进一步地，在所述步骤(3)中，通入氧气和氮气的时间为15～30分钟。
进一步地，在所述步骤(3)中，通入氧气的流量1slm～2slm。
进一步地，在所述步骤(3)中，通入氮气的流量800sccm～3slm。
进一步地，在所述步骤(4)中，出舟温度为770～820度。
进一步地，在所述步骤(4)中，出舟温度为780～800度。
本发明的有益效果是：本发明将洗干净吹干后的空舟进炉管，饱和过程中不通POCl3，只通入氮气及氧气，高温情况下石英舟卡槽处杂质氧化后随气流被抽走；由于饱和过程中不通入三氯氧磷，减少了石英舟卡槽处P2O5的堆积，降低出管后与水汽反应生成酸的概率，减少与电池片接触产生舟印；此外，本发明不使用三氯氧磷，减少了饱和运行时间，同时饱和完成后，能直接投入生产使用，降低了对产能的影响。
附图说明
图1是常规饱和舟扩散后的硅片图片，从图1中可见扩散后留下的卡槽印。
图2是图1中扩散后的硅片经过氮化硅镀膜后的图片，图中可见硅片经过氮化硅镀膜后仍可见卡槽印记。
图3是经过本发明饱和工艺的舟扩散后的硅片以及硅片经过氮化硅镀膜后均无卡槽印。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当指出的是，实施例只是为了让本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，不应视为对本发明的限定。
实施例1
一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，包括以下步骤：
(1)石英舟，经过酸洗后，吹干；
(2)将石英舟放入炉管中，通氧气、氮气升温至850℃，氧气流量2000sccm，氮气流量100sccm；
(3)升温至870℃，持续通入氧气和氮气，氧气流量1000sccm，氮气流量500sccm，保持25分钟，保持压力在50mbar；
(4)降温至820℃，回压出舟。
取饱和后的石英舟进行磷扩散工艺，制得的硅片无卡槽印。
实施例2
一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，包括以下步骤：
(1)石英舟，经过酸洗后，吹干；
(2)将石英舟放入炉管中，通氧气、氮气升温至860℃，氧气流量0sccm，氮气流量1000sccm；
(3)维持温度在880℃，持续通入氧气和氮气，氧气流量1000sccm，氮气流量100sccm，保持20分钟，保持压力在80mbar；
(4)降温至770℃，回压出舟。
取饱和后的石英舟进行磷扩散工艺，制得的硅片无卡槽印。
实施例3
一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，包括以下步骤：
(1)石英舟，经过酸洗后，吹干；
(2)将石英舟放入炉管中，通氧气、氮气升温至860℃，氧气流量200sccm，氮气流量1000sccm；
(3)维持温度在880℃，持续通入氧气和氮气，氧气流量1000sccm，氮气流量2000sccm，保持20分钟，保持压力在80mbar；
(4)降温至770℃，回压出舟。
取饱和后的石英舟进行磷扩散工艺，制得的硅片无卡槽印。
实施例4
一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，包括以下步骤：
(1)石英舟，经过酸洗后，吹干；
(2)将石英舟放入炉管中，通氧气、氮气升温至900℃，氧气流量2slm，氮气流量2slm；
(3)维持温度在900℃，持续通入氧气和氮气，氧气流量2slm，氮气流量2slm，保持20分钟，保持压力在180mbar；
(4)降温至800℃，回压出舟。
取饱和后的石英舟进行磷扩散工艺，制得的硅片无卡槽印。
实施例5
一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，包括以下步骤：
(1)石英舟，经过酸洗后，吹干；
(2)将石英舟放入炉管中，通氧气、氮气升温至855℃，氧气流量1slm，氮气流量1slm；
(3)维持温度在855℃，持续通入氧气和氮气，氧气流量1slm，氮气流量1slm，保持15分钟，保持压力在常压；
(4)降温至780℃，常压出舟。
取饱和后的石英舟进行磷扩散工艺，制得的硅片无卡槽印。
实施例6
一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，包括以下步骤：
(1)石英舟，经过酸洗后，吹干；
(2)将石英舟放入炉管中，通氧气、氮气升温至865℃，氧气流量1.5slm，氮气流量1.5slm；
(3)维持温度在865℃，持续通入氧气和氮气，氧气流量1.2slm，氮气流量1.2slm，保持25分钟，保持压力在350mbar；
(4)降温至790℃，回压出舟。
取饱和后的石英舟进行磷扩散工艺，制得的硅片无卡槽印。
Claims (10)
1.一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
(1)酸洗石英舟，吹干；
(2)将石英舟推入炉管中，通入氧气、氮气并升温至合适的反应温度，
(3)持续通入氧气和氮气，并保持一定的时间，同时保持适合反应的温度和压力；
(4)降温出舟，温度降低后，回压出舟。
2.根据权利要求1所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，在所述步骤(2)中，升温至850～900度。
3.根据权利要求2所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，在所述步骤(2)中，温度升至855-865度。
4.根据权利要求1所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，氧气流量0sccm～2slm，氮气流量100sccm～2slm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，在所述步骤(3)中，氧气流量100sccm～5slm，氮气流量0sccm～5slm，时间范围10～90分钟，保持压力在50mbar～常压。
6.根据权利要求5所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，在所述步骤(3)中，通入氧气和氮气的时间为15～30分钟。
7.根据权利要求5所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，在所述步骤(3)中，通入氧气的流量1slm～2slm。
8.根据权利要求5所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，在所述步骤(3)中，通入氮气的流量800sccm～3slm。
9.根据权利要求1所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，在所述步骤(4)中，出舟温度为770～820度。
10.根据权利要求6所述的一种适用于磷扩散石英舟的饱和方法，其特征是，在所述步骤(4)中，出舟温度为780～800度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200821 |
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