CN113078236A - 一种大尺寸硅片热氧工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大尺寸硅片热氧工艺，包括以下步骤，在氧化炉待机时，设定炉口至炉尾的待机温度；进舟后，进行升温；进行稳定温度，便于硅片氧化；进行硅片氧化，形成氧化层；降温出炉。本发明的有益效果是应用于硅片的氧化时使用，对硅片进行氧化，减少硅片中心与边缘温差，改善氧化时温度差异，提高表面钝化效果，提高电池片转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池制备技术领域，尤其是涉及一种大尺寸硅片热氧工艺。
背景技术
目前，太阳能电池片制造业中，热氧为制作SIO2层，主要为表面钝化及抗PID。大尺寸的硅片大大降低了电池制造的成本，但管式热处理随着硅片尺寸的增大，制作过程中均匀性不可控，表面度化效果不好，电池片转换效率低。
发明内容
鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种大尺寸硅片热氧工艺，应用于硅片的氧化时使用，对硅片进行氧化，减少硅片中心与边缘温差，改善氧化时温度差异，提高表面钝化效果，提高电池片转换效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大尺寸硅片热氧工艺，包括以下步骤，
在氧化炉待机时，设定炉口至炉尾的待机温度；
进舟后，进行升温；
进行稳定温度，便于硅片氧化；
进行硅片氧化，形成氧化层；
降温出炉。
进一步的，设定炉口至炉尾的待机温度步骤中，设定炉口至炉尾的各个温区间的温度，各个温区间包括沿着从炉口至炉尾依次设置的第一温区间、第二温区间、第三温区间、第四温区间和第五温区间。
进一步的，第一温区间设定的温度为790-810℃，第二温区间设定的温度为770-790℃，第三温区间设定的温度为740-760℃，第四温区间设定的温度为710-730℃，第五温区间设定的温度为690-710℃。
进一步的，进行升温步骤中，将氧化炉温度升温至氧化温度，并通入氮气，设定升温时间。
进一步的，进行升温步骤中，氧化温度为700-740℃，升温时间为8-12min，氮气流量为8-12slm。
进一步的，进行稳定温度步骤中，按照氧化温度维持氧化炉温度，并通入氮气，设定维持时间。
进一步的，进行稳定温度步骤中，氮气流量为8-12slm，维持时间为1-3min。
进一步的，进行硅片氧化步骤中，按照氧化温度维持氧化炉温度，并通入氮气和氧气，设定氧化时间。
进一步的，进行硅片氧化步骤中，氮气流量为7-9slm，氧气流量为1-3slm，氧化时间为10-15min。
进一步的，降温出炉步骤中，将氧化炉温度降低至出炉温度，进行出舟，出炉温度为680-720℃。
由于采用上述技术方案，在氧化炉待机时设定炉管各个温区间的待机温度，减少炉温各个温区间的差异，减少硅片中心与边缘的温差，并进行温度维持，便于对硅片进行氧化，氧化时的温度差异小，硅片氧化均匀性好，氧化膜层均匀，提高表面钝化效果，减少硅片之间的差异，提高电池片转化效率。
附图说明
图1是现有技术中进出舟时各温区间温度差异示意图；
图2是本发明一实施例的进出舟时各温区间温度差异示意图。
图中：
1、碳化硅桨 2、炉门 3、硅片
4、石英舟 5、各温区间温度 6、氧化炉管
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
图1示出了本发明的一实施例的示意图，本实施例涉及一种大尺寸硅片热氧工艺，用于对硅片制作二氧化硅层，进行表面钝化及抗PID，在进行氧化初始时，设定氧化炉的炉口至炉尾的待机温度，减少大尺寸中心与边缘温差，提高硅片的氧化均匀性，减少氧化时温度差异，氧化膜层均匀，提高表面钝化效果，提升电池片转换效率。
一种大尺寸硅片热氧工艺，包括以下步骤，
在氧化炉待机时，设定炉口至炉尾的待机温度：在该设定炉口至炉尾的待机温度步骤中，设定炉口至炉尾的各个温区间的温度，由于氧化炉炉门的打开与关闭导致炉口的温度降温较快，为减少整个氧化炉炉管各个温区间的温度差异，减少硅片中心与边缘的温差，设定炉口至炉尾的各个温区间的温度，该各个温区间包括沿着从炉口至炉尾依次设置的第一温区间、第二温区间、第三温区间、第四温区间和第五温区间，其中，第一温区间设定的温度为790-810℃，第二温区间设定的温度为770-790℃，第三温区间设定的温度为740-760℃，第四温区间设定的温度为710-730℃，第五温区间设定的温度为690-710℃，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
进出舟：当氧化炉各个温区间的温度达到设定温度后，打开氧化炉炉门，碳化硅桨将装载大尺寸硅片放入氧化炉中，放置完毕后，关闭氧化炉炉门。
进舟后，进行升温：在该进行升温步骤中，将氧化炉温度升温至氧化温度，并通入氮气，设定升温时间，由于在待机时设定了氧化炉炉管内各个温区间的温度，氧化炉的炉管在待机时具有温度，进行升温时，可以快速将氧化炉温度升至氧化温度，各个温区间的温差小，升温时间缩短，降低了能耗。氮气的通入，将氧化炉中的空气排出，便于对硅片进行氧化。
在该进行升温步骤中，氧化温度为700-740℃，升温时间为8-12min，氮气流量为8-12slm，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
进行稳定温度，便于硅片氧化：进行稳定温度步骤中，按照氧化温度维持氧化炉温度，并通入氮气，设定维持时间，为后续氧化提供稳定的氛围。氮气的通入，将氧化炉中的空气排出，便于对硅片进行氧化。
在该稳定温度步骤中，氮气流量为8-12slm，维持时间为1-3min，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
进行硅片氧化，形成氧化层：在该进行硅片氧化步骤中，按照氧化温度维持氧化炉温度，并通入氮气和氧气，设定氧化时间，进行硅片的氧化，在硅片表面形成氧化膜层，进行表面钝化及抗PID。
在该进行硅片氧化步骤中，氮气流量为7-9slm，氧气流量为1-3slm，氧化时间为10-15min，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
降温出炉：在该降温出炉步骤中，将氧化炉温度降低至出炉温度，进行出舟，完成硅片氧化，该出炉温度为680-720℃，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
将刻蚀后的硅片3装载在石英舟4上，并通过碳化硅桨1放置到氧化炉6，送入时，炉管6炉门2为打开状态，故第一温区间zone1急速降温，呈一个递减趋势在降温。如图1和2所示，在现有技术中，氧化炉的各个温区间5的温度全部设定为720℃，则进出舟时各温区间温度如下表：
| 温区间 | 第一温区间 | 第二温区间 | 第三温区间 | 第四温区间 | 第五温区间 |
| 温度 | 606℃ | 628℃ | 668℃ | 705℃ | 718℃ |
由上表可以知道，第一温区间zone1与第五温区间zone5差异将近100℃，硅片片间温度差异大，硅片在氧化均匀性不好。
采用上述大尺寸硅片热氧工艺，设定待机温度炉口到炉尾的待机温度，设定第一温区间的温度为800℃，第二温区间的温度为780℃，第三温区间的温度为750℃，第四温区间的温度为720℃，第五温区间的温度为700℃，则在进出舟时各温区间的温度如下表：
| 温区间 | 第一温区间 | 第二温区间 | 第三温区间 | 第四温区间 | 第五温区间 |
| 温度 | 686℃ | 683℃ | 695℃ | 703℃ | 705℃ |
温度差缩小至20℃，后续氧化时硅片片间温度差得到改善，制膜均匀性好，提升了整个钝化效果。
现有的热氧工艺氧化的硅片，电池片的转换效率是21.83％，在本实施例中，电池片的转换效率是21.85％，提升整体电池片转换效率0.02％。
下面以三个实施例进行具体说明。
实施例一
在氧化炉待机时，设定炉口至炉尾的待机温度，沿着氧化炉的炉口至炉尾，依次设定第一温区间、第二温区间、第三温区间、第四温区间和第五温区间的温度，设定第一温区间的温度为790℃，设定第二温区间的温度为770℃，设定第三温区间的温度为750℃，设定第四温区间的温度为710℃，设定第五温区间的温度为690℃，进行氧化炉加热，将氧化炉的由炉口至炉尾各个温区间的温度达到设定的待机温度。
进出舟：当氧化炉各个温区间的温度达到设定温度后，打开氧化炉炉门，碳化硅桨将装载大尺寸硅片的石英舟放入氧化炉中，放置完毕后，关闭氧化炉炉门。
进舟后，进行升温，将氧化炉的温度升至氧化温度，该氧化温度为700℃，并通入氮气，该氮气的流量为8slm，升温时间为8min，使得氧化炉温度达到氧化温度，为后续氧化做准备。
进行稳定温度，便于硅片氧化，按照氧化温度进行氧化炉温度的维持，同时通入氮气，氮气的流量为8slm，维持时间为1min，为后续氧化提供稳定的范围。
进行硅片氧化，形成氧化层，将扩散炉的温度维持在氧化温度，并通入氮气和氧气，氮气的流量为7slm，氧气的流量为1slm，并进行维持，设定氧化时间，进行氧化，氧化时间为10min。
降温出炉，硅片氧化后，进行氧化炉降温，将氧化炉的温度下降至680℃，出舟，将硅片从氧化炉中取出，完成氧化。
实施例二
在氧化炉待机时，设定炉口至炉尾的待机温度，沿着氧化炉的炉口至炉尾，依次设定第一温区间、第二温区间、第三温区间、第四温区间和第五温区间的温度，设定第一温区间的温度为810℃，设定第二温区间的温度为790℃，设定第三温区间的温度为760℃，设定第四温区间的温度为730℃，设定第五温区间的温度为710℃，进行氧化炉加热，将氧化炉的由炉口至炉尾各个温区间的温度达到设定的待机温度。
进出舟：当氧化炉各个温区间的温度达到设定温度后，打开氧化炉炉门，碳化硅桨将装载大尺寸硅片的石英舟放入氧化炉中，放置完毕后，关闭氧化炉炉门。
进舟后，进行升温，将氧化炉的温度升至氧化温度，该氧化温度为740℃，并通入氮气，该氮气的流量为12slm，升温时间为12min，使得氧化炉温度达到氧化温度，为后续氧化做准备。
进行稳定温度，便于硅片氧化，按照氧化温度进行氧化炉温度的维持，同时通入氮气，氮气的流量为12slm，维持时间为3min，为后续氧化提供稳定的范围。
进行硅片氧化，形成氧化层，将扩散炉的温度维持在氧化温度，并通入氮气和氧气，氮气的流量为9slm，氧气的流量为3slm，并进行维持，设定氧化时间，进行氧化，氧化时间为15min。
降温出炉，硅片氧化后，进行氧化炉降温，将氧化炉的温度下降至720℃，出舟，将硅片从氧化炉中取出，完成氧化。
实施例三
在氧化炉待机时，设定炉口至炉尾的待机温度，沿着氧化炉的炉口至炉尾，依次设定第一温区间、第二温区间、第三温区间、第四温区间和第五温区间的温度，设定第一温区间的温度为800℃，设定第二温区间的温度为780℃，设定第三温区间的温度为750℃，设定第四温区间的温度为720℃，设定第五温区间的温度为700℃，进行氧化炉加热，将氧化炉的由炉口至炉尾各个温区间的温度达到设定的待机温度。
进出舟：当氧化炉各个温区间的温度达到设定温度后，打开氧化炉炉门，碳化硅桨将装载大尺寸硅片的石英舟放入氧化炉中，放置完毕后，关闭氧化炉炉门。
进舟后，进行升温，将氧化炉的温度升至氧化温度，该氧化温度为720℃，并通入氮气，该氮气的流量为10slm，升温时间为10min，使得氧化炉温度达到氧化温度，为后续氧化做准备。
进行稳定温度，便于硅片氧化，按照氧化温度进行氧化炉温度的维持，同时通入氮气，氮气的流量为10slm，维持时间为2min，为后续氧化提供稳定的范围。
进行硅片氧化，形成氧化层，将扩散炉的温度维持在氧化温度，并通入氮气和氧气，氮气的流量为8slm，氧气的流量为2slm，并进行维持，设定氧化时间，进行氧化，氧化时间为13min。
降温出炉，硅片氧化后，进行氧化炉降温，将氧化炉的温度下降至700℃，出舟，将硅片从氧化炉中取出，完成氧化。
由于采用上述技术方案，在氧化炉待机时设定炉管各个温区间的待机温度，减少炉温各个温区间的差异，减少硅片中心与边缘的温差，并进行温度维持，便于对硅片进行氧化，氧化时的温度差异小，硅片氧化均匀性好，氧化膜层均匀，提高表面钝化效果，减少硅片之间的差异，提高电池片转化效率。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：包括以下步骤，
在氧化炉待机时，设定炉口至炉尾的待机温度；
进舟后，进行升温；
进行稳定温度，便于硅片氧化；
进行硅片氧化，形成氧化层；
降温出炉。
2.根据权利要求1所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述设定炉口至炉尾的待机温度步骤中，设定炉口至炉尾的各个温区间的温度，所述各个温区间包括沿着从炉口至炉尾依次设置的第一温区间、第二温区间、第三温区间、第四温区间和第五温区间。
3.根据权利要求2所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述第一温区间设定的温度为790-810℃，所述第二温区间设定的温度为770-790℃，所述第三温区间设定的温度为740-760℃，所述第四温区间设定的温度为710-730℃，所述第五温区间设定的温度为690-710℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述进行升温步骤中，将氧化炉温度升温至氧化温度，并通入氮气，设定升温时间。
5.根据权利要求4所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述进行升温步骤中，所述氧化温度为700-740℃，所述升温时间为8-12min，所述氮气流量为8-12slm。
6.根据权利要求5所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述进行稳定温度步骤中，按照所述氧化温度维持所述氧化炉温度，并通入氮气，设定维持时间。
7.根据权利要求6所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述进行稳定温度步骤中，所述氮气流量为8-12slm，所述维持时间为1-3min。
8.根据权利要求5-7任一项所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述进行硅片氧化步骤中，按照所述氧化温度维持所述氧化炉温度，并通入氮气和氧气，设定氧化时间。
9.根据权利要求8所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述进行硅片氧化步骤中，所述氮气流量为7-9slm，所述氧气流量为1-3slm，所述氧化时间为10-15min。
10.根据权利要求9所述的大尺寸硅片热氧工艺，其特征在于：所述降温出炉步骤中，将所述氧化炉温度降低至出炉温度，进行出舟，所述出炉温度为680-720℃。
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