CN113206008B - 太阳能电池的扩散方法和太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于太阳能电池技术领域，提供了一种太阳能电池的扩散方法和太阳能电池。太阳能电池的扩散方法包括：将硅片放入扩散设备中进行进舟处理；将硅片进行前氧化处理；将硅片进行沉积处理；其中，沉积时间的范围为：[5min，7min]，通源量的范围为：[300mg/min，350mg/min]；将硅片进行推进处理；其中，推进时间的范围为：[0min，5min]，推进温度的范围为：[870℃，885℃]；将硅片进行后沉积处理；将硅片进行出舟处理。如此，可以提高电池转化效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池的扩散方法和太阳能电池。
背景技术
太阳能电池制造工艺中的核心工艺是扩散，扩散用于形成PN结。然而，现有技术中，电池表面的掺杂浓度较高，复合较严重，导致开路电压偏低。这样，导致电池的光电转化效率较低。基于此，如何提高电池的转化效率，成为了亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供一种太阳能电池的扩散方法和太阳能电池，旨在解决如何提高电池的转化效率的问题。
第一方面，本申请提供一种太阳能电池的扩散方法。太阳能电池的扩散方法包括：
将硅片放入扩散设备中进行进舟处理；
将所述硅片进行前氧化处理；
将所述硅片进行沉积处理；其中，沉积时间的范围为：[5min，7min]，通源量的范围为：[300mg/min，350mg/min]；
将所述硅片进行推进处理；其中，推进时间的范围为：[0min，5min]，推进温度的范围为：[870℃，885℃]；
将所述硅片进行后沉积处理；
将所述硅片进行出舟处理。
可选地，在进行所述前氧化处理时，前氧化的时间的范围为：[4min，8min]，大氧的流量的范围为：[600sccm，1200sccm]。
可选地，在进行所述前氧化处理时，温度的范围为：[750℃，800℃]，大氮的流量的范围为：[2slm，4slm]。
可选地，在进行所述沉积处理时，温度的范围为：[750℃，800℃]，小氮的流量的范围为：[380sccm，420sccm]。
可选地，在进行所述推进处理时，大氮的流量的范围为：[2slm，3slm]。
可选地，在进行所述后沉积处理时，后沉积时间的范围为：[6min，10min]，后沉积温度的范围为：[810℃，830℃]，通源量的范围为：[300mg/min，350mg/min]。
可选地，在进行所述后沉积处理时，小氮的流量的范围为：[380sccm，420sccm]。
可选地，所述硅片为P型晶体硅，所述扩散方法用于对所述硅片进行磷扩散。
可选地，磷源包括三氯氧磷液态源。
第二方面，本申请还提供一种太阳能电池。所述太阳能电池的PN结采用上述任一项所述的方法制作得到。
本申请实施例的太阳能电池的扩散方法和太阳能电池中，由于在进行沉积处理时，沉积时间和通源量较低，故可以降低浅掺区的表面浓度，从而提高电池转化效率。由于在进行推进处理时，推进时间和推进温度较高，故可以增加PN结的结深，从而提高电池转化效率。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的太阳能电池的扩散方法的流程示意图。
具体实施例
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术中，太阳能电池的光电转化效率较低。本申请实施例的太阳能电池的扩散方法中，沉积时间和通源量较低，推进时间和推进温度较高，可以提高电池转化效率。
请参阅图1，本申请实施例提供的太阳能电池的扩散方法包括：
步骤S11：将硅片放入扩散设备中进行进舟处理；
步骤S12：将硅片进行前氧化处理；
步骤S13：将硅片进行沉积处理；其中，沉积时间的范围为：[5min，7min]，通源量的范围为：[300mg/min，350mg/min]；
步骤S14：将硅片进行推进处理；其中，推进时间的范围为：[0min，5min]，推进温度的范围为：[870℃，885℃]；
步骤S15：将硅片进行后沉积处理；
步骤S16：将硅片进行出舟处理。
本申请实施例的太阳能电池的扩散方法中，由于在进行沉积处理时，沉积时间和通源量较低，故可以降低浅掺区的表面浓度，从而提高电池转化效率。由于在进行推进处理时，推进时间和推进温度较高，故可以增加PN结的结深，从而提高电池转化效率。
具体地，在步骤S11之前，可对硅片进行制绒，以得到制绒后的硅片。如此，硅片包括起伏不平的绒面，可以减少反射，增加硅片对太阳光的吸收。进一步地，可在制绒前和/或制绒后清洗硅片，以清除表面的油污和金属杂质，并去除机械损伤层。进一步地，可通过酸制绒或碱制绒。在此不对制绒的具体方式进行限定。
扩散设备包括但不限于扩散管、扩散炉。如此，可根据生产时的具体情况选择具体的扩散设备。在本实施例中，扩散炉选用Centrotherm公司的管式扩散炉，参数的格式也是按照该扩散炉的格式。
在本实施例中，进舟处理的时间的范围可为[760s，840s]，进舟的速度的范围可为[260mm/min，340mm/min]。进舟处理的时间例如为760s、772s、785s、792s、813s、825s、840s。进舟的速度例如为260mm/min、270mm/min、293mm/min、310mm/min、332mm/min、340mm/min。
在本实施例中，在进行前氧化处理之前，可先进行加热或抽真空处理。在进行加热或抽真空处理时，温度的范围为：[750℃，800℃]，大氮的流量的范围为：[2slm，4slm]。温度例如为750℃、752℃、761℃、775℃、782min、793℃、800℃。大氮的流量例如为2slm、2.5slm、3slm、4slm。请注意，大氮指纯氮气。如此，加热处理可以使得扩散设备的温度升到扩散所需的温度。而抽真空处理可以排出扩散设备里的杂质气体，避免杂质气体对扩散产生不利影响。
在本实施例中，在加热或抽真空处理之后，在进行前氧化处理之前，可进行恒温处理。在进行恒温处理时，时间的范围为：[0.5min，1.5min]，温度的范围为：[750℃，800℃]，大氮的流量的范围为：[2slm，4slm]，大氧的流量的范围为：[500sccm，700sccm]。时间例如为0.5min、0.55min、0.67min、0.74min、0.84min、0.93min、1.12min、1.24min、1.36min、1.42min、1.5min。温度例如为750℃、752℃、761℃、775℃、782min、793℃、800℃。大氮的流量例如为2slm、2.5slm、3slm、4slm。大氧的流量例如为500sccm、550sccm、578sccm、600sccm、632sccm、700sccm。
在本实施例中，在进行前氧化处理时，前氧化时间的范围为：[4min，8min]，大氧的流量的范围为：[600sccm，1200sccm]。前氧化时间例如为4min、4.1min、5min、5.2min、6.5min、7.8min、8min。大氧的流量例如为600sccm、608sccm、675sccm、720sccm、851sccm、932sccm、1000sccm、1150sccm、1200sccm。
如此，可以改善方阻，从而改善扩散的均匀性。可以理解，在方阻较高时，扩散的均匀性难以保证。而且，方阻越高，均匀性越差。例如，在方阻为100Ω时，均匀性会有20％的波动；在方阻为200Ω时，均匀性会有40％的波动。因此，在本实施例可通过降低方阻，来改善均匀性。而且，对硅片进行前氧化处理可以在硅片的表面形成氧化层，保护硅片。同时，氧化层可减慢扩散的速度，从而改善均匀性。
在本实施例中，在进行前氧化处理时，温度的范围为：[750℃，800℃]，大氮的流量的范围为：[2slm，4slm]。温度例如为750℃、752℃、761℃、775℃、782min、793℃、800℃。大氮的流量例如为2slm、2.5slm、3slm、4slm。
在本实施例中，硅片为P型晶体硅，扩散方法用于对所述硅片进行磷扩散。进一步地，磷源包括三氯氧磷POCl3液态源。如此，使得POCl3被分解产生的五氧化二磷P2O5作为杂质源又与硅作用，生成二氧化硅SIO2和磷P。
在本实施例中，在进行沉积处理时，可在扩散设备内通入氧气O2和氮气N2。氮气N2作为保护气体，将三氯氧磷POCl3吹入扩散设备，使得三氯氧磷POCl3在扩散设备内均匀分布。氧气O2用于与三氯氧磷POCl3反应以生成五氧化二磷P2O5。五氧化二磷P2O5作为杂质源又与硅作用，生成二氧化硅SIO2和磷P。如此，可以实现在硅片上沉积磷。
具体地，在进行沉积处理时，温度的范围为：[750℃，800℃]，小氮的流量的范围为：[380sccm，420sccm]。温度例如为750℃、752℃、761℃、775℃、782min、793℃、800℃。小氮的流量例如为380sccm、383sccm、392sccm、400sccm、405sccm、411sccm、420sccm。请注意，小氮指扩散氮，即使用小量氮气携带磷源进入扩散设备。
如此，为磷源的化学反应提供合适的温度，可以提高沉积的效率和效果。而且，小氮的流量处于前述范围，可以将磷源顺利地带入扩散设备，并使得磷源在扩散设备中均匀分布，从而均匀地沉积在硅片上。
在本实施例中，在进行推进处理时，大氮的流量的范围为：[2slm，3slm]。大氮的流量例如为2slm、2.2slm、2.5slm、2.9slm、3slm。如此，在不通入磷源的情况下，使得在沉积步骤中沉积的磷进一步向硅片内部扩散，可以增加PN结的结深，从而提高太阳能电池的光电转换效率。
在本实施例中，在进行后沉积处理时，后沉积的时间的范围为：[6min，10min]，后沉积的温度的范围为：[810℃，830℃]，通源量的范围为：[300mg/min，350mg/min]。如此，可以提高重掺区的磷浓度，改善接触。可以理解，此处的通源量是指通入磷源的量。后沉积的磷处于硅片表面，在制作选择性发射极(Selective emitter，SE)时形成重掺区。
具体地，后沉积的时间例如为6min、6.3min、7.2min、8min、8.6min、9.2min、10min。后沉积的温度例如为810℃、811℃、817℃、822℃、829℃、830℃。后沉积的通源量例如为300mg/min、310mg/min、314mg/min、325mg/min、332mg/min、348mg/min、350mg/min。
在本实施例中，在进行后沉积处理时，小氮的流量的范围为：[380sccm，420sccm]。小氮的流量例如为380sccm、383sccm、392sccm、400sccm、405sccm、411sccm、420sccm。如此，可以将磷源顺利地带入扩散设备，并使得磷源在扩散设备中均匀分布，从而均匀地沉积在硅片上。
在本实施例中，出舟处理的时间的范围可为[760s，840s]，出舟的速度的范围可为[260mm/min，340mm/min]。出舟处理的时间例如为760s、772s、785s、792s、813s、825s、840s。出舟的速度例如为260mm/min、270mm/min、293mm/min、310mm/min、332mm/min、340mm/min。如此，使得出舟的时间和速度处理合理范围，避免时间过短、速度过快而导致硅片损伤，也可以避免时间过长、速度过慢而导致效率较低。
在本实施例中，可在出舟前对硅片进行降温处理，从而防止硅片因温度的急剧变化而损伤。
在一个例子中，应用本申请的太阳能电池的扩散方法，各项参数如下表1所示，对应的方阻均匀性如下表2所示。
表1
| 步骤 | 时间(min) | 温度(℃) | 大氮(slm) | 小氮(sccm) | 通源量(mg/min) | 大氧(sccm) |
| 加热/抽真空 | 775 | 3 | 0 | |||
| 恒温 | 1 | 775 | 3 | 600 | ||
| 前氧化 | 5 | 775 | 3 | 1000 | ||
| 沉积 | 6.5 | 775 | 400 | 340 | ||
| 推进 | 5 | 875 | 2.5 | |||
| 后沉积 | 8 | 817 | 400 | 350 |
表2
在另一个例子中，应用常规的扩散方法，各项参数如下表3所示，对应的方阻均匀性如下表4所示。
表3
表4
应用了本申请工艺所制造的电池的光电转换效率，和应用了常规工艺所制造的电池的光电转换效率，对比如下表5所示。
表5
通过表1-表5的对比数据可以看出，本申请改善了太阳能电池制造中的扩散方法，方阻的不均匀程度下降了，对PN结的深度和表面浓度有很好的控制，平均光电转换效率提升了。可见本发明对于提高扩散方阻均匀性和光电转换效率都有很大效果。
综合以上，本申请提出一种太阳能电池的扩散方法，可以明显提高硅片的光电转换效率，同时提高扩散的均匀性。同时，可通过减少抽真空时间及进出舟速度，缩短工艺时间，保证生产效率不受到太大影响。
本申请实施例提供的太阳能电池，采用上述任一项的方法制作得到。
例如采用下列方法制作得到：
步骤S11：将制绒后的硅片放入扩散设备中进行进舟处理；
步骤S12：将硅片进行前氧化处理；
步骤S13：将硅片进行沉积处理；其中，沉积时间的范围为：[5min，7min]，通源量的范围为：[300mg/min，350mg/min]；
步骤S14：将硅片进行推进处理；其中，推进时间的范围为：[0min，5min]，推进温度的范围为：[870℃，885℃]；
步骤S15：将硅片进行后沉积处理；
步骤S16：将硅片进行出舟处理。
本申请实施例的太阳能电池，由于在进行沉积处理时，沉积时间和通源量较低，故可以降低浅掺区的表面浓度，从而提高电池转化效率。由于在进行推进处理时，推进时间和推进温度较高，故可以增加PN结的结深，从而提高电池转化效率。
请注意，关于太阳能电池的解释和说明请参照前文关于太阳能电池的扩散方法的解释和说明，为避免冗余，在此不再赘述。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种太阳能电池的扩散方法，其特征在于，按照先后顺序包括以下步骤：
将硅片放入扩散设备中进行进舟处理；
将所述硅片进行恒温处理，恒温处理的时间范围为[0.5min，1.5min]，温度的范围为：[750℃，775℃]；
将所述硅片进行前氧化处理；
将所述硅片进行沉积处理；其中，沉积时间的范围为：[5min，7min]，通源量的范围为：[300mg/min，350mg/min]；
将所述硅片进行推进处理；其中，推进时间的范围为：[0min，5min]，推进温度的范围为：[870℃，885℃]，大氮的流量的范围为：[2slm，3slm]；
将所述硅片进行后沉积处理；
将所述硅片进行出舟处理。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的扩散方法，其特征在于，在进行所述前氧化处理时，前氧化的时间的范围为：[4min，8min]，大氧的流量的范围为：[600sccm，1200sccm]。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的扩散方法，其特征在于，在进行所述前氧化处理时，温度的范围为：[750℃，800℃]，大氮的流量的范围为：[2slm，4slm]。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的扩散方法，其特征在于，在进行所述沉积处理时，温度的范围为：[750℃，800℃]，小氮的流量的范围为：[380sccm，420sccm]。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的扩散方法，其特征在于，在进行所述后沉积处理时，后沉积时间的范围为：[6min，10min]，后沉积温度的范围为：[810℃，830℃]，通源量的范围为：[300mg/min，350mg/min]。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池的扩散方法，其特征在于，在进行所述后沉积处理时，小氮的流量的范围为：[380sccm，420sccm]。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池的扩散方法，其特征在于，所述硅片为P型晶体硅，所述扩散方法用于对所述硅片进行磷扩散。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池的扩散方法，其特征在于，磷源包括三氯氧磷液态源。
9.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的PN结采用权利要求1～8任一项所述的方法制作得到。
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