CN113851556A - 单晶perc电池及其扩散方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了单晶PERC电池及其扩散方法，包括如下步骤：S1：第一次预沉积，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气进行第一次预沉积，流量为1001‑1200sccm，氧气流量为500‑700sccm，时间为200‑450s，温度750℃‑800℃；S2：温度升至800℃‑900℃，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为400‑600sccm，氧气流量为80‑600sccm；时间为500‑800s；S4：炉内进行降温处理；本发明提供的单晶PERC电池及其扩散方法，通过在第一次预沉积的步骤中增加三氯氧磷的通入量，即在规定的时间内能够提高扩散表面浓度，加厚硅片表面的磷硅玻璃，从而对硅片内部PN结起到一定的保护作用，可消除PN结表面的皮带印，有效的保护硅片内部的PN结，提高单晶PERC电池的生产质量。

Description

单晶PERC电池及其扩散方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及单晶PERC电池 及其扩散方法。
背景技术
单晶PERC电池转换效率高，且相对成本低，为进一步降低 PERC电池的衰减问题，在进行生产单晶PERC电池PN结的过程 中，通过掺镓电池片替代掺硼电池片，能够降低PERC电池的衰 减率。在具体制造PERC电池PN结的过程中，掺镓电池片对制造 环境要求高于掺硼电池片。
现有技术的不足之处在于：在实际加工发现，在切换掺镓片 时会出现批量刻蚀下料皮带印，从而导致对单晶PERC电池的PN 结的损坏，影响其使用效率，为此，现有技术中，整体的更换皮 带材质的方法进行消除皮带印，但是效果并不明显，仍然存在皮 带印。
发明内容
本发明的目的是提供单晶PERC电池及其扩散方法，以解决现有 技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种单晶PERC电池扩散方法，包括如下步骤：
S1：第一次预沉积，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气进行第 一次预沉积，流量为1001-1200sccm，氧气流量为500-700sccm， 时间为200-450s，温度750-800℃；
S2：温度升至800-900℃，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气， 携带三氯氧磷的氮气流量为400-600sccm，氧气流量为80-600sccm； 时间为500-800s；S1中，通入1001-1200sccm的携带三氯氧磷的 氮气，使得硅片表面磷硅玻璃加厚，由于硅片表面磷硅玻璃加厚、 硅片表面磷的浓度变大，从而会导致电池片方阻减小，因此在S2 的高温推进步骤中，将温度控制在840-860℃内，能够有效的控制 方阻在150±20Ω内；
S4：炉内进行降温处理。
作为优选，第一次预沉积持续时间为350-450s：优选的，本 发明中，将第一次预沉积持续时间为350-450s，更能够将磷硅玻 璃厚度加厚，以消除PN结表面的皮带印。
作为优选，在步骤S1之前还包括S0，S0：通入氧气，流量为 600-1000sccm，持续时间为200-220s，在硅片表面形成第一SiO2层；在沉积前通入氧气，使得在硅片表面形成一层SiO2层，可以 作为保护层，减少后续高温扩散对硅片表面的损伤，提高PN结的 形成质量。
作为优选，步骤S2中：温度升至840-860℃，通入携带三氯 氧磷的氮气流量为400-600sccm，氧气流量为100-400sccm；时间 为500-800s：
作为优选，步骤S2之后还包括：
S3：扩散温度保持840-860℃，氮气流量保持1800sccm，通 入携带三氯氧磷的氮气，流量为400-600sccm，氧气流量为 100-400sccm，时间100-140s。
作为优选，S3：扩散温度保持840-860℃，氮气流量保持 1800sccm，停止通入携带三氯氧磷的氮气，通入氧气流量为 100-400sccm，时间100-140s，在表面形成SiO2保护层；本步骤中， 在停止通入携带三氯氧磷的氮气后，将通入氧气的流量控制在 100-400sccm内，时间100-140s，能后在表面形成SiO2保护层， 可以防止沉积气体对硅或者PN结表面的损伤。
作为优选，S4中：炉管降温至740-760℃，炉内氮气流量保持 在2000sccm，停止通入携带三氯氧磷的氮气和氧气，持续时间为 8-10min。
作为优选，步骤S4之后还包括：
S5：沉积步，在炉管温度降低至740-760℃后，通入携带三氯 氧磷的氮气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为800-1000sccm， 氧气流量为500-700sccm。
一种单晶PERC电池，由上述任一项的单晶PERC电池扩散 方法制备而成。
在上述技术方案中，本发明提供的单晶PERC电池及其扩散 方法具备的有益效果：
1.本发明通过在第一次预沉积的步骤中增加三氯氧磷的通入 量，即在规定的时间内能够提高扩散表面浓度，加厚硅片表面的 磷硅玻璃，从而对硅片内部PN结起到一定的保护作用，且消除了 PN结表面的皮带印，有效的保护硅片内部的PN结，提高单晶 PERC电池的生产质量。
2.本发明通过在第一次预沉积之前通入600-1000sccm的氧气， 能够在硅片表面形成第一SiO2层，硅片表面能够形成微薄的第一 SiO2层，可以作为保护层，减少后续高温扩散对硅片表面的损伤， 提高PN结的形成质量。
3.本发明高温推进步，将扩散温度设置840-860℃之间，能够 使得对应的方块电阻值为保持在130-170Ω之间，即在增加硅片表 面磷硅玻璃的形成厚度一消除皮带印的同时，通过对高温推进的 温度控制，将对应的方块电阻控制在可用范围内，能够提高电池 的转换效率，且在恒温推进的步骤中通入100-400sccm的氧气，使 得硅片表面形成SiO2层，能够有效的保护硅片表面结构，使得PN 结形成深度在可控范围内，且能够防止沉积气体对硅或者PN结表 面的损伤。
应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和 说明性的，而不是用于限制本公开。
本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概 述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
具体实施方式
为使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公 开的实施例，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描 述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本 公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有 其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公 开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用 的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或 者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除 其他元件或者物件。
下面结合具体实施例对本发明中提供的单晶PERC电池及其 扩散方法座具体说明：
本发明提供的单晶PERC电池及其扩散方法，对比例4中的方法 除表1中的参数不同外，扩散方法均与其他实施例相同；
本发明采用三氯氧磷(POCl3)液态源扩散方法，在硅片表面形 成N型层，通入携带三氯氧磷的氮气，氮气在此系统中不参入反应； 只是惰性介质。
实施例一
单晶PERC电池及其扩散方法，采用如下步骤进行：
S1：第一次预沉积，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气进行第一次 预沉积，流量为1001-1200sccm，氧气流量为500-700sccm，时间为 200-450s，温度750-800℃；
优选的，本实施例中，通入携带三氯氧磷的氮气的流量可为 1001sccm、1050sccm、1100sccm、1150sccm、1200sccm等，通入 氧气的流量控制在500-700sccm之间，时间为200-450s，温度 750-800℃，即通过通入流量为1001-1200sccm携带三氯氧磷的氮 气，使得第一次预沉积中，加大硅片表面磷硅玻璃的厚度，如表1 中所示，实施例1相对于对比例4中，可消除PN结表面的皮带印， 有效的保护硅片内部的PN结，提高单晶PERC电池的生产质量。
S2：高温推进：温度升至800-900℃，通入携带三氯氧磷的氮 气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为400-600sccm，氧气流量为 80-600sccm；时间为500-800s。
S3：恒温推进：扩散温度保持800-900℃，氮气流量保持 1800sccm，持续通入携带三氯氧磷的氮气，流量为400-600sccm， 氧气流量为80-600sccm。
S4：炉管降温至740-760℃，炉内氮气流量保持在2000sccm， 停止通入携带三氯氧磷的氮气和氧气，持续时间为8-10min。
S5：沉积步，在炉管温度降低至740-760℃后，通入携带三氯 氧磷的氮气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为800-1000sccm， 氧气流量为500-700sccm。
更为优选的，本实施例中，在第一次预沉积之前设置步骤S0， S0中：通入600-1000sccm的氧气，持续时间为200-220s，在硅片 表面形成第一SiO2层，优选的，S0中通入氧气的流量为可为 600sccm、700sccm、750sccm，800sccm、1000sccm等，在硅片表 面形成第一SiO2层，硅片表面能够形成微薄的第一SiO2层，即与 实施例一、实施例二以及实施例三相比，即在步骤第一次预沉积 之前通入少量的氧气，可以作为保护层，减少后续高温扩散对硅 片表面的损伤，提高PN结的形成质量。
实施例二；
S1：第一次预沉积，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气进行第 一次预沉积，流量为1001-1200sccm，氧气流量为500-700sccm， 时间为200-450s，温度750-800℃。
S2：高温推进：温度升至840-860℃，通入携带三氯氧磷的氮 气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为400-600sccm，氧气流量为 80-600sccm；时间为500-800s，使表面生成第二SiO2层。
S3：恒温推进：扩散温度保持840-860℃，氮气流量保持 1800sccm，持续通入携带三氯氧磷的氮气，流量为400-600sccm， 氧气流量为80-600sccm；
具体的，在实施例一中的S1中，通入1001-1200sccm的携带 三氯氧磷的氮气，使得硅片表面磷硅玻璃加厚，消除PN结表面的 皮带印，由于硅片表面磷硅玻璃加厚、硅片表面磷的浓度变大， 会导致电池片方阻减小，影响电池转换效率，因此，优选的，本 实施例中，在步骤S2中的高温推进步中：可将S2中的高温推进 的扩散温度可设置为840℃、850℃以及860℃，如表一中所示， 实施例2相对对比例4以及实施例一中的方块电阻来说，能够将 对应的方块电阻值为保持在130-170Ω之间，即在增加硅片表面磷 硅玻璃的形成厚度一消除皮带印的同时，通过对高温推进的温度 控制，能够将对应的方块电阻控制在可用范围内，能够提高电池 的转换效率，结合实对比例四以及实施例一可知，本实施例中， 在增加硅片表面磷硅玻璃厚度，消除皮带印的情况下，通过高温 推进的扩散温度提升840-860℃之间，能够使得对应的方块电阻控 制在可用范围内，提高电池的转换效率。
S4：炉管降温至740-760℃，炉内氮气流量保持在2000sccm， 停止通入携带三氯氧磷的氮气和氧气，持续时间为8-10min。
S5：沉积步，沉积步，在炉管温度降低至740-760℃后，通入 携带三氯氧磷的氮气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为 800-1000sccm，氧气流量为500-700sccm。
优选的，本实施例中，第一次预沉积之前通入600-1000sccm 的氧气，持续时间为200-220s，在硅片表面形成第一SiO2层，优 选的，S0中通入氧气的流量为可为600sccm、700sccm、750sccm， 800sccm、1000sccm等，在硅片表面形成第一SiO2层，硅片表面 能够形成微薄的第一SiO2层，即与实施例一、实施例二以及实施 例三相比，即在步骤第一次预沉积之前通入少量的氧气，可以作 为保护层，减少后续高温扩散对硅片表面的损伤，提高PN结的形 成质量。
实施例三；
S0：通入氧气，流量为600-1000sccm，持续时间为200-220s， 在硅片表面形成第一SiO2层。
本实施例中，在步骤第一次预沉积之前通入600-1000sccm的 氧气，优选的，本实施例中，S0中通入氧气的流量为可为600sccm、 700sccm、750sccm、800sccm、1000sccm等，在硅片表面形成第 一SiO2层，硅片表面能够形成微薄的第一SiO2层，即与实施例一、 实施例二以及实施例三相比，即在步骤第一次预沉积之前通入少 量的氧气，可以作为保护层，减少后续高温扩散对硅片表面的损 伤，提高PN结的形成质量。
S1：第一次预沉积，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气进行第 一次预沉积，流量为1001-1200sccm，氧气流量为500-700sccm， 时间为200-450s，温度750-800℃。
S2：高温推进：温度升至840-860℃，通入携带三氯氧磷的氮 气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为400-600sccm，氧气流量为 100-400sccm；时间为500-800s，使表面生成第二SiO2层。
S3：恒温推进：扩散温度保持840-860℃，氮气流量保持 1800sccm，持续通入携带三氯氧磷的氮气，流量为400-600sccm， 氧气流量为100-400sccm；
更为优选的，本实施例中，S2中高温推进步骤中的氧气流量 可为100sccm、200sccm、300sccm以及400sccm等，通过在高温 推进步中，氧气通入量控制在100sccm到400sccm之间，即相对 实施例一、实施例二、施例三、以及对比例4可知，本实施例中， 在增加硅片表面磷硅玻璃厚度，消除皮带印，以及通过控制温度， 使得对应的方块电阻控制在可用范围内，提高电池的转换效率的 情况下，在高温推进的步骤中通入100-400sccm的氧气，使得硅片 表面形成微薄的SiO2层，有效的保护硅片表面结构，使得PN结 形成深度在可控范围内，且能够防止沉积气体对硅或者PN结表面 的损伤。
S4：炉管降温至740-760℃，炉内氮气流量保持在2000sccm， 停止通入携带三氯氧磷的氮气和氧气，持续时间为8-10min。
S5：沉积步，沉积步，在炉管温度降低至740-760℃后，通入 携带三氯氧磷的氮气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为 800-1000sccm，氧气流量为500-700sccm；
本发明中提供的单晶PERC电池带的扩散方法中，通入流量 为1001-1200sccm的携带三氯氧磷的氮气，使得第一次预沉积中， 加大硅片表面磷硅玻璃的厚度，可消除PN结表面的皮带印，有效 的保护硅片内部的PN结，提高单晶PERC电池的生产质量；
在步骤第一次预沉积之前通入600-1000sccm的氧气，持续时 间为200-220s，硅片表面能够形成微薄的第一SiO2层，即在步骤 第一次预沉积之前通入少量的氧气，可以作为保护层，减少后续 高温扩散对硅片表面的损伤，提高PN结的形成质量；且在高温推 进步中：可将S2中的高温推进的扩散温度设置在840℃到860℃ 之间，能够将对应的方块电阻值为保持在130-170Ω之间，即克服 了在消除PN结表面的皮带印时，硅片表面磷硅玻璃加厚、硅片表 面磷的浓度变大，会导致电池片方阻减小，影响电池转换效率的 问题，即在增加硅片表面磷硅玻璃的形成厚度一消除皮带印的同 时，通过对高温推进的温度控制，能够将对应的方块电阻控制在 可用范围内，能够提高电池的转换效率，结合实对比例四以及实 施例一可知，本实施例中，在增加硅片表面磷硅玻璃厚度，消除 皮带印的情况下，通过高温推进的扩散温度提升840-860℃之间， 能够使得对应的方块电阻控制在可用范围内，提高电池的转换效 率；且在高温推进的步骤中通入100-400sccm的氧气，使得硅片表 面形成微薄的SiO2层，有效的保护硅片表面结构，使得PN结形 成深度在可控范围内，且能够防止沉积气体对硅或者PN结表面的 损伤。
具体的，本发明还提供了一种单晶PERC电池，其由上述的 的单晶PERC电池的扩散方法制备而成，即通过上述PERC电池 扩散方法制成的单晶PERC电池同样具有上述效果，不一一赘述。
实施例 S1：三氯氧磷(sccm) S1：时间(s) 皮带印 S3：温度(℃) 方阻(Ω) S3：氧气(℃)
实施例1 1001-1200 220-450 无 800-900 110-200 80-600
实施例2 1001-1200 220-450 无 840-860 130-170 80-600
实施例3 1001-1200 220-450 无 840-860 130-170 100-400
对比例4 700-1000 100-210 有 880-950 180-220 600-800
表1
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸 置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的 情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此， 上述描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范 围的限制。

Claims (9)

1.一种单晶PERC电池扩散方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：第一次预沉积，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气进行第一次预沉积，流量为1001-1200sccm，氧气流量为500-700sccm，时间为200-450s，温度750-800℃；
S2：温度升至800-900℃，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为400-600sccm，氧气流量为80-600sccm；时间为500-800s；
S4：炉内进行降温处理。
2.根据权利要求1所述的单晶PERC电池扩散方法，其特征在于，
S1中：第一次预沉积持续时间为350-450s。
3.根据权利要求1所述的单晶PERC电池扩散方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括S0：
S0：通入氧气，流量为600-1000sccm，持续时间为200-220s，在硅片表面形成第一SiO2层。
4.根据权利要求1所述的单晶PERC电池扩散方法，其特征在于，步骤S2中：温度升至840-860℃，通入携带三氯氧磷的氮气流量为400-600sccm，氧气流量为100-400sccm；时间为500-800s。
5.根据权利要求4所述的单晶PERC电池扩散方法，其特征在于，步骤S2之后还包括：
S3：扩散温度保持840-860℃，氮气流量保持1800sccm，通入携带三氯氧磷的氮气，流量为400-600sccm，氧气流量为100-400sccm，时间100-140s。
6.根据权利要求4所述的单晶PERC电池扩散方法，其特征在于，步骤S2之后还包括：
S3：扩散温度保持840-860℃，氮气流量保持1800sccm，停止通入携带三氯氧磷的氮气，通入氧气流量为100-400sccm，时间100-140s，在表面形成SiO2保护层。
7.根据权利要求1所述的单晶PERC电池扩散方法，其特征在于，S4中：炉管降温至740-760℃，炉内氮气流量保持在2000sccm，停止通入携带三氯氧磷的氮气和氧气，持续时间为8-10min。
8.根据权利要求7所述的单晶PERC电池扩散方法，其特征在于，步骤S4之后还包括：
S5：沉积步，在炉管温度降低至740-760℃后，通入携带三氯氧磷的氮气和氧气，携带三氯氧磷的氮气流量为800-1000sccm，氧气流量为500-700sccm。
9.一种单晶PERC电池，其特征在于，其由权利要求1-8中任一项的单晶PERC电池扩散方法制备而成。
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