电池扩散后处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池扩散后处理工艺。
【背景技术】
[0002]在晶体硅太阳能电池生产工艺中，扩散是核心工序。目前，常规生产的扩散工艺是在管式的扩散炉内，通过液态磷源(或硼源)的挥发，在硅片表面沉积磷原子(或硼原子)，然后进行向硅片体内扩散，制成p-n结。在炉管扩散过程中，硅片表面不可避免的会出现一层含高浓度磷(或硼)原子的重掺杂层，其中大量的磷(或硼)原子处于间隙态，形成了高密度的缺陷，而这些缺陷是少数载流子的强复合中心，极大地影响了载流子的收集，被称为扩散死层。扩散死层极大地影响了载流子的收集，从而降低开路电压和短路电流，大大降低电池效率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电池扩散后处理工艺。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种电池扩散后处理工艺，在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜；通过湿化学清洗，将氧化膜腐蚀剥离；
[0005]所述光照快速热处理，包括如下步骤:将硅片置入充满氧化气体的腔体内，腔体内的氧化气体保持在常压状态，硅片表面各处的氧分压保持相同，采用均匀的光照对硅片进行加热，硅片表面各处温度相同，在硅片表面形成氧化膜。
[0006]优选的，所述炉管扩散之后的光照快速热处理:光照的波长为250?1500nm，光照加热的温度为550?950°C，光照的时间为0.5?8min，氧化气体为氧气、空气、水蒸气中的一种或几种。
[0007]优选的，所述氧化气体中掺入了氯气、无水氯化氢、三氯乙烯中的一种或几种。
[0008]优选的，所述炉管扩散之后的光照快速热处理，在扩散炉管内进行。
[0009]优选的，所述炉管扩散之后的光照快速热处理，在扩散炉管外进行。
[0010]优选的，所述炉管扩散，包括:磷源或硼源沉积步骤，磷或硼原子深入推进步骤。[0011 ] 优选的，所述炉管扩散，其在磷源或硼源沉积步骤前，还包括炉内氧化步骤。
[0012]本发明采用扩散后的过氧化(在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜)，能够将严重的死层变成氧化层，在随后的湿化学清洗中，这部分氧化层被HF腐蚀剥离，这样有效地去除了部分扩散死层，能够降低电池表面少数载流子的复合；同时，炉管扩散之后的过氧化处理，使微观上局部不均匀的磷(或硼)浓度分布得到改善，提高P-n结的均匀性，从而提升电池效率。而且本发明采用低温快速氧化，氧化层在很短的时间内形成，不会导致硅片体内产生缺陷，也不会明显影响磷掺杂曲线。
[0013]炉管扩散之后，通过对硅片进一步深度氧化处理，使磷(或硼)原子在硅片中进一步扩散，从而使微观上局部不均匀的磷(或硼)浓度分布得到改善，使得硅片表面的p-n结更均匀，尤其适用于绒面上有微观结构的硅片(如RIE制绒后的硅片或倒金字塔绒面结构的硅片)。
[0014]硅片的扩散是一个有限元扩散过程，即扩散磷(或硼)原子是先储存在氧化层中然后从氧化层中往硅中扩散，扩散时磷(或硼)原子的总数不变，即氧化层中的原子数量减少，硅中的原子数量增加。扩散结束后，磷(或硼)原子的浓度从硅片表面向体内逐渐降低，接近于正态分布曲线的右侧，而近表面由于磷(或硼)浓度过高(高达I X 1020/cm3)，远超于常温下磷(或硼)在硅中的饱和浓度，大量的掺杂原子处于间隙位，形成了大量的缺陷，是少数载流子的高复合中心，即光照形成的非平衡载流子在这些处，很容易复合，无法导出电池片形成电流。因此，这层高磷(或硼)浓度的表面层被称为扩散死层。扩散死层在硅片各个区域都有，一般方阻越小(磷或硼浓度越高)，死层越严重。死层与硅片的微观绒面也有很大的关系，例如在单晶硅金字塔绒面的底部和顶部，P-n结的深度相差很大，顶部结深大，对应死层也更厚，底部结深小，对应死层也较薄。硅中磷(或硼)原子浓度越高，氧化速度越快，因而扩散结越深，表面被深度氧化的厚度也更深，通过后续HF的漂洗后，表面扩散结的差异将被缩小，改善了 P-n结的均匀性，也有效降低了硅表面的复合。对于多晶电池，不仅绒面虫洞的底部和顶部的死层有差异，而且在不同晶粒由于取向不同，热氧化和磷(或硼)原子扩散速度也会不同，导致晶粒间p-n结深度也不同。通过扩散后深度氧化，可以进一步减小这种结深差异，改善P-n结均匀性，并且大大减少表面复合，提升多晶电池的效率。
[0015]氧化气体中掺入了氯气、氯化氢、三氯乙烯中的一种或几种，会使氧化层中有一定量的氯原子，从而可以减少钠离子沾污，钝化S12中的钠离子的活性，抑制或消除热氧化缺陷，将杂质转换为可挥发氯化物蒸发掉，改善截面状况。
[0016]进一步来说，本发明通过控制光照快速热处理的工艺参数，进而控制氧化的深度，以使氧化的深度(即氧化层厚度)达到最优状态。氧化深度不够:死层无法有效去除，同时磷浓度较高的区域氧化不够导致无法改善P-n结均匀性；氧化深度过深:扩散层变得过浅，在后续金属化过程中容易被银浆烧穿，而导致电池漏电；本发明通过优化光照的波长、温度、时间以及氧化气氛，以使氧化的深度达到最优状态，将死层完全去除，同时不会导致扩散层明显变薄。
[0017]更进一步来说，本发明光照快速热处理有别于一般的氧化处理，本发明光照快速热处理为低温快速氧化，而一般的氧化处理为高温低速氧化。为达到同样的氧化效果，高温低速的氧化通常需要更长的时间，在较长时间的高温处理过程中，硅片体内会形成大量缺陷，这些缺陷产生的深能级复合中心会导致硅片体少子寿命下降，从而影响最终的电池效率；另外，在长时间的高温氧化过程中，磷掺杂曲线会发生明显的改变，结深变得更深，不利于表面产生的光生载流子的收集；而本发明采用低温快速氧化，氧化层在很短的时间内形成，不会导致硅片体内产生缺陷，也不会明显影响磷掺杂曲线。
[0018]具体来说，采用光照快速热处理与在常规炉管氧化处理的方式相比，有三大优势:
1.光照快速热处理不会显著改变扩散结的特性，这是因为快速热处理中的光照，光波在250?1500nm之间，其中短波长的光会促进水分子的分解，形成活性很高的氧自由基，导致硅的氧化速度极快，在800°C下，氧化速度几乎是干氧氧化速度的十倍以上，并且光照处理的升温和降温都特别快，在I?2分钟的加热过程中，磷杂质的扩散可以忽略，不会明显改变扩散结的特性；2.利用快速热处理，可以实现湿氧氧化的方法，大大节约氧化时间，从而提高扩散设备的利用率；3.利用平面式的处理方式，可以提高硅片表面氧化的均匀性，不仅可以提高同一片硅片上氧化的均匀性，而且大大提升同一批次硅片氧化的均匀性，这是快速热处理最大的优势。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0020]本发明具体实施的技术方案是:
[0021]一种电池扩散后处理工艺，在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜；通过湿化学清洗，将氧化膜腐蚀剥离。
[0022]所述光照快速热处理，包括如下步骤:将硅片置入充满氧化气体的腔体内，腔体内的氧化气体保持在常压状态，硅片表面各处的氧分压保持相同，采用均匀的光照对硅片进行加热，硅片表面各处温度相同，在硅片表面形成氧化膜。
[0023]所述炉管扩散之后的光照快速热处理:光照的波长为250?1500nm(优选为250?100nm)，光照加热的温度为550?950°C，光照的时间为0.5?8min，氧化气体为氧气、空气、水蒸气中的一种或几种，所述氧化气体中掺入了氯气、无水氯化氢、三氯乙烯中的一种或几种。
[0024]所述炉管扩散之后的光照快速热处理，可在扩散炉管内或扩散炉管外进行。
[0025]所述炉管扩散，包括:炉内氧化步骤，磷源或硼源沉积步骤，磷或硼原子深入推进步骤。
[0026]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.电池扩散后处理工艺，其特征在于，在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜；通过湿化学清洗，将氧化膜腐蚀剥离； 所述光照快速热处理，包括如下步骤:将硅片置入充满氧化气体的腔体内，腔体内的氧化气体保持在常压状态，硅片表面各处的氧分压保持相同，采用均匀的光照对硅片进行加热，硅片表面各处温度相同，在硅片表面形成氧化膜。2.根据权利要求1所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散之后的光照快速热处理:光照的波长为250?1500nm，光照加热的温度为550?950°C，光照的时间为0.5?8min，氧化气体为氧气、空气、水蒸气中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述氧化气体中掺入了氯气、无水氯化氢、三氯乙烯中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散之后的光照快速热处理，在扩散炉管内进行。5.根据权利要求3所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散之后的光照快速热处理，在扩散炉管外进行。6.根据权利要求4或5所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散，包括:磷源或硼源沉积步骤，磷或硼原子深入推进步骤。7.根据权利要求6所述的电池扩散后处理工艺，其特征在于，所述炉管扩散，其在磷源或硼源沉积步骤前，还包括炉内氧化步骤。
【专利摘要】本发明公开了一种电池扩散后处理工艺，在炉管扩散之后，通过光照快速热处理，对硅片进行氧化处理，在硅片表面生成一层氧化膜。本发明采用扩散后的过氧化，能够将严重的死层变成氧化层，在随后的湿化学清洗中，这部分氧化层被HF腐蚀剥离，这样有效地去除了部分扩散死层，能够降低电池表面少数载流子的复合；同时，炉管扩散之后的过氧化处理，使微观上局部不均匀的磷(或硼)浓度分布得到改善，提高p-n结的均匀性，从而提升电池效率。而且本发明采用低温快速氧化，氧化层在很短的时间内形成，不会导致硅片体内产生缺陷，也不会明显影响磷掺杂曲线。
【IPC分类】C30B33/02, C30B33/00
【公开号】CN105200525
【申请号】CN201510515642
【发明人】黄冬焱
【申请人】黄冬焱
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月20日