专利名称：一种改善太阳能电池磷扩散均匀性的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造太阳能电池的扩散制结工艺，具体涉及一种改善太阳能电池 磷扩散均勻性的方法。
背景技术：
太阳能电池是一种将光能直接转化为电能的器件，由于其清洁、无污染，取之不 尽，用之不竭，受到越来越多的关注。目前广泛采用的是硅太阳能电池，其制造工艺也已经标准化，主要步骤为化学清 洗及表面结构化处理(制绒)_扩散制结-周边刻蚀_沉积减反射膜-印刷电极-烧结。其 中，扩散制结分为磷扩散与硼扩散，在使用P型硅片制备太阳能电池的情况下，需要在硅片 表面进行磷扩散形成N层，而最终形成PN结，相反，若使用N型硅片制备时，则需要在硅片 表面进行硼扩散来形成PN结。通常以磷扩散制结，该步骤是整个制备过程中的一个关键步骤，其质量会直接影 响到电池的光电转换效率，在工业化生产中，典型的结制备分为两步第一步用氮气通过液 态的三氯氧磷(POCL3),将所需要的杂质(磷)用载流气体(氮、氧)输运至高温半导体材 料表面(硅)，杂质扩散深度约为几百个纳米；第二步是高温处理(即驱入处理)，使预淀积 在表面的杂质原子继续向基体深处扩散，这样就形成了一个N+/N层，这样的结构有利于后 电极的制备。扩散制结所使用的设备最常见的有扩散炉，在实际生产中，扩散炉的温度控制一 般是由几个加热线圈分段同时控制，由于管内不同位置气氛环境等差异的存在(通入气体 均勻度差异)，若炉内温度一致，即造成制备出的电池片性能不一致。通常采用温度补偿的 方式来控制整管的方块电阻，即通过分段控制加热线圈，使扩散炉各温区扩散温度不一致， 来弥补环境差异。然而，采用这一方式，工艺各步骤之间的界限并不分明，且一个扩散炉一 次性扩散的硅片分散在各个温区，造成了处于各温区的硅片的实际扩散工艺参数存在较 大差异，导致了方块电阻一致性差、重复性及稳定性差，进而影响最终的效率。
发明内容
本发明目的是提供一种改善太阳能电池磷扩散均勻性的方法，使用该方法提高扩 散工艺的稳定性重复性，改善整管及单片的扩散均勻性，有效提高太阳能电池的转换效率。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种改善太阳能电池磷扩散均勻性 的方法，其步骤包括(1)将待处理硅片放于扩散炉中，炉内各区温度均升至700 780°C，各温区温差 < 5°C，炉内环境为均勻的氮气气氛，氮气流量8L/min 30L/min ；(2)待温度稳定后，同时通入携磷源气体，流量为0. 8L/min 2L/min，及干氧，流 量为0. 4L/min 2. 5L/min，且保证炉内气体环境均勻，扩散10 40分钟；(3)停止通入携磷源气体源和干氧，同步均勻提升炉内各区温度，升温速率< 50C /min，升温至810 900°C，各温区温差< 5°C，扩散10 40分钟；(4)降温出舟，完成扩散过程。上述技术方案中，所述步骤(1)中氮气流量为8L/min 20L/min。上述技术方案中，所述步骤(2)中携磷源气体流量为0. 8L/min 1. 8L/min,同时 通入干氧流量为0. 6L/min 2L/min，进行扩散。本发明的工作机理是1.扩散炉内各区温度保持一致(各温区温差<5°C)，避免了不同区域温差引起扩 散不均勻的问题；2.通过合理调整合控制通入炉内各气体的比例、总量，以及出气排风量，保证扩散 反应过程炉内气体均勻稳定，减少了炉内气流分布差异引起的扩散不均勻问题；3.采用炉内温度从低到高，且升温速率< 5°C /min,以确保炉内各区温度是同步 等速升温，升温过程缓慢而又均勻，从而减小升温滞后效应引起的扩散不均勻问题。从而使磷扩散均勻性得到明显提高。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点1、本发明采用扩散炉内各温区温度一致，且保持均勻气体环境，从而大大提高扩 散均勻性、一致性及工艺重复性与稳定性①均勻性(1)片间均勻性好在各温区非常接近甚至完全相同的参数条件下，可 将片间方块电阻不均勻度控制在较理想的范围；(2)片内均勻性好明显改善片内均勻性， 在国产设备上改善效果尤为显著。②一致性好(1)很大程度上统一了不同设备的工艺参数，解决了不同设备的一 致性问题；(2)解决了因不同管别差异而引起的不一致问题；(3)解决了同一管不同位置的 差异而引起的不一致问题。③重复性，稳定性好改善工艺抗不稳定性因素(温度波动，环境气氛，厂务排风 等)的能力强，重复性高，在不改变任何参数设定的情况下，长时间连续生产，方块电阻能 够很好稳定在控制范围内，很大程度上降低了实际生产时工艺控制的难度。2、本发明工艺步骤分明，工艺调节余地大，有利于调整控制，方便根据需要做工艺 优化；3、本发明无须增添任何设备工装，工艺时间和常规工艺时间相仿，很大程度上节 约了成本；4、本发明既适用于不同档次的多种设备，又适用于各种规格的常规片和UMG片， 适于推广使用。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述实施例一一种改善太阳能电池磷扩散均勻性的方法，其步骤包括(1)将待处理硅片放于扩散炉中，炉内各区温度均升至780°C，炉内环境为均勻的 氮气气氛，氮气流量20L/min ；(2)待温度稳定后，同时通入携磷源气体，流量为1. 8L/min，及干氧，流量为2L/ min，且保证炉内气体环境均勻，扩散20分钟；
(3)停止通入携磷源气体源和干氧，同步均勻提升炉内各区温度，升温速率4°C / min,升温至830°C，扩散20分钟；(4)降温出舟，完成扩散过程。实施例将常规多晶P156硅片进行磷扩散，从实验片中等距抽取14片，五点法测量其方块 电阻，结果如下所示注不均勻度=(最大值-最小值)/(最大值+最小值)X100%
权利要求
1.一种改善太阳能电池磷扩散均勻性的方法，其步骤包括(1)将待处理硅片放于扩散炉中，炉内各区温度均升至700 780°C，各温区温差 < 5°C，炉内环境为均勻的氮气气氛，氮气流量8L/min 30L/min ；(2)待温度稳定后，同时通入携磷源气体，流量为0.8L/min 2L/min，及干氧，流量为 0. 4L/min 2. 5L/min，且保证炉内气体环境均勻，扩散10 40分钟；(3)停止通入携磷源气体源和干氧，同步均勻提升炉内各区温度，升温速率<5°C / min，升温至810 900°C，各温区温差< 5°C，扩散10 40分钟；(4)降温出舟，完成扩散过程。
2.根据权利要求1所述的改善太阳能电池磷扩散均勻性的方法，其特征在于所述步 骤(1)中氮气流量为8L/min 20L/min。
3.根据权利要求1所述的改善太阳能电池磷扩散均勻性的方法，其特征在于所述步 骤(2)中携磷源气体流量为0. 8L/min 1. 8L/min,同时通入干氧流量为0. 6L/min 2L/ min，进行扩散。
全文摘要
本发明公开了一种改善太阳能电池磷扩散均匀性的方法，其步骤包括(1)将硅片放于扩散炉中，炉内各区温度均升至700～780℃，炉内环境为均匀的氮气气氛，氮气流量8L/min～30L/min；(2)待温度稳定后，同时通入携磷源气体0.8L/min～2L/min，及干氧0.4L/min～2.5L/min，且保证炉内气体环境均匀，扩散10～40分钟；(3)停止通入携磷源气体源和干氧，同步均匀提升炉内各区温度，升温速率＜5℃/min，升温至810～900℃，扩散10～40分钟；(4)降温出舟。本发明通过均匀的炉内气体及一致的炉内温度，使电池片制备中的磷扩散均匀性得到提高，一定程度上提升了太阳能电池的转换效率。
文档编号H01L31/18GK102005502SQ20101050810
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者党继东, 章灵军, 辛国军, 黄清 申请人:苏州阿特斯阳光电力科技有限公司, 阿特斯(中国)投资有限公司