专利名称：一种pn结的扩散方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池片的生产加工技术领域，更具体地说，涉及ー种PN结的扩散方法。
背景技术：
近年来，太阳能电池片生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，使得光伏发电的应用日益普及并迅猛发展，逐渐成为电カ供应的重要来源。太阳能电池片可以在阳光的照射下，把光能转换为电能，实现光伏发电。太阳能电池片的生产エ艺比较复杂，简单说来，目前的太阳能电池片的生产过程主要包括制绒、扩散、刻蚀、镀膜、印刷和烧结等。而PN结是太阳能电池片的心脏，也是电池质量好坏的关键之一，因此，扩散是制作太阳能电池片的ー个重要环节。 目前采用较多的扩散方法为沉积加推进的两步扩散方法。两步扩散是指在一定温度下通入磷源，通过控制エ艺时间及其掺杂源的流量、浓度来控制掺杂引入杂质的总量；接下来在不通杂质源的情况下进行推迸，目的是获得一定的PN结结深和杂质浓度分布，从而完成PN结的制备。两步扩散エ艺扩散出的娃片的方块电阻一般为55-65欧姆/平方左右。扩散时，磷原子在硅片内部的浓度呈阶梯分布，硅片表面的浓度较高，超过磷原子在硅片上的最大固溶度，于是就会有部分磷原子析出，不能作为施主杂质提供电子，反而会因为晶格失配、位错，成为复合中心，少子寿命极低。过高的表面杂质浓度会造成“死层”，“死层”中存在着大量的填隙原子、位错和缺陷，少子寿命远低于1ns，在“死层”中发出的光生载流子都无谓地复合掉，导致效率下降。因此如何降低硅片表面杂质浓度，减少缺陷，提高电池片的转换效率，成为现在太阳能电池片生产エ艺中的ー项重要课题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供ー种PN结的扩散方法,该扩散方法可以降低娃片表面杂质浓度，減少缺陷，进而提高电池片的转换效率。本发明提供如下技术方案ー种PN结的扩散方法，包括在硅片表面形成氧化层；提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层向所述硅片内部进行扩散。优选的，所述氧化层的厚度为20nnT50nm。优选的，所述在ー硅片表面上形成氧化层的过程，具体包括将所述硅片置于扩散炉的炉管内，并使所述扩散炉升温至800°C、00°C ；按照预设的流量向所述炉管内通入氧气，并持续5mirTl0min，在所述硅片表面形成氧化层。
优选的，所述氧化层为氧化硅层。优选的，所述氧气的流量为1500sccnT2000sccm。优选的，所述氧气为电子级纯度的氧气。优选的，所述提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层在所述硅片内进行扩散的过程，具体包括使所述炉管内的温度保持在800°C、00°C，按照预设的流量向所述炉管内通入氧气和携带有三氯化磷的氮气，在 所述氧化层的表面上沉积磷，持续10mirT20min ；使所述炉管内的温度保持在800°C、00°C，按照预设的流量向所述炉管内通入氧气，通过氧气促进磷原子的扩散，持续5mirTl()min ；使所述炉管内的温度保持在800°C ^900°C，保持10mirTl5min，使磷原子向硅片内
部进行扩散。优选的，所述按照预设的流量向所述炉管内通入氧气和携帯有三氯化磷的氮气的过程中，所述氮气的流量为500sccnT2000sccm,所述氧气的流量为300sccnTl000sccm。优选的，所述按照预设的流量向所述炉管内通入氧气的过程中，所述氧气的流量为 1500sccm 2000sccm。从上述技术方案可以看出，本发明所提供的PN结的扩散方法，首先在硅片表面形成氧化层；然后提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层向所述硅片内部进行扩散。如此磷原子透过氧化层向硅片内部扩散的的扩散方法，可以降低硅片表面杂质浓度，减少高浓度浅结磷扩散对硅片表面带来的晶格损伤，进而提高电池片的转换效率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例所提供的ー种PN结的扩散方法的示意图；图2为本发明实施例所提供的ー种PN结的扩散方法步骤S2的示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例公开了ー种PN结的扩散方法，如图I所示，包括步骤SI、在硅片表面形成氧化层。所述氧化层是通过热氧化生长エ艺形成的，具体包括首先，将所述硅片置于扩散炉的炉管内，并使所述扩散炉炉管内的温度升至8000C 900°C，优选为 8500C ；然后，按照预设的流量向所述炉管内通入氧气，所述氧气为电子级纯度的氧气，且所述氧气的预设流量为1500sccnT2000sccm,优选为1700sccm。持续通入氧气5min IOmin,优选为8min，在800°C、00°C的高温且充满电子级纯度的氧气的环境下，硅片表面的硅发生氧化反应，得到氧化硅层，即为在所述硅片表面的氧化层，且所述氧化层的厚度优选为20nm 50nm,更优选为40nm。步骤S2、提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层向所述硅片内部进行扩散。具体如图2所示，包括 步骤S21、使所述炉管内的温度保持在800°C、00°C，优选为850°C，按照预设的流量向所述炉管内通入氧气和携帯有三氯化磷的氮气，即首先将氮气通入盛有三氯氧磷的容器中，再使之流出，此时氮气便携帯了三氯氧磷蒸汽，然后再与氧气一同通入炉管内，所述氧气为电子级纯度的氧气。在炉管内，进行一系列的化学反应，持续10mirT20min，优选为150mino所述按照预设的流量向所述炉管内通入氧气和携帯有三氯化磷的氮气的过程中，所述氮气的流量为500sccnT2000sccm,优选为IOOOsccm,所述氧气的流量为300sccm 1000sccm,优选为 700sccm。步骤S22、使所述炉管内的温度保持在800°C、00°C，优选为850°C，按照预设的流量向所述炉管内通入氧气，所述氧气为电子级纯度的氧气，通过氧气促进磷原子的扩散，持续5min IOmin,优选为8min。所述氧气的预设流量为1500sccnT2000sccm,优选为1700sccm。步骤S23、使所述炉管内的温度保持在800 V、00で，优选为850 V，保持10min 15min,优选为13min,使磷原子向娃片内部进行扩散。本发明所提供的PN结的方法，首先在硅片表面形成氧化层；然后提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层向所述硅片内部进行扩散。如此磷原子透过氧化层向硅片内部扩散的的扩散方法，可以降低娃片表面杂质浓度，减少高浓度浅结磷扩散对娃片表面带来的晶格损伤，进而提闻电池片的转换效率。利用上述实施例所提供的方法生产出来的PN结，硅片表面的磷浓度可降至4X IO2Vcm3 以下。常规扩散エ艺过程中，硅片表面会不断有磷元素扩散进入，在高温情况下，磷元素又不断被推入表层以下，硅片表面作为ー个过渡层，会有大量磷元素富集在此，导致该处会产生ー些晶格的畸变和错位，从而产生的高复合区，常规的扩散エ艺中，硅片表面的磷浓度为6X1021/cm3以上，并且电池片的转换效率通常只能达到16. 8%，对常规磷扩散方法而言，硅片近表面O. 05 μ m范围内的杂质分布平坦，无浓度梯度，此处的磷没有电活性，并且短波光子被硅吸收，此处区域即所谓“死层”。所述“死层”造成电池对短波响应变差，若要提高电池的短波响应，就要设法减少杂质分布曲线平坦段的范围。本实施例所提供的扩散方法中，通过在硅片表面形成氧化层，使磷透过氧化层扩散的方法，可以减缓高浓度浅结磷扩散对硅片表层带来的晶格损伤。按照此方法所生产的太阳能电池可以减少晶格损伤(即死层)，提高400nnT600nm光波的光谱响应。所述光谱响应表示不同波长的光子产生电子-空穴对的能力，定量地说，太阳能电池的光谱响应就是当某一波长的光照射在电池表面上时，每ー光子平均所能产生的载流子数。从太阳电池的应用角度来说，太阳电池的光谱响应特性与光源的辐射光谱特性相匹配是非常重要的，这样可以更充分地利用光能并提高太阳电池的光电转换效率。因此，本实施例所提供的PN结的扩散方法可以提高太阳能电池400nnT600nm光波的光谱响应，进而可以提高太阳能电池的光电转换效率。此外，常规扩散エ艺过程中，高温推进磷扩散的过程需要15mirT20min，而在本实施例中，在沉积磷后，通入氧气，继续形成氧化层，由于磷在氧化硅中的固溶度低于在硅中的固溶度，所以，可以促进磷向硅片内部进行扩散，从而缩短 后续的高温推进时间至IOmirTl 5min,进而进ー步减小高温过程给娃片带来的晶格损伤,提高太阳能电池的光电转
换效率。并且，发明人对按照本实施例所提供的方法生产出来的太阳能电池进行了 ECV电化学测试，测试结果显示，利用本实施例所提供的扩散方法所生产得到的太阳能电池的开路电压Uoc的平均值由常规エ艺中的O. 621V升至O. 624V，短路电流Isc的平均值由常规エ艺中的8. 479A升至8. 538A，都较常规エ艺有明显提高，电池的转换效率提升也由16. 8%提高到了 16. 9% 17· 0%，提高了 O. 1%-0. 2%ο本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处可互相參考。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.ー种PN结的扩散方法，其特征在于，包括 在硅片表面形成氧化层； 提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层向所述硅片内部进行扩散。
2.根据权利要求I所述方法，其特征在于，所述氧化层的厚度为20nnT50nm。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述在ー硅片表面上形成氧化层的过程，具体包括 将所述硅片置于扩散炉的炉管内，并使所述扩散炉升温至800°C ^900oC ； 按照预设的流量向所述炉管内通入氧气，并持续5mirTl0min，在所述硅片表面形成氧化层。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述氧化层为氧化硅层。
5.根据权利要求4所述方法,其特征在于,所述氧气的流量为1500sccnT2000sccm。
6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述氧气为电子级纯度的氧气。
7.根据权利要求I所述方法，其特征在于，所述提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层在所述硅片内进行扩散的过程，具体包括 使所述炉管内的温度保持在800°C、00°C，按照预设的流量向所述炉管内通入氧气和携带有三氯化磷的氮气，在所述氧化层的表面上沉积磷，持续10mirT20min ； 使所述炉管内的温度保持在800°C、00°C，按照预设的流量向所述炉管内通入氧气，通过氧气促进磷原子的扩散，持续5mirTl()min ； 使所述炉管内的温度保持在800°C、00°C，保持10mirTl5min，使磷原子向硅片内部进行扩散。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述按照预设的流量向所述炉管内通入氧气和携带有三氯化磷的氮气的过程中，所述氮气的流量为500sccnT2000sccm,所述氧气的流量为 300sccm 1000sccm。
9.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述按照预设的流量向所述炉管内通入氧气的过程中，所述氧气的流量为1500sccnT2000sccm。
全文摘要
本发明公开了一种PN结的扩散方法，包括在硅片表面形成氧化层；提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层向所述硅片内部进行扩散。由于本发明所提供的PN结的扩散方法，首先在硅片表面形成氧化层；然后提供磷原子，并使所述磷原子通过所述氧化层向所述硅片内部进行扩散。如此磷原子透过氧化层向硅片内部扩散的扩散方法，可以降低硅片表面杂质浓度，减少高浓度浅结磷扩散对硅片表面带来的晶格损伤，进而提高电池片的转换效率。
文档编号H01L21/223GK102637778SQ20121014341
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者宋连胜, 张东升, 田世雄, 马桂艳 申请人:英利能源(中国)有限公司