一种高温低压扩散装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能电池硅片加工设备邻域，尤其涉及一种高温低压扩散装置。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能并利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-电子对(V_Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。
[0003]晶硅太阳能电池的制造工艺有6道工序，分别为制绒，扩散，去磷硅玻璃和背结，镀膜，丝网印刷，烧结。其中扩散工序是在硅片正面形成电池的核心部件PN结。在太阳光的照射下，PN结两侧形成电势差，接通电路后就形成电流。
[0004]目前业界采用的是常压管式扩散方式，硅片在常压高温的环境中与氧气和三氯氧磷气体发生反应，生成的单质磷在高温下向硅片内部扩散，形成薄的N型硅层，进而形成PN结。然而常压管式扩散方式，硅片方阻的稳定性和片内均匀性差，影响太阳能电池光电转换效率的提高。大规模量产中，电池的光电转换效率分布过宽，低效电池的分布比例过高。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种高温低压扩散装置，可提高硅片间方阻的稳定性和片内方阻均匀性，降低生产成本，加快生产效率，同时提高电池的光电转换效率。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高温低压扩散装置，包括扩散炉和真空泵，所述扩散炉内设有装载硅片的石英舟、加热区域，通入扩散气体的进气管以及排出扩散处理尾气的排气管；所述扩散炉与真空泵相通以使扩散炉内处于低压状态。
[0007]作为上述方案的改进，连接所述扩散炉与真空泵的管道上接有真空计。
[0008]作为上述方案的改进，所述扩散炉为管式扩散炉。
[0009]作为上述方案的改进，所述加热区域上具有若干辐射元件。
[0010]作为上述方案的改进，所述加热区域的工作温度范围为400?1300°C。
[0011]作为上述方案的改进，所述进气管从扩散炉的侧面延伸至炉体内部且位于石英舟上方，所述进气管上设有出气孔。
[0012]作为上述方案的改进，所述排气管从扩散炉的侧面延伸至炉体内部且位于石英舟下方，所述排气管上设有进气孔。
[0013]实施本实用新型，具有如下有益效果:
[0014]本实用新型所述扩散装置通过扩散炉与真空泵的连接，使扩散工艺在高温低压的条件下进行。通入扩散炉内的混合气体分子的扩散速率快，因此扩散时间也相应缩短，可提高产能和生产效率，易于大规模量产。与此同时，由于扩散时间缩短，气体用量也远低于现有技术，可大幅降低生产成本。
[0015]另一方面，在低压状态下，气体分子不仅扩散速率快，气体的均匀性更佳。由于气体的均匀性要远好于普通常压高温的扩散方式，硅片在均匀的工艺气体中进行化学反应，在硅片表面形成均匀的PN结，从而达到提高硅片间方阻的稳定性和片内方阻均匀性的目的。高片间方阻均匀性能够使扩散工艺很好地与电池制作的后续工艺相匹配，提高电池的平均光电转换效率，降低低效电池的分布比例。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型高温低压扩散装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
[0018]结合图1，本实用新型提供一种高温低压扩散装置，包括扩散炉I和真空泵2，所述扩散炉I内设有装载硅片4的石英舟3、加热区域5，通入扩散气体的进气管6以及排出扩散处理尾气的排气管7 ;所述扩散炉I与真空泵2相通以使扩散炉I内处于低压状态。
[0019]优选地，本实用新型所述扩散炉I为管式扩散炉。
[0020]现有技术制备太阳能电池硅片是在常压高温的条件下进行的，但形成的PN结不均匀，片内方阻的波动较大，影响太阳能电池光电转换效率的提高。为此，本实用新型通过改进现有的扩散工艺的设备，提供一种高温低压的扩散装置，通过真空泵2与扩散炉I连接，在通入混合气体之前，打开真空泵2，抽取扩散炉I内的气体使扩散炉I中的压强保持在0.001-0.5大气压。在低压高温的环境下，混合气体分子的扩散速率快，可均匀充满扩散炉1，气体的均匀性要远好于普通常压高温的扩散方式。硅片在均匀的工艺气体中进行化学反应，将在硅片表面形成均匀的PN结，从而达到提高硅片间方阻的稳定性和片内方阻均匀性的目的。
[0021]本实用新型所述扩散装置中扩散炉I与真空泵2连接的管道上设有用于测量扩散炉I内真空度的真空计8，该真空计8可方便操作人员现场监控炉内情况。
[0022]另外，为保证扩散炉I内处于高温状态，本实用新型所述扩散装置在扩散炉I内设有若干个辐射元件(SiC)，该辐射元件设于炉底或/炉壁上从而形成扩散炉I的加热区域5。需要说明的是，该加热区域5的工作温度为400?1300°C，可保证硅片4经过加热区域5时到达扩散工艺温度。
[0023]优选地，所述进气管6从扩散炉I的侧面延伸至炉体内部且位于石英舟3上方，进气管6上开设有供扩散气体垂直向下流出的出气孔61。所述排气管7从扩散炉I的侧面延伸至炉体内部且位于石英舟3下方，开设有垂直向上供尾气流入的进气孔71。上述的管道设计，可使扩散混合气体进入扩散炉I内后，依然保持沿平行于硅片4表面的方向流动，不会因外层的硅片4的遮挡而无法与内层的硅片4接触，混合气体可在硅片4之间的空隙中流动，均勾分布在娃片4表面，有利于形成均勾的PN结。
[0024]综上，本实用新型所述扩散装置通过扩散炉I与真空泵2的连接，使扩散工艺在高温低压的条件下进行。通入扩散炉I内的混合气体分子的扩散速率快，因此扩散时间也相应缩短，可提高产能和生产效率，易于大规模量产。与此同时，由于扩散时间缩短，气体用量也远低于现有技术，可大幅降低生产成本。
[0025]另一方面，在低压状态下，气体分子不仅扩散速率快，气体的均匀性更佳。由于气体的均匀性要远好于普通常压高温的扩散方式，硅片在均匀的工艺气体中进行化学反应，在硅片表面形成均匀的PN结，从而达到提高硅片间方阻的稳定性和片内方阻均匀性的目的。高片间方阻均匀性能够使扩散工艺很好地与电池制作的后续工艺相匹配，提高电池的平均光电转换效率，降低低效电池的分布比例。
[0026]以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种高温低压扩散装置，其特征在于，包括扩散炉和真空泵，所述扩散炉内设有装载硅片的石英舟、加热区域，通入扩散气体的进气管以及排出扩散处理尾气的排气管；所述扩散炉与真空泵相通以使扩散炉内处于低压状态。2.如权利要求1所述高温低压扩散装置，其特征在于，连接所述扩散炉与真空泵的管道上接有真空计。3.如权利要求1所述高温低压扩散装置，其特征在于，所述扩散炉为管式扩散炉。4.如权利要求1所述高温低压扩散装置，其特征在于，所述加热区域上具有若干辐射元件。5.如权利要求1所述高温低压扩散装置，其特征在于，所述加热区域的工作温度范围为 400 ?1300 0C ο6.如权利要求1所述高温低压扩散装置，其特征在于，所述进气管从扩散炉的侧面延伸至炉体内部且位于石英舟上方，所述进气管上设有出气孔。7.如权利要求6所述高温低压扩散装置，其特征在于，所述排气管从扩散炉的侧面延伸至炉体内部且位于石英舟下方，所述排气管上设有进气孔。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高温低压扩散装置，包括扩散炉和真空泵，所述扩散炉内设有装载硅片的石英舟、加热区域，通入扩散气体的进气管以及排出扩散处理尾气的排气管；所述扩散炉与真空泵相通以使扩散炉内处于低压状态。采用本实用新型，可提高硅片间方阻的稳定性和片内方阻均匀性，降低生产成本，加快生产效率，同时提高电池的光电转换效率。
【IPC分类】H01L31/18, H01L21/67
【公开号】CN204668282
【申请号】CN201520313986
【发明人】方结彬, 秦崇德, 石强, 黄玉平, 何达能, 陈刚
【申请人】广东爱康太阳能科技有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月15日