专利名称：一种制作太阳能电池的扩散方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池制作工艺技术领域，尤其涉及一种制作太阳能电池的扩散方法。
背景技术：
基于光伏效应将太阳能转换为电能的光伏太阳能电池越来越受到重视。制作晶体硅太阳能电池的过程包括超声清洗、制绒、扩散、刻蚀、去磷硅玻璃、减反射膜、丝网印刷、测试分选等工艺操作。其中，扩散(也称扩散制结)制结是制备太阳能电池的关键环节。
扩散是指通过在P型硅片表面掺杂N型杂质，形成P-N结的过程。一般采用将氧气、携带三氯氧磷的氮气按一定的比例通入到高温的扩散炉中，在硅片表面形成含磷的氧化层；在高温下，磷原子从该氧化层扩散到硅片内中，从而在P型硅的表面形成一层重掺杂的N型区，最终形成PN结。
现有的扩散工艺得到的电池片的薄膜电阻均匀性较差，而扩散的薄膜电阻均匀性对太阳能电池的性能，以及转换效率均有较大的影响，因此如何改进扩散工艺，提高太阳能电池片的扩散薄膜电阻的均匀性是本领域技术人员迫切需要解决的问题。发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种制作太阳能电池的扩散方法，该扩散方法能提高扩散薄膜层电阻的均匀性，提高太阳能电池的性能。
为实现以上目的，本发明提供了一种制作太阳能电池的扩散方法，该方法包括
将待处理的硅片放入扩散炉中，将所述扩散炉的温度升高至第一设定温度；
在所述第一设定温度下，向所述扩散炉中通入携磷源气体、氧气、氮气，在所述硅片表面进行磷源扩散；
将所述扩散炉的温度由第一设定温度逐渐升高至第二设定温度，在温度升高的过程中向所述扩散炉中通入氧气和氮气，进行推结，使磷原子扩散至所述硅片内部；
降低所述扩散炉的温度，完成扩散过程，取出制结后的硅片。
优选的，所述第一设定温度为小于或等于790度。
优选的，所述第二设定温度为790 900度。
优选的，所述第二设定温度为860度。
优选的，所述在所述第一设定温度下，通入所述扩散炉中的携磷源气体的体积与氧气的体积之比为4 I 5 I。
优选的，在所述硅片表面进行磷源扩散的时间为12至15分钟。
优选的，进行推结过程中向所述扩散炉中通入的氧气的量为向所述扩散炉中通入的携磷源气体和第一次通入的氧气的量之和。
优选的，所述进行推结的时间为12至15分钟。
优选的，所述携磷源气体为携带POCl3的氮气。
优选的，向扩散炉中通入的氮气的流量大于5L/min。
与现有技术相比，本发明提供了一种制作太阳能电池的扩散方法，该扩散方法首先将放置有待处理硅片的扩散炉升高到第一设定温度，在第一设定温度下，向扩散炉中通入携磷源气体和氧气，在硅片表面进行磷源扩散生成氧化层，之后将扩散炉的温度逐渐升高至第二设定温度，同时向扩散炉中通入氧气和氮气，进行推结。本发明进行推结反应的温度比在硅片表面进行磷源扩散的温度要高，使得硅片表面的磷源能够完全的形成P原子， 进而使P原子扩散到硅片内部，减少表面死层，提高扩散薄膜层电阻均匀性，进而提高太阳能电池的性能。
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1为本发明的一种制作太阳能电池的扩散方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
现有的扩散工艺中，在将娃片放入到扩散中后，直接将温度升闻到指定的温度，并在该指定温度下通入携磷源气体、氧气、氮气进行硅片表面的磷源扩散，然后继续向扩散炉中通入氧气和氮气，进行推结，完成扩散工艺。
可见，现有技术的扩散工艺中进行硅片表面磷源扩散以及推结过程都是在同一温度，且恒定温度下进行的。而发明人研究发现，推结过程中的温度较低则会影响磷原子的扩散，从而在硅片表面形成死皮。但是如果仅将最初设定的温度提高的话，一方面 会造成能源消耗过多；另一方面，温度提高后，由于硅片表面的磷原子扩散过程与推结过程的温度仍相同，在相同温度下进行推结时，也很容易产生间隙性扩散，导致扩散后方块电阻均匀性较差。
为了能不浪费能源，同时又能提供扩散薄膜的电阻均匀性，参见图1，示出了本发明一种制作太阳能电池的扩散方法的一个实施例的流程示意图，本实施例的方法包括
步骤101 :将待处理的硅片放入扩散炉中，将该扩散炉的温度升高至第一设定温度。
将需要进行扩散制结的硅片放入至扩散炉中，一般情况下，待处理的硅片是指经过制绒处理后，待进行扩散工艺来制备P-N结的硅片。在扩散炉中放入硅片后，可以将扩散炉的温度升高到第一指定温度，第一指定温度可以根据需要设定，以能满足磷源在硅片表面扩散的温度需要即可。如，可以将该第一设定温度的范围设定在750-800度范围内，优选的，该第一设定温度可以为小于或等于790度。
具体的，采用的待处理的硅片可以为P型单晶硅，电阻率为O. 5 3Ω。当选用该种电阻率为O. 5 3Ω的P型单晶硅时，扩散炉中的第一设定温度可以设为790度。
步骤102 :在该第一设定温度下，向扩散炉中通入携磷源气体、氧气、氮气，在硅片表面进行磷源扩散。
在将扩散炉的温度设置为第一设定温度后，在该第一设定温度下可以向扩散炉中通入携磷源气体、氧气、氮气。其中，携磷源气体可以为携带POCI3的氮气，也就是本领域内俗称的小氮。在本步骤中，通入携磷源气体的流量一般在2L/min以下。
在通入携磷源气体的同时，还需要通入一定量的氧气，从而在第一设定温度下，能够在娃片表面进行磷源扩散，在娃片表面生成一层含磷的氧化层。
另外，在通入携磷源气体和氧气的同时，还需要通入一定量的氮气(也就是俗称的大氮)。通入氮气的流量可以与现有扩散过程中的氮气流量相同，如氮气的当流量可以在5L/min以上。在反应的过程中，该氮气用于将反应气体均匀的运输到扩散炉中，同时能将反应过程中产生的有毒气体带出扩散炉，还能起到保护气体的作用。
需要说明的是，通入的氧气和携磷源气体的体积比例可以以实际气体反应来决定。一般的情况下，在进行硅片表面扩散的过程中，通入扩散炉携磷源气体的体积与氧气的体积之比可以为4 I 5 1，也就是说通入扩散炉中的携磷源气体的体积/氧气的体积的比值可以在4 5之间。通入的氮气可以根据实际需要来设定。进行硅片表面磷源扩散的时间可以在12至15分钟，当然也可以根据需要延长或缩短该时间。
步骤103 :将扩散炉的温度由第一设定温度逐渐升高至第二设定温度，在温度升高的过程中向扩散炉中通入氧气和氮气，并进行推结工艺，使磷原子扩散至硅片内部。
在进行了硅片表面磷源扩散(也称为通源)，并在硅片表面生成一层含磷的氧化层后，需要进一步化学反应，以便磷原子能最终扩散进入到硅片内部，形成P-N结，也就是所说的推结反应。在进行推结反应时，本发明中需要将扩散炉的温度提高，将扩散炉的温度由第一设定温度逐渐提高到第二设定温度。需要说明的是，本发明在进行推结反应时，并不是在温度上升到第二设定温度时，才在该第二设定温度的恒温下进行相应的化学反应，制作P-N结，而是在由第一设定温度上升到第二设定的温度的过程中，就通入相应的氧气和氮气，并进行推结反应。
该第二设定温度要高于第一设定温度，在进行推结工艺的过程中，将扩散炉的温度逐渐提高，使得在步骤102中的得到的含磷氧化层能更完全的转化为磷原子，有利于磷原子向硅片内部扩散，减少硅片表面形成的死层，进而提高了方块电阻的均匀性，使得太阳能电池的转换效率较高。
其中，第二设定温度具体为多少度与选择的待处理硅片的电阻率有关，只要第二设定温度高于第一设定温度，且满足推结反应的温度需求即可。第二设定温度可以在 790 900度范围内，如可以将第二设定温度设为860度。
在推结反应的过程中，通入的氧气的量一般应为在步骤103中通入的携磷源气体的体积和氧气的体积之和。当然，在进行推结的过程中，也需要通入一定比例的氮气，氮气的流量可以与步骤102中的相同，也可以增大或减小氮气的流量。
进行推结反应的时间可以为12至15分钟，当然，推结反应的时间可以根据实际需要延长或缩短一定的时间。
步骤104 :降低扩散炉的温度，完成扩散过程，取出制结后的硅片。
经过推结反应，在硅片内形成了 P-N结，扩散工艺结束，此时可以将扩散炉的温度降低，并将制结后的硅片取出，以便 进行后续的丝网印刷和烧结过程。
本发明的太阳能电池的扩散工艺过程中，将硅片表面磷源扩散和推结反应过程中，设定为不同的温度，在推结反应过程中，扩散炉的温度逐渐升高，减少了硅片表面死皮的出现，进而提高了方块电阻的均匀性，提高了太阳能电池的转化效率。
为了能更清楚的展现采用本发明的扩散方法，制备的太阳能电池的有益效果，以下将采用现有的扩散工艺和采用本发明的扩散方法制备的硅电池片的性能进行比较。在现有工艺中，进行通源和推结反应的温度相同，且推结反应是在恒温下进行的。参见表I和表 2，其中，表I为采用现有扩散工艺制备的电池片的性能参数信息；表2，为采用本发明的扩散方法制备的电池片的性能参数信息。其中，两个表中同一编号代表米用同一批次、具有相同电阻率的硅片进行扩散反应制备出的电池片的性能参数。
表I
权利要求
1.一种制作太阳能电池的扩散方法，其特征在于，包括 将待处理的硅片放入扩散炉中，将所述扩散炉的温度升高至第一设定温度； 在所述第一设·定温度下，向所述扩散炉中通入携磷源气体、氧气、氮气，在所述硅片表面进行磷源扩散； 将所述扩散炉的温度由第一设定温度逐渐升高至第二设定温度，在温度升高的过程中向所述扩散炉中通入氧气和氮气，进行推结，使磷原子扩散至所述硅片内部； 降低所述扩散炉的温度，完成扩散过程，取出制结后的硅片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设定温度为小于或等于790度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二设定温度为790 900度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二设定温度为860度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一设定温度下，通入所述扩散炉中的携磷源气体的体积与氧气的体积之比为4 I 5 :1。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，在所述硅片表面进行磷源扩散的时间为12至15分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行推结过程中向所述扩散炉中通入的氧气的量为向所述扩散炉中通入的携磷源气体和第一次通入的氧气的量之和。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行推结的时间为12至15分钟。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述携磷源气体为携带POC13的氮气。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向扩散炉中通入的氮气的流量大于5L/min0
全文摘要
本发明公开了一种制作太阳能电池的扩散方法，包括将待处理的硅片放入扩散炉中，将扩散炉的温度升高至第一设定温度；在第一设定温度下，向扩散炉中通入携磷源气体、氧气、氮气，在硅片表面进行磷源扩散；将扩散炉的温度由第一设定温度逐渐升高至第二设定温度，在温度升高的过程中向扩散炉中通入氧气和氮气，进行推结，使磷原子扩散至硅片内部；降低扩散炉的温度，完成扩散过程，取出制结后的硅片。该扩散方法能提高扩散薄膜层电阻的均匀性，提高太阳能电池的转换效率，进而提高太阳能电池的性能。
文档编号C30B31/06GK103022229SQ20111028364
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者王竞争 申请人:浚鑫科技股份有限公司