本发明属于太阳能电池,具体涉及一种管式变温硼扩散沉积工艺。
背景技术:
1、太阳能电池的心脏是一个pn结。硅晶体的特点是原子之间靠共价键连接在一起,硅原子的4个价电子和它相邻的4个原子组成4对共有电子对。这种共有电子对就称为“共价键”。硅片掺进硼后,由于硼原子的最外层有3个价电子,必有一个价键上因缺少一个电子而形成一个空位,我们称这个空位叫“空穴”。这种依靠空穴导电的半导体称为空穴型半导体,简称p型半导体。同样,磷(p)原子的最外层有五个价电子,只有四个参加共价键,另一个不在价键上,成为自由电子,掺入磷的半导体起导电作用的,主要是磷所提供的自由电子,这种依靠电子导电的半导体称为电子型半导体,简称n型半导体。
2、如果把这种n型硅片放在一个石英炉管内,加热到一定温度,并引入含硼的化合物在硅片表面分解出硼,覆盖在硅片的表面,并向硅片内部渗透扩散。在有硼渗透的一面就形成了p型,在没有渗透的一面是原始n型的,在硅片内部形成了所要的pn结,即为扩散,扩散的目的是制作pn结。以三氯化硼作为掺杂源对n型基底硅片进行扩散的过程被称为硼扩散过程,现有技术在硼扩散过程中常采用的工艺为恒温推结工艺,会带来界面区域容易存在扩散不均匀的弊端。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题,本发明要解决的一个技术问题在于提供一种管式变温硼扩散沉积工艺,在硼扩散过程通过变温的工艺处理,克服了界面区域容易存在扩散不均匀的弊端;同时以多步通源沉积方式,使硼扩散沉积的界面均匀性得到比较好的修复,在优化硼扩散均匀性的同时,提升电池的转换效率。
2、为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
3、一种管式变温硼扩散沉积工艺,采用多步通源沉积工艺和变温推结工艺相结合实现硼扩散过程。
4、所述管式变温硼扩散沉积工艺,多步通源沉积工艺为:按照温度860℃,氮气流量3000sccm,氧气流量2000sccm,三氯化硼流量300sccm的条件进行沉积,第一步沉积时间300s;按照温度870℃,氮气流量4000sccm,氧气流量3000sccm,三氯化硼流量200sccm的条件进行沉积,第二步沉积时间240s;按照温度880℃,氮气流量5000sccm,氧气流量4000sccm,三氯化硼流量100sccm的条件进行沉积,第三步沉积时间180s。
5、所述管式变温硼扩散沉积工艺,变温推结工艺为:按照温度930-990℃,氮气流量6000sccm,氧气流量2000sccm的条件进行推结,每300s温度升高10℃,总推结时间2100s。按照时间梯度,每一步时间逐步递减,温度逐步升高,达到变温的效果,使得工艺后的硅片,方阻均匀性更好。
6、所述管式变温硼扩散沉积工艺,包括以下步骤:
7、(1)通氮进舟,将装好硅片的石英舟放置于碳化硅浆上,送至炉管内,并保证管内是正压状态;
8、(2)前氧化处理,升温至氧化温度,在一定氮气和氧气流量下进行氧化;
9、(3)多步通源沉积,
10、(4)变温推结,
11、(5)高温氧化,按照温度1040℃,在一定氮气和氧气流量条件下进行氧化;
12、(6)降温氧化,按照温度800℃,在一定氮气和氧气流量条件下进行氧化;
13、(7)通氮出舟,将工艺处理后硅片的石英舟放置于碳化硅浆上,送出炉管,并保证管内是正压状态。
14、所述管式变温硼扩散沉积工艺,步骤(1)送舟温度为780-800℃,送舟速率为150mm/s,按照氮气流量10000sccm保证管内是正压状态,进舟时间720s。
15、所述管式变温硼扩散沉积工艺,步骤(2),保持载舟温度840-850℃,以20℃/min的速率升温至860℃进行氧化,按照氮气流量3000sccm,氧气流量2000sccm的条件进行氧化,氧化时间300s。
16、所述管式变温硼扩散沉积工艺,步骤(5),氮气流量2000sccm,氧气流量18000sccm的条件进行氧化,氧化时间7200s。
17、所述管式变温硼扩散沉积工艺,步骤(6)氮气流量5000sccm,氧气流量10000sccm的条件进行氧化,每300s温度降低20℃,总氧化时间3900s。
18、所述管式变温硼扩散沉积工艺,步骤(7),保持出舟温度780-800℃,出舟速度为150mm/s,按照氮气流量10000sccm保证管内是正压状态,出舟时间720s。
19、有益效果:与现有的技术相比,本发明的优点包括:
20、本发明采用变温推结工艺,沉积时三氯化硼梯度降低,提升了硅片内载流子寿命,降低了扩散后方阻的不均匀度,减少成品电池的低效离散性,对比电性能参数有提升,从而提升电池效率。
1.一种管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,采用多步通源沉积工艺和变温推结工艺相结合实现硼扩散过程。
2.根据权利要求1所述管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,多步通源沉积工艺为:按照温度860℃,氮气流量3000sccm,氧气流量2000sccm,三氯化硼流量300sccm的条件进行沉积,第一步沉积时间300s;按照温度870℃,氮气流量4000sccm,氧气流量3000sccm,三氯化硼流量200sccm的条件进行沉积,第二步沉积时间240s;按照温度880℃,氮气流量5000sccm,氧气流量4000sccm,三氯化硼流量100sccm的条件进行沉积,第三步沉积时间180s。
3.根据权利要求1所述管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,变温推结工艺为:按照温度930-990℃,氮气流量6000sccm,氧气流量2000sccm的条件进行推结,每300s温度升高10℃,总推结时间2100s。
4.根据权利要求1-3任一所述管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,包括以下步骤:
5.根据权利要求4所述管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,步骤(1)送舟温度为780-800℃,送舟速率为150mm/s,按照氮气流量10000sccm保证管内是正压状态,进舟时间720s。
6.根据权利要求4所述管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,步骤(2),保持载舟温度840-850℃,以20℃/min的速率升温至860℃进行氧化,按照氮气流量3000sccm,氧气流量2000sccm的条件进行氧化,氧化时间300s。
7.根据权利要求4所述管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,步骤(5),氮气流量2000sccm,氧气流量18000sccm的条件进行氧化,氧化时间7200s。
8.根据权利要求4所述管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,步骤(6)氮气流量5000sccm,氧气流量10000sccm的条件进行氧化,每300s温度降低20℃,总氧化时间3900s。
9.根据权利要求4所述管式变温硼扩散沉积工艺,其特征在于,步骤(7),保持出舟温度780-800℃,出舟速度为150mm/s,按照氮气流量10000sccm保证管内是正压状态,出舟时间720s。