专利名称：一种多晶硅太阳能电池的磷扩散方法
技术领域：
本发明涉及一种制造太阳能电池的扩散制结エ艺，具体涉及ー种多晶硅太阳能电池的磷扩散方法。
背景技术：
晶体硅太阳能电池是ー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，逐渐成为ー种重要的发电方式。其原理是利用PN结的光生伏特效应将光能转化成电能。目前，晶体硅太阳能电池的制造エ艺已经标准化，主要步骤为化学清洗及表面结构化处理(制绒)一扩散制结一周边刻蚀一去除磷硅玻璃一沉积减反射膜一印刷电极一烧结。其中，扩散制结(通常是磷扩散制结)步骤是一个关键步骤，其质量会直接影响到电池的光电转换效率。在エ业化生产中，典型的磷扩散制结エ艺为(1)将硅片置于扩散炉中，氮气气氛下使炉内各温区的温度均升至75(T830°C ； (2)待炉内温度稳定后，通源磷扩散，即用氮气通过液态的POCl3，将所需要的杂质用载流气体输运至高温半导体材料表面，杂质扩散深度约为几百个纳米；C3)无源推迸；(4)降温出舟完成扩散过程。形成了ー个N+/N层，这样的结构有利于后续电极的制备。对于多晶硅太阳能电池而言，多晶硅片由很多不同的单晶硅組成，晶体表面和界面存在很多悬挂键，这些悬挂键可以形成表面态或界面态，从而引入复合中心，降低少子寿命。晶粒间结构复杂，硅原子无序排列，可能存在深能级缺陷的杂质。一方面，界面耗尽了晶界附近的载流子形成具有一定宽度的耗尽层和势垒；另一方面，作为复合中心俘获电子和空穴。晶界势垒阻碍载流子的传输，増大了串联电阻；晶界的复合损失减低了收集率，增加了暗电流，对填充因子、开路电压和短路电流产生不利影响。晶粒晶界内存在相对较多的杂质，形成漏电电流降低电池的并联电阻。上述因素影响了晶硅太阳能电池的光电转换效卓。
发明内容
本发明目的是提供一种多晶硅太阳能电池的磷扩散方法，以提高太阳能电池的光电转换效率。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种多晶硅太阳能电池的磷扩散方法，包括如下步骤
(1)将待处理硅片放于扩散炉中，升温至75(T830°C，炉内环境为氮气气氛，氮气流量 8 30 L/min ；
(2)待温度稳定后，使炉内各温区的温度均升至80(T88(TC，升温的同时通入0.Γ3L/ min的携HCl气体，时间为10 40 min ；
(3)停止通入携HCl气体，只通人0.4 3 L/min的干氧，时间5 20 min ；(4)同时通入携磷源气体和干氧进行扩散，扩散时间为1(T40min，所述携磷源气体的流量为0. 4 3 L/min，干氧的流量为0. 4 3 L/min ；
(5)停止通入干氧和携磷源气体，只通入0.4 3 L/min的携HCl气体，时间5 20 min ；
(6)停止通入携HCl气体，只通人0.4 3 L/min的干氧，时间5 20 min ；
(7)降温出舟，完成扩散过程。由于多晶硅硅片表面和内部存在缺陷源，在热氧化过程中容易引起堆垛层错，进一步影响了晶硅太阳能电池的光电转换效率。本发明的工作机理是在磷扩散前在无氧的氛围下通入适量HC1，消除了氧对氢扩散的阻碍作用，一方面可使H对表面和晶界起到钝化作用，减少或消除表面态或界面态， 改善材料性能；另一方面Cl可以抑制氧化堆垛层错的产生，改善氧化质量，井能和金属离子反应生成络合物由气体带出扩散炉，减少可能的污染；扩散之后，在无氧的氛围下通入一定量HC1，减少了氧对氢扩散的阻碍作用，一方面可进ー步钝化硅片表面，另ー方面Cl可以减少残留在硅片表面和SiO2-Si界面处的磷原子以及在扩散过程中可能引入的或可能产生的金属杂质。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、本发明设计了ー种多晶硅太阳能电池的磷扩散方法，在磷扩散之前在无氧的氛围中掺入一定量HC1，消除了氧对氢扩散的阻碍作用，一方面可使氢原子进入硅晶体后和悬挂键结合，减少甚至消除表面态和界面态，能够改善材料的电性能；另一方面，Cl可以抑制氧化堆垛层错的产生，改善氧化质量，井能和金属离子反应生成络合物由气体带出扩散炉，减少可能的污染；从而改善电池的电性能，有效增加太阳能电池的光电转换效率。2、本发明在磷扩散之后在无氧的氛围下通入一定量HC1，由于Cl减少了扩散后残留在硅片表面和SiO2-Si界面处的磷原子和在扩散过程中可能引入的或可能产生的金属杂质，所以降低了硅片表面磷的浓度并增加了硅片表面的洁净度，提高了扩散层的少子寿命， 从而有利于电池的开压、电流和填充因子的提高，进而提高了光电转换效率。3、本发明避免了现有エ艺中由于在富氧的环境中，氢扩散速度较慢，氧或氧沉淀可能和氢结合，阻碍氢的扩散等问题；实验证明相比现有エ艺，采用本发明的方法得到的太阳能电池的光电转换效率约有0. 3%左右的绝对值提升，取得了意想不到的效果。4、本发明エ艺步骤分明，エ艺调节余地大；且无须增添任何设备エ装，很大程度上节约了成本；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ー步描述 实施例一
一种多晶硅太阳能电池的磷扩散方法，包括如下步骤
(1)将待处理硅片置于扩散炉中，使炉内各温区的温度均升至800°C，炉内气氛为10L/ min的氮气环境；
(2)待炉内温度稳定后，使炉内各温区的温度均升至850°C，升温的同时均勻的通入1 L/min的携HCl气体，时间为20 min ；
(3)停止通入携HCl气体，只通入1.5 L/min的干氧，时间10 min ；(4)均勻的通入1L/min的携磷源气体及1. 5 L/min的干氧，扩散时间20 min ；
(5)停止通入携磷源气体，只通入1L/min的携HCl气体，时间IOmin ；
(6)停止通入携HCl气体，只通入1.5 L/min的干氧，时间10 min ；
(7)降温出舟，完成扩散过程。上述待处理硅片为多晶156硅片。经上述扩散エ艺过程后，在AMI. 5、光强1000W、温度25°C条件下測量其电性能參数的情况为
其中Voc为开路电压，Isc为短路电流，FF为填充因子，Rs为串联电阻，Rsh为并联电阻，EFF为转换效率。
权利要求
1. 一种多晶硅太阳能电池的磷扩散方法，其特征在干，包括如下步骤(1)将待处理硅片放于扩散炉中，升温至75(T830°C，炉内环境为氮气气氛，氮气流量 8 30 L/min ；(2)待温度稳定后，使炉内各温区的温度均升至80(T88(TC，升温的同时通入0.Γ3L/ min的携HCl气体，时间为10 40 min ；(3)停止通入携HCl气体，只通人0.4 3 L/min的干氧，时间5 20 min ；(4)同时通入携磷源气体和干氧进行扩散，扩散时间为1(T40min，所述携磷源气体的流量为0. 4 3 L/min，干氧的流量为0. 4 3 L/min ；(5)停止通入干氧和携磷源气体，只通入0.4 3 L/min的携HCl气体，时间5 20 min ；(6)停止通入携HCl气体，只通人0.4 3 L/min的干氧，时间5 20 min ；(7)降温出舟，完成扩散过程。
全文摘要
本发明公开了一种多晶硅太阳能电池的磷扩散方法，包括如下步骤(1)将待处理硅片放于扩散炉中，升温至750~830℃；(2)待温度稳定后，使炉内各温区的温度均升至800~880℃，升温的同时通入0.4~3L/min的携HCl气体；(3)停止通入携HCl气体，只通入0.4~3L/min的干氧；(4)同时通入携磷源气体和干氧进行扩散；(5)停止通入干氧和携磷源气体，只通入0.4~3L/min的携HCl气体；(6)停止通入携HCl气体，只通入0.4~3L/min的干氧；(7)降温出舟。本发明避免了现有工艺中由于在富氧的环境中，氢扩散速度较慢，氧或氧沉淀可能和氢结合，阻碍氢的扩散等问题；实验证明相比现有工艺，采用本发明的方法得到的太阳能电池的光电转换效率约有0.3%左右的绝对值提升，取得了意想不到的效果。
文档编号H01L31/18GK102569501SQ20111042048
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者党继东, 孟祥熙, 徐义胜, 王永伟, 章灵军, 费正洪, 贾洁静, 辛国军 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