本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池片制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種太陽(yáng)能電池片低壓擴(kuò)散工藝。
背景技術(shù)：
：太陽(yáng)能電池片擴(kuò)散是太陽(yáng)能電池硅片制作的一個(gè)過(guò)程：P—N結(jié)擴(kuò)散，擴(kuò)散工序：將硅片放入高溫?cái)U(kuò)散爐中,通以氮?dú)夂蚉OCL3等氣體,在高溫下分解后在硅片表面形成P-N結(jié)，其擴(kuò)散制結(jié)(p-n結(jié))的目的：在P型硅表面,通過(guò)擴(kuò)散P原子構(gòu)成，現(xiàn)有的晶體硅片一般為放置在臥式擴(kuò)散爐中，通入混合氣體，混合氣體由氮?dú)夂腿妊趿装幢壤旌隙?，在常壓下?duì)晶體硅片進(jìn)行擴(kuò)散，這種方式普遍存在爐口和爐尾的方阻差異較大，且特其損耗量大，在進(jìn)行高表面方塊電阻制作時(shí)，容易導(dǎo)致后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)低效率的晶體硅太陽(yáng)能電池片。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能電池片擴(kuò)散工藝的爐口和爐尾的方阻差異較大的問(wèn)題，現(xiàn)提高一種太陽(yáng)能電池片低壓擴(kuò)散工藝，該低壓擴(kuò)散工藝制備的太陽(yáng)能電池片擴(kuò)散均勻性好，轉(zhuǎn)換效率高且成本低。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種太陽(yáng)能電池片低壓擴(kuò)散工藝，包括以下步驟：a、入爐抽真空：將晶體硅片放置在擴(kuò)散爐內(nèi)，通入大氮，關(guān)閉爐門，打開真空泵對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行抽真空，使?fàn)t內(nèi)壓強(qiáng)維持在120±20mbar的真空狀態(tài)；b、第一次磷源擴(kuò)散：首先，爐內(nèi)溫度溫度在770±30℃，然后向爐內(nèi)通入小氮和氧氣進(jìn)行擴(kuò)散；其中小氮為攜帶磷源蒸汽的氮?dú)猓〉牧髁繛?.15±0.05L/min，氧氣的流量為0.35±0.1L/min，擴(kuò)散時(shí)間為10±2min，爐內(nèi)壓強(qiáng)維持在120±20mbar；c、第一次磷雜質(zhì)推進(jìn)：停止向爐內(nèi)通入小氮，保持氧氣流量為0.35±0.1L/min，使?fàn)t內(nèi)溫度升至830±20℃，對(duì)晶體硅片進(jìn)行第一次磷雜質(zhì)推進(jìn)，磷雜質(zhì)推進(jìn)時(shí)間為5±2min，爐內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120±20mbar；d、降溫：停止向爐內(nèi)通入氧氣，使?fàn)t內(nèi)溫度降至810±20℃，爐內(nèi)壓強(qiáng)維持在120±20mbar；e、第二次磷源擴(kuò)散：使?fàn)t內(nèi)的溫度溫度在810±20℃，向爐內(nèi)通入小氮和氧氣進(jìn)行擴(kuò)散；其中，小氮的流量為0.13±0.05L/min，氧氣的流量為0.42±0.1L/min，擴(kuò)散時(shí)間為8±2min，爐內(nèi)壓強(qiáng)維持在120±20mbar；f、第二次磷雜質(zhì)推進(jìn)：使?fàn)t內(nèi)的穩(wěn)定將至790±20℃，停止向爐內(nèi)通入小氮，保持氧氣的流量為0.6±0.3L/min，推進(jìn)時(shí)間10±2min，爐內(nèi)壓強(qiáng)維持在120±20mbar；g、后氧化：使?fàn)t內(nèi)的溫度將至770±20℃，氧氣流量升至0.7±0.2L/min，在晶體硅片表面生長(zhǎng)氧化層，爐內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120±m(xù)bar；h、降溫出爐：停止向爐內(nèi)通入氧氣，使?fàn)t內(nèi)的溫度降至700±30℃，關(guān)閉真空泵，通入大氮，恢復(fù)爐內(nèi)壓強(qiáng)，打開爐門，取出晶體硅片。進(jìn)一步地，步驟a中，晶體硅片順序放置在石英舟上，將裝滿晶體硅片的石英舟放置在石英舟托上，然后以200±20mm/min的速度從擴(kuò)散爐的爐口勻速推送至爐內(nèi)，在推送的過(guò)程中同時(shí)向爐內(nèi)通入大氮，爐內(nèi)初始溫度為750±30℃，大氮流量為3±0.5L/min，壓強(qiáng)為915±20mbar，關(guān)閉爐門，爐內(nèi)溫度升至760±30℃，大氮流量縮減至2.7±0.5L/min。進(jìn)一步地，步驟h中，打開爐門，承載晶體硅片的石英舟以200±20mm/min的速度從爐內(nèi)退出，在出爐的過(guò)程中向爐內(nèi)通入大氮，大氮流量為3±0.5L/min。進(jìn)一步地，步驟c中的升溫速率為升溫速率為8±0.2℃。進(jìn)一步地，步驟d中的降溫速率2±0.1℃。進(jìn)一步地，步驟g中氧化時(shí)間為8±2min。進(jìn)一步地，步驟h中降溫速率3±0.1℃。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明太陽(yáng)能電池片低壓擴(kuò)散工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)多步擴(kuò)散方法能減少表面死層、增加電活性磷摻雜量，與常規(guī)的擴(kuò)散工藝相比，本工藝制備的太陽(yáng)電池開路電壓Voc升高3mV，光電轉(zhuǎn)換效率Eff有0.1％的絕對(duì)提升，功率Pmpp提升0.026W。2)在低壓狀態(tài)下進(jìn)行擴(kuò)散工藝過(guò)程，使得爐腔中分布低的雜質(zhì)源飽和蒸氣壓，提高了雜質(zhì)的分子自由程，改善氣流場(chǎng)穩(wěn)定性，大大提高晶體硅片擴(kuò)散的均勻性，改善方阻均勻性，加工制作的晶體硅太陽(yáng)能電池片的轉(zhuǎn)換效率高，操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)量大，同時(shí)化學(xué)品和特氣損耗成本大幅降低。3)通過(guò)后氧化過(guò)程中在大量氧氣推進(jìn)條件下，活性磷和磷元素?fù)诫s濃度明顯降低，即氧化增強(qiáng)擴(kuò)散。但是深度加大時(shí)，SiO2-Si界面具有Si間隙陷阱的作用，向體內(nèi)注入空位，伴隨堆垛層錯(cuò)的收縮，通氧氣起到延緩擴(kuò)散的作用。兩次擴(kuò)散加推進(jìn)完成后增加后氧化步驟起吸雜作用，延緩擴(kuò)散，且在晶體硅片表面生長(zhǎng)的氧化層能有效保護(hù)PN結(jié)，阻擋后續(xù)洗磷工序藥液對(duì)PN結(jié)的損傷。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第一次實(shí)驗(yàn)檔位分布柱狀圖；圖2是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第一次實(shí)驗(yàn)功率對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖3是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第一次實(shí)驗(yàn)開路電壓對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖4是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第一次實(shí)驗(yàn)短路電流對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖5是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第一次實(shí)驗(yàn)串阻對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖6是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第一次實(shí)驗(yàn)填充因子對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖7是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第二次實(shí)驗(yàn)硅片檔位分布柱狀圖；圖8是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第二次實(shí)驗(yàn)功率對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖9是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第二次實(shí)驗(yàn)開路電壓對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖10是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第二次實(shí)驗(yàn)短路電流對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖11是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第二次實(shí)驗(yàn)串阻對(duì)比點(diǎn)狀分布圖；圖12是本發(fā)明低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline制備的2500片硅片第二次實(shí)驗(yàn)填充因子對(duì)比點(diǎn)狀分布圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成，方向和參照(例如，上、下、左、右、等等)可以僅用于幫助對(duì)附圖中的特征的描述。因此，并非在限制性意義上采用以下具體實(shí)施方式，并且僅僅由所附權(quán)利要求及其等同形式來(lái)限定所請(qǐng)求保護(hù)的主題的范圍。實(shí)施例1采用的擴(kuò)散爐有五個(gè)加熱區(qū)，具體的工藝流程如下：入爐：將清洗制絨后的晶體硅片順序放置在石英舟上，將裝滿晶體硅片的石英舟放置在石英舟托上，然后被SiC槳以200mm/min的速度從臥式擴(kuò)散爐的爐口勻速推送至爐內(nèi)，在推送過(guò)程中同時(shí)向爐內(nèi)通入大氮，爐內(nèi)初始溫度為750℃，大氮流量為3L/min，壓強(qiáng)為91mbar；抽真空：將石英舟推送至爐內(nèi)指定位置后，SiC槳以300mm/min的速度退回至爐外初始位置，關(guān)閉爐門，溫度升至760℃，大氮流量減至2.7L/min，打開真空泵對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行抽真空，抽真空的時(shí)間控制在9min內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120mbar范圍內(nèi)；第一次磷源擴(kuò)散：使?fàn)t內(nèi)的溫度穩(wěn)定在770℃范圍內(nèi)，向爐內(nèi)通入小氮和氧氣，對(duì)晶體硅片進(jìn)行第一次磷源擴(kuò)散，所述的小氮是指攜帶磷源蒸汽的氮?dú)?，小氮流量?.15L/min，氧氣流量為0.35L/min，第一次磷源擴(kuò)散時(shí)間為10min，爐內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120mbar范圍內(nèi)；第一次磷雜質(zhì)推進(jìn)：停止向爐內(nèi)通入小氮，保持氧氣流量為0.3L/min，使?fàn)t內(nèi)的溫度升溫至830℃，升溫速率為8℃/min，對(duì)晶體硅片進(jìn)行第一次磷雜質(zhì)推進(jìn)，磷雜質(zhì)推進(jìn)時(shí)間為5min，爐內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120mbar范圍內(nèi)；降溫：停止向爐內(nèi)通入氧氣，使?fàn)t內(nèi)的溫度降至810℃，降溫速率為2±0.1℃/min，爐內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120mbar范圍內(nèi)；第二次磷源擴(kuò)散：使?fàn)t內(nèi)的溫度穩(wěn)定在810℃，向爐內(nèi)通入小氮和氧氣，對(duì)晶體硅片進(jìn)行第二次磷源擴(kuò)散，所述的小氮是指攜帶磷源蒸汽的氮?dú)?，小氮流量?.13L/min，氧氣流量為0.42L/min，第二次磷源擴(kuò)散時(shí)間為8min，爐內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120mbar范圍內(nèi)；第二次磷雜質(zhì)推進(jìn)：使?fàn)t內(nèi)的溫度降至790℃，停止向爐內(nèi)通入小氮，保持氧氣流量為0.6L/min，對(duì)晶體硅片進(jìn)行第二次磷雜質(zhì)推進(jìn)，雜質(zhì)推進(jìn)時(shí)間為10min，爐內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120mbar范圍內(nèi)；后氧化：使?fàn)t內(nèi)的溫度降至770℃，氧氣流量升至0.7L/min，在晶體硅片表面生長(zhǎng)良好的氧化層，氧化時(shí)間為8min，爐內(nèi)的壓強(qiáng)維持在120mbar范圍內(nèi)；降溫：停止向爐內(nèi)通入氧氣，使?fàn)t內(nèi)的溫度降溫至700℃，降溫速率為3℃/min，關(guān)閉真空泵，通入大氮，大氮流量為5L/min，爐內(nèi)壓強(qiáng)恢復(fù)至915±20mbar；出爐：打開爐門，SiC槳以200mm/min的速度進(jìn)入爐內(nèi)，承載石英舟托后以300mm/min的速度從爐內(nèi)退出，在出爐過(guò)程中向爐內(nèi)通入大氮，大氮流量為3L/min。一、采用上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片PN結(jié)，第一次經(jīng)相同工藝制備2500片硅片和常規(guī)方法制備的硅片性能對(duì)比如下表1：表1：PmppUocIscRsRshFFNCell低壓擴(kuò)散4.694649.09.2222.5736578.42％19.29％Baseline4.670646.29.2102.4837678.47％19.19％△0.0242.90.0120.09-10-0.05％0.10％其中：Pmpp表示功率；Uoc表示開路電壓；Isc表示短路電流；Rs表示串阻；Rsh表示并阻；FF表示填充因子；NCell(Eff)表示光電轉(zhuǎn)換效率；Baseline表示常規(guī)方法。從表1中可以看出上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline，功率提高0.024W，Uoc提高2.9mV，Eff提高0.1％。重復(fù)五輪實(shí)驗(yàn)，爐內(nèi)五個(gè)溫度區(qū)的方阻統(tǒng)計(jì)表格如下表2：表2：從表2中可以看出低壓方阻輪次之間較為穩(wěn)定。上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片和常規(guī)方法制備的硅片其檔位對(duì)比表如表3：檔位：功率大于等于4.825W的為1檔，2檔為功率大于等于4.8W，3檔為功率大于等于4.775W，以此類推；表3：結(jié)合表3及附圖1可以看出，上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片檔位靠前且較為集中，后檔位較少，其中，檔位越高，功率越高。結(jié)合附圖2-6所示，上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片電性能參數(shù)分布較為集中，一致性更好。二、采用上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片PN結(jié)，第二次經(jīng)相同工藝制備2500片硅片和常規(guī)方法制備的硅片性能對(duì)比如下表4：表4：PmppUocIscRsRshFFNCell低壓擴(kuò)散4.693648.49.2612.7627578.15％19.28％Baseline4.664644.99.2372.6634278.31％19.17％△0.0293.50.0240.1-67-0.15％0.12％從表4中可以看出上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片相對(duì)Baseline，功率提高0.029W，Uoc提高3.5mV，Eff提高0.12％。重復(fù)五輪實(shí)驗(yàn)，爐內(nèi)五個(gè)溫度區(qū)的方阻統(tǒng)計(jì)表格如下表5：表5：從表5中可以看出低壓方阻輪次之間較為穩(wěn)定。上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片和常規(guī)方法制備的硅片其檔位對(duì)比表如表6：表6：結(jié)合表6及附圖7可以看出，上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片檔位靠前且較為集中，后檔位較少，其中，檔位越高，功率越高。結(jié)合附圖8-12所示，上述低壓擴(kuò)散工藝制備的硅片電性能參數(shù)分布較為集中，一致性更好。上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3