一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種打碼系統(tǒng)，尤其涉及一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法。按以下步驟進行：高效太陽能電池分析→多步擴散工藝具體實驗數(shù)據(jù)。一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法，提高產(chǎn)品質(zhì)量，進一步提升操作效率。
【專利說明】
一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能電池制備，尤其涉及一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有傳統(tǒng)的太陽能電池制備，工藝復雜，而且產(chǎn)品使用性能相對不佳。
[0003]中國專利201010589786.7，公開一種太陽能電池，包括:一背電極、一硅片襯底、一摻雜娃層以及一上電極。其中，所述娃片襯底包括一第一表面以及與該第一表面相對設置的一第二表面，所述硅片襯底的第二表面設置有多個階梯狀的三維納米結構;所述背電極設置于所述硅片襯底的第一表面，并與該第一表面歐姆接觸;所述摻雜硅層形成于所述三維納米結構的表面以及相鄰三維納米結構之間的硅片襯底的第二表面;所述上電極設置于所述摻雜硅層的至少部分表面。此工藝相對復雜，不適合現(xiàn)在的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種制備方法更加科學合理，提高太陽能電池片轉(zhuǎn)化效率的一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法。
[0005]本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法，按以下步驟進行:
(一)、高效太陽能電池分析:
太陽能電池主要依靠把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，轉(zhuǎn)化效率越高，單位面積所得到的電能越多，因此尚效太陽能電池始終代表著太陽能電池發(fā)展的最核心的方向和技術；
1、太陽能電池心臟一 PN結:
在其轉(zhuǎn)化電能的過程中，PN結是心臟，光能通過PN結轉(zhuǎn)化為電能，PN結的形成是整個太陽能電池制備工藝的核心；
2.、擴散一PN結形成的基礎:
PN結依靠擴散形成，而形成PN結目前有濺射、氣體擴散、連式擴散的多種方法；
在制備太陽能電池中，采用的是液態(tài)三氯氧磷擴散，采用液態(tài)三氯氧磷擴散具有PN易控制，均勻性好，重復性好、工藝穩(wěn)定、環(huán)保、性價比高的特點；
采用液態(tài)三氯氧磷擴散的材料與設備:液態(tài)三氯氧磷、載氣(LN2)、擴散爐、硅片、方阻測試儀、ECV曲線測試分析儀、去PSG測試方阻變化測試儀；
在太陽能電池擴散工藝中，有兩種擴散原理交織進行:一種是恒定源擴散，一種的限定源擴散；
恒定源擴散指的擴散進行時硅片表面的磷的濃度保持恒定，即表面雜質(zhì)濃度保持不變，始終提供恒定的磷進行擴散；
限定源擴散指的擴散進行時硅片表面的磷的總量一定，隨著擴散進行，表面濃度降低，雜質(zhì)通過擴散進行到硅片內(nèi)部，形成PN結；
兩種擴散共同作用下形成PN結，PN結形成后即可把光能轉(zhuǎn)化為電能，然而為提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，必須是的對應的PN結在一定的光照下，轉(zhuǎn)化更多的電能，因此通過擴散優(yōu)化，使得PN結的轉(zhuǎn)化效率提升；
3、多步擴散一 PN結優(yōu)化:
在太陽能電池PN結的擴散工藝中，不同的擴散工藝方案，對擴散曲線、磷濃度的分布有著不同的作用，不同的擴散曲線可以得到不同的電性能；
通過大量的實驗研究，在擴散工藝中結合自身設備條件，增加擴散工藝步數(shù)，同時調(diào)整各步間的氣體流量、溫度差異、時間差異可得到轉(zhuǎn)化效率最優(yōu)的擴散曲線；
提高轉(zhuǎn)化效率主要是去除擴散是表面形成的死層對轉(zhuǎn)化效率的影響，減少死層的影響可增加活性磷的濃度，活性磷濃度增加，導電電子濃度增加，從而提高轉(zhuǎn)化效率；
(二)、多步擴散工藝具體實驗數(shù)據(jù):
通過大量實驗數(shù)據(jù)分析，得到了最理想的擴散工藝為五步擴散;本次方案值得多步擴散即為五步擴散，具體工藝方案如下所述:
第一步:控制擴散溫度在7 7 5 °C，時間控制在110 O秒，O 2、N 2流量分別控制在8 O O、15000sccm，在擴散前形成一層致密的氧化膜;該氧化膜可起在擴散過程中起到掩蔽膜的作用;阻擋有害雜質(zhì)，使擴散更加均勻的進行，在后續(xù)工藝進行中保護PN結的作用；
第二步:控制擴散溫度在780°C，時間控制在300秒，02、N2、LN2流量分別控制在800、10000、780sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持780sCCm的磷濃度，本步為初步擴散，也可稱為預沉積、預處理，在硅片表面形成第一層擴散層；
第三步:控制擴散溫度在785°C，時間控制在500秒，02、N2、LN2流量分別控制在900、10000、850sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持850SCCm的磷濃度，本步為主要擴散步，在第一層擴散基礎上進行磷擴散，形成更加致密的擴散層；
第四步:控制擴散溫度在790°C，時間控制在350秒，02、N2、LN2流量分別控制在650、10000、780sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持780SCCm的磷濃度，相比第三步擴散，本步主要為彌補性擴散，在之前擴散基礎上，補充部分磷的濃度，為后續(xù)限定表面源擴散提供基礎；
第五步:控制擴散溫度在8 5 5 °C，時間控制在5 O O秒，O 2、N 2、流量分別控制在15 O O、15000sCCm;本步為限定表面源擴散，硅片表面的磷濃度在第二、三、四步已經(jīng)沉積完畢;本步在恒定磷源的基礎上，通過高溫、氧化把硅片表面的磷進行深入擴散，或者稱之為推進；即從硅片表面推進到表面以內(nèi)0.35um的位置，形成PN結;本步時PN結形成的關鍵一步，不同的溫度，不同的表面濃度，會形成不同的擴散曲線，不同的擴散曲線會產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)化效率。
[000?]因此，本發(fā)明的一種多步擴散實現(xiàn)尚效太陽能電池制備方法，提尚廣品質(zhì)量，進一步提升操作效率。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的五步擴散工藝參數(shù)圖；
圖2是本發(fā)明的五步擴散工藝所得擴散曲線。
【具體實施方式】
[0008]下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。
[0009]實施例1:如圖1和圖2所示，一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法，按以下步驟進行:
(一)、高效太陽能電池分析:
太陽能電池主要依靠把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，轉(zhuǎn)化效率越高，單位面積所得到的電能越多，因此尚效太陽能電池始終代表著太陽能電池發(fā)展的最核心的方向和技術；
1、太陽能電池心臟一 PN結:
在其轉(zhuǎn)化電能的過程中，PN結是心臟，光能通過PN結轉(zhuǎn)化為電能，PN結的形成是整個太陽能電池制備工藝的核心；
2.、擴散一PN結形成的基礎:
PN結依靠擴散形成，而形成PN結目前有濺射、氣體擴散、連式擴散的多種方法；
在制備太陽能電池中，采用的是液態(tài)三氯氧磷擴散，采用液態(tài)三氯氧磷擴散具有PN易控制，均勻性好，重復性好、工藝穩(wěn)定、環(huán)保、性價比高的特點；
采用液態(tài)三氯氧磷擴散的材料與設備:液態(tài)三氯氧磷、載氣(LN2)、擴散爐、硅片、方阻測試儀、ECV曲線測試分析儀、去PSG測試方阻變化測試儀；
在太陽能電池擴散工藝中，有兩種擴散原理交織進行:一種是恒定源擴散，一種的限定源擴散；
恒定源擴散指的擴散進行時硅片表面的磷的濃度保持恒定，即表面雜質(zhì)濃度保持不變，始終提供恒定的磷進行擴散；
限定源擴散指的擴散進行時硅片表面的磷的總量一定，隨著擴散進行，表面濃度降低，雜質(zhì)通過擴散進行到硅片內(nèi)部，形成PN結；
兩種擴散共同作用下形成PN結，PN結形成后即可把光能轉(zhuǎn)化為電能，然而為提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，必須是的對應的PN結在一定的光照下，轉(zhuǎn)化更多的電能，因此通過擴散優(yōu)化，使得PN結的轉(zhuǎn)化效率提升；
3、多步擴散一 PN結優(yōu)化:
在太陽能電池PN結的擴散工藝中，不同的擴散工藝方案，對擴散曲線、磷濃度的分布有著不同的作用，不同的擴散曲線可以得到不同的電性能；
通過大量的實驗研究，在擴散工藝中結合自身設備條件，增加擴散工藝步數(shù)，同時調(diào)整各步間的氣體流量、溫度差異、時間差異可得到轉(zhuǎn)化效率最優(yōu)的擴散曲線；
提高轉(zhuǎn)化效率主要是去除擴散是表面形成的死層對轉(zhuǎn)化效率的影響，減少死層的影響可增加活性磷的濃度，活性磷濃度增加，導電電子濃度增加，從而提高轉(zhuǎn)化效率；
(二)、多步擴散工藝具體實驗數(shù)據(jù):
通過大量實驗數(shù)據(jù)分析，得到了最理想的擴散工藝為五步擴散;本次方案值得多步擴散即為五步擴散，具體工藝方案如下所述:
第一步:控制擴散溫度在7 7 5 °C，時間控制在110 O秒，O 2、N 2流量分別控制在8 O O、15000sccm，在擴散前形成一層致密的氧化膜;該氧化膜可起在擴散過程中起到掩蔽膜的作用;阻擋有害雜質(zhì)，使擴散更加均勻的進行，在后續(xù)工藝進行中保護PN結的作用； 第二步:控制擴散溫度在780°C，時間控制在300秒，02、N2、LN2流量分別控制在800、10000、780sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持780sCCm的磷濃度，本步為初步擴散，也可稱為預沉積、預處理，在硅片表面形成第一層擴散層；
第三步:控制擴散溫度在785°C，時間控制在500秒，02、N2、LN2流量分別控制在900、10000、850sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持850SCCm的磷濃度，本步為主要擴散步，在第一層擴散基礎上進行磷擴散，形成更加致密的擴散層；
第四步:控制擴散溫度在790°C，時間控制在350秒，02、N2、LN2流量分別控制在650、10000、780sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持780SCCm的磷濃度，相比第三步擴散，本步主要為彌補性擴散，在之前擴散基礎上，補充部分磷的濃度，為后續(xù)限定表面源擴散提供基礎；
第五步:控制擴散溫度在8 5 5 °C，時間控制在5 O O秒，O 2、N 2、流量分別控制在15 O O、15000sCCm;本步為限定表面源擴散，硅片表面的磷濃度在第二、三、四步已經(jīng)沉積完畢;本步在恒定磷源的基礎上，通過高溫、氧化把硅片表面的磷進行深入擴散，或者稱之為推進；即從硅片表面推進到表面以內(nèi)0.35um的位置，形成PN結;本步時PN結形成的關鍵一步，不同的溫度，不同的表面濃度，會形成不同的擴散曲線，不同的擴散曲線會產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)化效率。
[0010]五步擴散所得到的擴散曲線，如圖2所示，PN結深約為0.35um，表面濃度保持在6.5*1020ο
[0011]死層的厚度為0.03um，達到最小值，為提高太陽能電池轉(zhuǎn)化效率奠定基礎，運用此擴散工藝可比正常擴散工藝使得太陽能電池片轉(zhuǎn)化效率提高0.15%。
[0012]此擴散曲線積分所得面積即為擴散方塊電阻，方塊電阻約為90Ω。
【主權項】
1.一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法，其特征在于按以下步驟進行: (一)、高效太陽能電池分析: 太陽能電池主要依靠把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，轉(zhuǎn)化效率越高，單位面積所得到的電能越多，因此尚效太陽能電池始終代表著太陽能電池發(fā)展的最核心的方向和技術； .1、太陽能電池心臟一 PN結: 在其轉(zhuǎn)化電能的過程中，PN結是心臟，光能通過PN結轉(zhuǎn)化為電能，PN結的形成是整個太陽能電池制備工藝的核心； .2、擴散一PN結形成的基礎: PN結依靠擴散形成，而形成PN結目前有濺射、氣體擴散、連式擴散的多種方法； 在制備太陽能電池中，采用的是液態(tài)三氯氧磷擴散，采用液態(tài)三氯氧磷擴散具有PN易控制，均勻性好，重復性好、工藝穩(wěn)定、環(huán)保、性價比高的特點； 采用液態(tài)三氯氧磷擴散的材料與設備:液態(tài)三氯氧磷、載氣(LN2)、擴散爐、硅片、方阻測試儀、ECV曲線測試分析儀、去PSG測試方阻變化測試儀； 在太陽能電池擴散工藝中，有兩種擴散原理交織進行:一種是恒定源擴散，一種的限定源擴散； 恒定源擴散指的擴散進行時硅片表面的磷的濃度保持恒定，即表面雜質(zhì)濃度保持不變，始終提供恒定的磷進行擴散； 限定源擴散指的擴散進行時硅片表面的磷的總量一定，隨著擴散進行，表面濃度降低，雜質(zhì)通過擴散進行到硅片內(nèi)部，形成PN結； 兩種擴散共同作用下形成PN結，PN結形成后即可把光能轉(zhuǎn)化為電能，然而為提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，必須是的對應的PN結在一定的光照下，轉(zhuǎn)化更多的電能，因此通過擴散優(yōu)化，使得PN結的轉(zhuǎn)化效率提升； .3、多步擴散一 PN結優(yōu)化: 在太陽能電池PN結的擴散工藝中，不同的擴散工藝方案，對擴散曲線、磷濃度的分布有著不同的作用，不同的擴散曲線可以得到不同的電性能； 通過大量的實驗研究，在擴散工藝中結合自身設備條件，增加擴散工藝步數(shù)，同時調(diào)整各步間的氣體流量、溫度差異、時間差異可得到轉(zhuǎn)化效率最優(yōu)的擴散曲線； 提高轉(zhuǎn)化效率主要是去除擴散是表面形成的死層對轉(zhuǎn)化效率的影響，減少死層的影響可增加活性磷的濃度，活性磷濃度增加，導電電子濃度增加，從而提高轉(zhuǎn)化效率； (二)、多步擴散工藝具體實驗數(shù)據(jù): 通過大量實驗數(shù)據(jù)分析，得到了最理想的擴散工藝為五步擴散;本次方案值得多步擴散即為五步擴散，具體工藝方案如下所述: 第一步:控制擴散溫度在7 7 5 °C，時間控制在110 O秒，O 2、N 2流量分別控制在8 O O、.15000sccm，在擴散前形成一層致密的氧化膜;該氧化膜可起在擴散過程中起到掩蔽膜的作用;阻擋有害雜質(zhì)，使擴散更加均勻的進行，在后續(xù)工藝進行中保護PN結的作用； 第二步:控制擴散溫度在780 0C，時間控制在300秒，02、N2、LN2流量分別控制在800、.10000、780sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持780sCCm的磷濃度，本步為初步擴散，也可稱為預沉積、預處理，在硅片表面形成第一層擴散層； 第三步:控制擴散溫度在785 °C，時間控制在500秒，02、N2、LN2流量分別控制在900、.10000、850sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持850sCCm的磷濃度，本步為主要擴散步，在第一層擴散基礎上進行磷擴散，形成更加致密的擴散層； 第四步:控制擴散溫度在7 9 O °C，時間控制在3 5 O秒，O 2、N 2、L N 2流量分別控制在6 5 O、.10000、780sCCm;本步為恒定表面源擴散，硅片表面始終保持780SCCm的磷濃度，相比第三步擴散，本步主要為彌補性擴散，在之前擴散基礎上，補充部分磷的濃度，為后續(xù)限定表面源擴散提供基礎； 第五步:控制擴散溫度在8 5 5 °C，時間控制在5 O O秒，O 2、N 2、流量分別控制在15 O O、.15000sCCm;本步為限定表面源擴散，硅片表面的磷濃度在第二、三、四步已經(jīng)沉積完畢;本步在恒定磷源的基礎上，通過高溫、氧化把硅片表面的磷進行深入擴散，或者稱之為推進；即從硅片表面推進到表面以內(nèi)0.35um的位置，形成PN結;本步時PN結形成的關鍵一步，不同的溫度，不同的表面濃度，會形成不同的擴散曲線，不同的擴散曲線會產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)化效率。
【文檔編號】H01L21/208GK106024974SQ201610406639
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】劉曉龍, 劉成, 吳肖, 孫立國
【申請人】浙江昂成新能源有限公司