CN103715303A - 一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，属于太阳能电池制作工艺技术领域，制作工艺包括低温扩散、高温推进，其特征在于还包括二次低温扩散步骤，所述二次低温扩散步骤中的温度为700-800℃；在低温扩散和高温推进后，进行二次低温扩散，磷原子活动减弱，磷原子难以向硅片内部扩散，不会对方块电阻造成影响；在不改变结深的情况下，能够提高硅片表面的杂质浓度，有助于改善太阳能电池片的填充效果，提高太阳能电池片的光电转换效率，从而提高太阳能电池的性能。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池制作工艺技术领域。
背景技术
制作太阳能电池的过程一般包括超声清洗、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，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，最终形成发射结。此时，硅片表面的磷原子浓度很高，高温时原子的活动加剧，该区域中由于电不活泼磷原子处于晶格间隙位置会引起晶格缺陷，且由于磷与硅的原子半径不匹配，高浓度的磷还会造成晶格失配，因此在0.2 
m左右的电池表层中，少数载流子寿命比较低，表层吸收的短波光子所产生的光生载流子对电池的光电流输出甚微，此层成为“死层”。
提高晶体硅太阳电池的效率的一种有效方法是提高扩散后的方块电阻，其中做高方阻就是其中的一种。目前硅太阳能电池的扩散环节，扩散方式分为三种：1、高温扩散、高温推进；2、低温扩散，高温推进；3、低温扩散，高温推进，高温扩散，其中高温扩散沉积温度为820-900℃、高温推进温度为820-900℃、低温扩散沉积温度为700-800℃，这三种方法均可以将电池做到高方阻。但是在高温推进环节，磷原子活动加剧，易造成晶格缺陷；同时推进速度快，降低了表面浓度；如果在高温条件下，过多的沉积磷源，势必降低方块电阻；加速表面磷源向硅基体表面扩散，加大结深，影响电池效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，有助于改善太阳能电池片的填充效果，提高太阳能电池片的光电转换效率，从而提高太阳能电池的性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，其制作步骤包括硅片预处理——一次低温扩散——高温推进——出舟，其特征在于还包括二次低温扩散；所述二次低温扩散在高温推进步骤之后、出舟之前进行；所述二次低温扩散时的温度为700℃-800℃。
具体的，所述二次低温扩散时的温度为750℃；
所述二次低温扩散时，温度稳定后，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为6-8min；所述携磷源氮气的流量为600-800sccm，氧气的流量为600-800sccm，氮气的流量为7-8slm；
所述一次低温扩散时，将预处理过的硅片放于扩散炉中，升温至700-800℃，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为14-16min；所述携磷源氮气的流量为1200-1600sccm，氧气的流量为1200-1300sccm，氮气的流量为7-8slm；
所述高温推进时，停止通入携磷源氮气，将温度升至820-850℃，同时通入氧气和氮气，进行推进，氧气的流量为900-1200sccm，氮气的流量为7-8slm，扩散时间为14-16min；
所述磷源为三氯氧磷，源温恒定在19-21℃。
上述制作工艺过程中的气体流量、扩散时间等参数设定与所制作电池的方块电阻有关系，本发明以制作方块电阻为80欧姆的电池为例。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：在低温扩散和高温推进后，进行二次低温扩散，磷原子活动减弱，磷原子难以向硅片内部扩散，不会对方块电阻造成影响；在不改变结深的情况下，能够提高硅片表面的杂质浓度，有助于改善太阳能电池片的填充效果，提高太阳能电池片的光电转换效率，从而提高太阳能电池的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
以制作方块电阻为80欧姆的电池为例，该太阳能电池的扩散制结工艺包括：
步骤S1，在硅片的表面上生长SiO2层，得到预处理硅片；
步骤S2，一次低温扩散，将预处理过的硅片放于扩散炉中，升温至800℃，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为14-16min；所述携磷源氮气的流量为1200-1600sccm，氧气的流量为1200-1300sccm，氮气的流量为7-8slm；
步骤S3，高温推进，停止通入携磷源氮气，将温度升至温度为830℃，同时通入氧气和氮气，进行推进，氧气的流量为900-1200sccm，氮气的流量为7-8slm，扩散时间为14-16min；
步骤S4，二次低温扩散，降温至800℃，温度稳定后，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为6-8min；所述携磷源氮气的流量为600-800sccm，氧气的流量为600-800sccm，氮气的流量为7-8slm。
步骤S5，炉管吹扫，出舟。
实施例2
其与实施例1的不同之处在于：步骤S4，二次低温扩散的温度为750℃。
实施例3
其与实施例1的不同之处在于：步骤S4，二次低温扩散的温度为700℃。
下述对比例是背景技术中的三种现有扩散方法。
对比例1
进行高温扩散和高温推进两个步骤，其制作工艺包括：
步骤S1，在硅片的表面上生长SiO2层，得到预处理硅片；
步骤S2，高温扩散，将预处理过的硅片放于扩散炉中，温度升至830℃，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为14-16min；所述携磷源氮气的流量为1200-1600sccm，氧气的流量为1200-1300sccm，氮气的流量为7-8slm；
步骤S3，高温推进，停止通入携磷源氮气，将温度升至温度为830℃，同时通入氧气和氮气，进行推进，氧气的流量为900-1200sccm，氮气的流量为7-8slm，扩散时间为14-16min；
步骤S5，炉管吹扫，出舟。
对比例2
进行低温扩散和高温推进两个步骤，其制作工艺包括：
步骤S1，在硅片的表面上生长SiO2层，得到预处理硅片；
步骤S2，低温扩散，将预处理过的硅片放于扩散炉中，温度升至800℃，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为14-16min；所述携磷源氮气的流量为1200-1600sccm，氧气的流量为1200-1300sccm，氮气的流量为7-8slm；
步骤S3，高温推进，停止通入携磷源氮气，将温度升至温度为830℃，同时通入氧气和氮气，进行推进，氧气的流量为900-1200sccm，氮气的流量为7-8slm，扩散时间为14-16min；
步骤S5，炉管吹扫，出舟。
对比例3
进行低温扩散、高温推进和高温扩散三个步骤，其制作工艺包括：
步骤S1，在硅片的表面上生长SiO2层，得到预处理硅片；
步骤S2，低温扩散，将预处理过的硅片放于扩散炉中，温度升至800℃，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为14-16min；所述携磷源氮气的流量为1200-1600sccm，氧气的流量为1200-1300sccm，氮气的流量为7-8slm；
步骤S3，高温推进，停止通入携磷源氮气，将温度升至温度为830℃，同时通入氧气和氮气，进行推进，氧气的流量为900-1200sccm，氮气的流量为7-8slm，扩散时间为14-16min；
步骤S4，高温扩散，保持温度为830℃，温度稳定后，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为6-8min；所述携磷源氮气的流量为600-800sccm，氧气的流量为600-800sccm，氮气的流量为7-8slm。
步骤S5，炉管吹扫，出舟。
上述实验中，片源特性一致，在1.5AM，环境温度25℃，光强1000w/㎡的标准测试条件下进行测试，实施例与对比例的电池性能如下表所示：
其中，Voc为开路电压，Isc为短路电流，Rs为串联电阻，Rsh为并联电阻，FF为填充因子，EFF为光电转换效率。从测试所得电池性能参数可见，实施例电池片的填充FF和效率EFF均优于对比例；
由上述实施例可以看出，通过本发明制作电池片，能够提高硅片表面的杂质浓度，提高电池的填充，最终有效提高了电池片效率。
Claims (6)
1.一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，其制作步骤包括硅片预处理——一次低温扩散——高温推进——出舟，其特征在于还包括二次低温扩散；所述二次低温扩散在高温推进步骤之后、出舟之前进行；所述二次低温扩散时的温度为700℃-800℃。
2.根据权利要求１所述的一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，其特征在于所述二次低温扩散时的温度为750℃。
3.根据权利要求１所述的一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，其特征在于所述二次低温扩散时，温度稳定后，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为6-8min；所述携磷源氮气的流量为600-800sccm，氧气的流量为600-800sccm，氮气的流量为7-8slm。
4.根据权利要求１所述的一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，其特征在于所述一次低温扩散时，将预处理过的硅片放于扩散炉中，升温至700-800℃，通入携磷源氮气、氧气和氮气进行恒定源扩散，扩散时间为14-16min；所述携磷源氮气的流量为1200-1600sccm，氧气的流量为1200-1300sccm，氮气的流量为7-8slm。
5.根据权利要求１所述的一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，其特征在于所述高温推进时，停止通入携磷源氮气，将温度升至820-850℃，通入氧气和氮气，进行推进，氧气的流量为900-1200sccm，氮气的流量为7-8slm，扩散时间为14-16min。
6.根据权利要求１所述的一种提高太阳能电池填充的扩散制结方法，其特征在于所述磷源为三氯氧磷，源温恒定在19-21℃。
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