CN116387150A - 硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法，属于光伏技术领域。硅片吸杂方法包括：对已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉进行烧管工艺，然后在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺，烧管工艺的最高热处理温度大于扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，和/或，烧管工艺的最高氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量，其能够减少异质结吸杂导致的PL舟印。
Description
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法。
背景技术
HJT硅异质结太阳电池又被称作HIT(Heterojunctionwithintrinsicthinlayer)太阳电池，其利用非晶硅薄膜/单晶硅衬底的异质结结构，从而结合了单晶硅和非晶硅太阳电池优良的特点，具有高效率、高Voc等特点。HIT太阳电池一般以N型硅片为基底，在异质结实际生产过程中，异质结对硅片的杂质含量要求低，就目前N型硅片状况条件，对硅片吸杂是必要的，吸杂后的硅片效率提升一般在0.1％左右，甚至一些杂质含量较高的硅片效率的提升达到1％-2％，这样的效率提升使异质结不得不采用吸杂工艺，若不采用吸杂工艺将导致实际产线无法控制由硅片杂质带来的效率波动。
目前，对于硅片吸杂一般采用扩散磷吸杂工艺，但实际生产过程中发现，采用上述扩散磷吸杂工艺在批量生产HIT电池时，容易出现大量的如图1所示的PL(光致发光)舟印不良(接触舟卡齿位置PL发黑)，比例达到0.5％以上，PL舟印不良的产生极大的增加了制造成本，急需解决或者控制该不良。
发明内容
本申请提供了一种硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法，其能够在采用扩散磷吸杂工艺在批量生产HIT电池时，缓解PL舟印不良的比较高的问题。
本申请的实施例是这样实现的：
在第一方面，本申请示例提供一种硅片吸杂方法，其包括：对已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉进行烧管工艺，然后在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺；扩散磷吸杂工艺中，采用惰性气体调节扩散炉内的气压，并通入氧气和磷源气体进行热处理；烧管工艺中，采用惰性气体调节扩散炉内的气压，并通入氧气进行热处理；其中，烧管工艺的最高热处理温度大于扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，和/或，烧管工艺的最高氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量。
本申请提供的硅片吸杂方法，对已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉进行烧管工艺，利烧管工艺的最高热处理温度大于扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，有利于将已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉内一些温度偏低的位置而沉积的P、P2O5(沸点360℃)等含磷化学物质气化，并由惰性气体和氧气等带出；利用烧管工艺的最高氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量，有利于氧化残留在扩散炉内外的P单质，并且高氧气流量更容易将扩散炉内含P的物质，特别是炉门口位置的含P物质从炉体内带出，有效降低扩散炉内的残留磷，从而在烧管工艺后，再在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺时，能够有效降低PL舟印不良，降低生产成本。
在一些可选地实施例中，烧管工艺的最高热处理温度大于扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，且烧管工艺的最高氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量。
在一些可选地实施例中，烧管工艺和扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度的温差为20-50℃。
在一些可选地实施例中，烧管工艺的最高氧气流量为扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量的1.2-2倍。
在一些可选地实施例中，将烧管工艺中通入扩散炉内的氧气和惰性气体作为总气体流量A，将扩散磷吸杂工艺中通入扩散炉内的氧气、惰性气体以及三氯氧磷共同作为总气体流量B，A＞B。
在一些可选地实施例中，烧管工艺包括周期性进行的第一阶段以及第二阶段，第一阶段的氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量，第一阶段的氧气流量大于第二阶段的氧气流量，第一阶段的处理时间大于第二阶段的处理时间。
可选地，第一阶段的处理时间为15-30min，第一阶段的处理时间为第二阶段的处理时间的3-5倍。
可选地，烧管工艺的总的处理时间为2-5h。
在一些可选地实施例中，每次进行烧管工艺之前，扩散炉进行扩散磷吸杂工艺的运行次数为15-50次。
在一些可选地实施例中，烧管工艺中，扩散炉内可选择性地放置有石墨舟。
在一些可选地实施例中，扩散炉被配置为周期性运行多次扩散磷吸杂工艺与烧管工艺，其中多次为15-50次。
在第二方面，本申请示例提供一种太阳电池的制备方法，其包括本申请第一方面提供的硅片吸杂方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为硅片PL舟印不良照片；
图2为本申请实施例1和对比例1中PL舟印不良比例对比图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
PL(光致发光)，是通过一定波长的光来激发材料,使其光致发光,原理是形成的光生电子和空穴再次复合从而发出荧光,所以一定程度上其吸收峰的波长和紫外差不多,但是吸收峰的强度说明电子空穴复合率,晶格缺陷越多(结晶度越差),峰高越高(复合率越多)。由于缺陷会导致该区域的少数载流子浓度减小从而削弱其荧光效应，因此，PL图片有缺陷的位置就会发暗。产线常用PL测试电池片的缺陷状况。
HJT硅异质结电池的制备一般以N型单晶硅片(以下简称为硅片)为基底，其流程包括：对硅片进行抛光、吸杂、制绒、沉积非晶硅薄膜、沉积导电薄膜TCO、丝网印刷电极，对制备的HJT硅异质结电池进行测试。其中抛光的主要目的为清洗硅片表面的异物；吸杂的主要目的为通过高掺杂吸杂，降低硅片中的杂质含量(特别是金属杂质含量)，其中吸杂一般采用重磷掺杂，其高于正常扩散工艺的通磷量。制绒的主要目的去除硅片表面损伤层，形成金字塔似的表面织构，降低反射率，提升光转换效率；沉积非晶硅薄膜的主要目的为钝化硅片表面，且与硅片形成PN节；沉积导电薄膜TCO的主要目的为形成减反射率膜，进一步降低反射率，TCO本身导电，可保证载流子横向传输能力；采用丝网印刷电极的方式可保证电的高效收集。
现目前异质结扩散吸杂的批量生产中，存在出现大量的PL舟印不良，比例达到0.5％以上，不良的产生极大的增加了异质结本就高企的成本，急需解决或者控制该不良。
为了解决PL舟印不良的问题，发明人尝试直接降低吸杂的通磷量，但实操中发现，降低吸杂的通磷量会对吸杂效果产生不利影响，吸杂提升硅片的效率的效果变差了，因此不能采用直接降低通磷的方法；而对抛光或烘干效果的加强，或者直接采用原硅片(未进行抛光及制绒的硅片)吸杂亦不能解决该问题，说明引起上述问题的主要因素还是在于扩散吸杂；对洗舟频率、洗舟工艺进行优化，虽然一定程度能够改善PL舟印不良率，但是改善幅度较小且增加洗舟成本。
发明人经过研究发现，引起上述问题的主要因素在于：由于吸杂采用扩散磷吸杂，其扩散磷吸杂通磷的量较正常扩散通磷量高，因此，在生产过程中，扩散炉的炉管、炉门、尾管等位置容易残留磷，当残留磷量较高时，容易在扩散磷吸杂工艺中导致石墨舟卡齿位置容易附着异物，导致硅片在卡齿的位置就易因磷残留造成PL舟印。
基于此，提出本申请。
以下针对本申请实施例的硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法进行具体说明：
一种硅片吸杂方法，包括：对已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉进行烧管工艺，然后在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺。
扩散磷吸杂工艺中，采用惰性气体调节扩散炉内的气压，并通入氧气和磷源气体进行热处理；烧管工艺中，采用惰性气体调节扩散炉内的气压，并通入氧气进行热处理。
其中，烧管工艺的最高热处理温度大于扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，和/或，烧管工艺的最高氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量。
扩散炉是指进行扩散磷吸杂工艺的炉子，包括但不局限为管式炉。
惰性气体包括但不局限为氮气。
可以理解的是，在进行扩散磷吸杂工艺时，扩散炉内需要通入三氯氧磷且扩散炉内负载有硅片，从而实现对硅片进行扩散磷吸杂，而烧管工艺针对的对象是扩散炉，因此在进行烧管工艺时，扩散炉内不通入三氯氧磷且扩散炉内未负载硅片。
本申请提供的硅片吸杂方法，对已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉进行烧管工艺，利用烧管工艺的最高热处理温度大于扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，有利于将已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉内一些温度偏低的位置(以扩散炉为管式炉为例，沉积的含磷化学物的位置包括但不局限为炉门、炉管、尾管)而沉积的P、P2O5(沸点360℃)等含磷化学物质气化，并由惰性气体和氧气等带出；利用烧管工艺的最高氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量，有利于氧化残留在扩散炉内外的P单质，并且高氧气流量更容易将扩散炉内含P的物质，特别是炉门口位置的含P物质从炉体内带出，有效降低扩散炉内的残留磷，从而在烧管工艺后，再在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺时，能够有效降低PL舟印不良，降低生产成本。
扩散磷吸杂工艺用于降低硅片中的杂质含量(特别是金属杂质含量)。扩散磷吸杂工艺包括：将负载有硅片的石墨舟置于扩散炉的炉腔内，对其抽真空，以便于后续控制炉内气压，然后对扩散炉检查是否漏气(简称检漏)，然后通入氧气对硅片表面预氧化形成二氧化硅，有利于后续磷扩散均匀，然后在扩散炉内通入氧气、三氯氧磷(负载有POCl3的氮气，简称小氮)，并利用惰性气体调节气压，进行扩散磷吸杂工艺，对扩散磷吸杂工艺后的硅片进行使杂质扩散到磷重掺杂区，然后停止通入小氮保温推结，然后梯度进行降温氧化，然后充气至炉内为常压，打开炉门取出。
在一些可选地示例中，烧管工艺的最高热处理温度大于扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，且烧管工艺的最高氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量。
上述设置能够有效降低扩散炉内的残留磷，从而在烧管工艺后，再在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺时，能够有效降低PL舟印不良，降低生产成本。
在一些可选地示例中，烧管工艺和扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度的温差为20-50℃。
上述温差便于实现，且能够使已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉内沉积的含磷化学物质充分气化，由惰性气体和氧气等带出，从而在已经经历烧管工艺后的扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺时，能够有效降低PL舟印不良，降低生产成本。
可选地，扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度为840-860℃，烧管工艺的最高热处理温度为860-910℃。
在一些可选地示例中，烧管工艺的最高氧气流量为扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量的1.2-2倍。
利用上述设置，有利于氧化残留在扩散炉内外的P单质，并且高氧气流量更容易将扩散炉内含P的物质，特别是炉门口位置的含P物质从炉体内带出，有效降低扩散炉内的残留磷，从而在烧管工艺后，再在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺时，能够有效降低PL舟印不良，降低生产成本。
在一些可选地示例中，将烧管工艺中通入扩散炉内的氧气和惰性气体作为总气体流量A，将扩散磷吸杂工艺中通入扩散炉内的氧气、惰性气体以及三氯氧磷共同作为总气体流量B，A＞B。
利用烧管工艺中总气体流量大于扩散磷吸杂工艺中总气体流量，可有效提高气体流速，有利于更快更好的将扩散炉内的残留物带走，有效降低扩散炉内的残留磷，从而在烧管工艺后，再在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺时，能够有效降低PL舟印不良，降低生产成本。
在一些可选地示例中，烧管工艺包括周期性进行的第一阶段以及第二阶段，第一阶段的氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量，第一阶段的氧气流量大于第二阶段的氧气流量，第一阶段的处理时间大于第二阶段的处理时间。
利用第一阶段的氧气流量大于第二阶段的氧气流量，使炉管内产生流量波动以及气体的扰动，有利于触动残留物质，使残留物质从扩散炉上脱落，有利于将其气化后由惰性气体和氧气等带出扩散炉，由于第一阶段的氧气流量大于扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量，第一阶段的氧气流量大于第二阶段的氧气流量，且第一阶段的处理时间大于第二阶段的处理时间的设置，因此可利用第一阶段能够有效去除炉内残留磷，从而在烧管工艺后，再在扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺时，能够有效降低PL舟印不良，降低生产成本。
在一些可选地示例中，第一阶段的处理时间为15-30min，第一阶段的处理时间为第二阶段的处理时间的3-5倍。
上述处理时间内，具有较佳的扰动作用，促使含磷残留物质从扩散炉上脱落，并且可有效将含磷化学物质气化，并由惰性气体和氧气等带出，减少异质结吸杂PL舟印的效果佳。
可选地，烧管工艺的总的处理时间为2-5h。
需要说明的是，此处的总的处理时间是炉体指自开始进行烧管工艺至结束该烧管工艺的总的处理时间。
示例性地，烧管工艺的总的处理时间为2h、3h、4h、5h中的任一值或介于任意两个值之间。
在一些可选地示例中，每次进行烧管工艺之前，扩散炉进行扩散磷吸杂工艺的运行次数为15-50次。
上述运次次数后，扩散炉内的残留较多，异质结吸杂PL舟印出现比例高，在低于15次的扩散炉内的残留较少，异质结吸杂PL舟印比例较低。
在一些可选地示例中，烧管工艺中，扩散炉内可选择性地放置有石墨舟。
可选择性地放置有石墨舟是指扩散炉内可以单独放置空的石墨舟，一起进行烧管工艺，也可以不放置空的石墨舟，单独对扩散炉进行烧管。
可选地，烧管工艺中，扩散炉内放置有石墨舟，其中，该石墨舟为已进行多次扩散磷吸杂工艺。利用烧管工艺，可有效去除已进行多次扩散磷吸杂工艺的石墨舟上残留的一些含磷杂质，有利于在利用经历烧管工艺处理的石墨舟在再次进行扩散磷吸杂工艺时，能够降低PL舟印不良。
在一些可选地示例中，扩散炉被配置为周期性运行的多次扩散磷吸杂工艺与烧管工艺，其中多次为15-50次。
利用将扩散炉配置为扩散磷吸杂工艺和烧管工艺结合且周期性变化的方式，不仅便于操作，而且在利用扩散炉进行扩散磷吸杂工艺时，能够长期有效的降低硅片杂质，减少异质结吸杂PL舟印。
其中，可在扩散炉进行多次扩散磷吸杂工艺后，手动控制对扩散炉进行的一次烧管工艺。
可选地，扩散炉连接有PLC控制系统，PLC控制系统控制扩散炉自动进行循环单元。
在第二方面，本申请示例提供一种太阳电池的制备方法，其包括本申请第一方面提供的硅片吸杂方法。
以下结合实施例对本申请的硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法作进一步的详细描述。
实施例1以及对比例1
一种硅片吸杂方法，扩散炉被配置为周期性循环运行的20次扩散磷吸杂工艺后进行1次单独烧管工艺(扩散炉内不放置有石墨舟)，其中每次扩散磷吸杂工艺以及烧管工艺的参数如表1以及表2所示，表1和表2中，步号表示执行步骤及顺序。
表1每次扩散磷吸杂工艺参数
表2烧管工艺的参数
PL舟印比例＝(产生PL舟印的硅片/总硅片数量)*100％，对比实施例1和对比例1中PL舟印比例，结果如表3以及图2所示。
表3对比结果
| PL舟印比例 | |
| 对比例1 | 0.50％ |
| 实施例1 | 0.04％ |
根据表3以及图2所示，本申请提供的方法可有效降低PL舟印比例。
以未产生PL舟印的硅片作为合格硅片，采用实施例1以及对比例1中的合格硅片利用相同的制备方法制备HIT电池，其电池性能对比结果如表4所示。其中，Eta为能量转化效率，Uoc为开路电压，Isc为短路电流，FF为填充因子。
表4电池性能
| 条件 | Eta | Uoc | Isc | FF |
| 对比例1 | 24 | 0.7433 | 10.5135 | 84.21 |
| 实施例1 | 24 | 0.7433 | 10.5075 | 84.32 |
根据表4可以看出，对比例1以及实施例1中的合格硅片制备获得的HIT电池的电池性能相当。
实施例2以及对比例2
实施例2与实施例1和的区别仅在于：硅片吸杂方法按照50次扩散磷吸杂工艺后进行1次烧管工艺进行周期性循环。以1000片在已进行烧管工艺后的扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺(也即是第51次的扩散磷吸杂工艺)，获得的N型单晶硅硅片为作为实施例2。
在已连续进行49次的扩散磷吸杂工艺后的扩散炉内进行的第50次扩散磷吸杂工艺，获得的N型单晶硅硅片为作为对比例2。
对比实施例2和对比例2中PL舟印比例，结果如表5所示。
表5对比结果
| PL舟印比例 | |
| 对比例2 | 0.81％ |
| 实施例2 | 0.08％ |
根据表5可知，本申请提供的方法可有效降低PL舟印比例。
对比例3
其与实施例1的区别仅在于烧管工艺不同，其采用的烧管工艺如表6所示。
表6烧管工艺参数
采用表6所示的参数烧管后进行第21次的扩散磷吸杂工艺进行吸杂，PL舟印比例为0.48％，相比于对比例1舟印比例略有降低，但是还是整体降幅不明显，未达到大幅度降低PL舟印的目的。
综上，本申请提供的硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法，其能够在采用扩散磷吸杂工艺在批量生产HIT电池时，缓解PL舟印不良的比较高的问题。
以上仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硅片吸杂方法，其特征在于，包括：对已进行多次扩散磷吸杂工艺的扩散炉进行烧管工艺，然后在所述扩散炉内进行扩散磷吸杂工艺；
所述扩散磷吸杂工艺中，采用惰性气体调节所述扩散炉内的气压，并通入氧气和磷源气体进行热处理；
所述烧管工艺中，采用惰性气体调节所述扩散炉内的气压，并通入氧气进行热处理；
其中，所述烧管工艺的最高热处理温度大于所述扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，和/或，所述烧管工艺的最高氧气流量大于所述扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量。
2.根据权利要求1所述的硅片吸杂方法，其特征在于，所述烧管工艺的最高热处理温度大于所述扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度，且所述烧管工艺的最高氧气流量大于所述扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量。
3.根据权利要求1所述的硅片吸杂方法，其特征在于，所述烧管工艺和所述扩散磷吸杂工艺的最高热处理温度的温差为20-50℃。
4.根据权利要求1所述的硅片吸杂方法，其特征在于，所述烧管工艺的最高氧气流量为所述扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量的1.2-2倍。
5.根据权利要求1所述的硅片吸杂方法，其特征在于，将所述烧管工艺中通入所述扩散炉内的氧气和惰性气体作为总气体流量A，将所述扩散磷吸杂工艺中通入所述扩散炉内的氧气、惰性气体以及三氯氧磷共同作为总气体流量B，A＞B。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的硅片吸杂方法，其特征在于，所述烧管工艺包括周期性进行的第一阶段以及第二阶段，所述第一阶段的氧气流量大于所述扩散磷吸杂工艺的最高氧气流量，所述第一阶段的氧气流量大于所述第二阶段的氧气流量，所述第一阶段的处理时间大于所述第二阶段的处理时间；
可选地，所述第一阶段的处理时间为15-30min，所述第一阶段的处理时间为所述第二阶段的处理时间的3-5倍；
可选地，所述烧管工艺的总的处理时间为2-5h。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的硅片吸杂方法，其特征在于，每次进行所述烧管工艺之前，所述扩散炉进行扩散磷吸杂工艺的运行次数为15-50次。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的硅片吸杂方法，其特征在于，所述烧管工艺中，所述扩散炉内可选择性地放置有石墨舟。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的硅片吸杂方法，其特征在于，所述扩散炉被配置为周期性运行多次所述扩散磷吸杂工艺与所述烧管工艺，其中所述多次为15-50次。
10.一种太阳电池的制备方法，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的硅片吸杂方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310600594.9A CN116387150A (zh) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | 硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310600594.9A CN116387150A (zh) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | 硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116387150A true CN116387150A (zh) | 2023-07-04 |
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ID=86961869
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| CN202310600594.9A Pending CN116387150A (zh) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | 硅片吸杂方法及太阳电池的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116387150A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117976777A (zh) * | 2024-02-20 | 2024-05-03 | 江苏新璟宏能源科技有限公司 | 一种提高异质结电池返工效率的方法 |
| CN118712282A (zh) * | 2024-08-28 | 2024-09-27 | 宜宾英发德耀科技有限公司 | 一种适用于n型电池的改善石墨舟印的方法 |
-
2023
- 2023-05-25 CN CN202310600594.9A patent/CN116387150A/zh active Pending
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