專利名稱：一種多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池的擴(kuò)散方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池的擴(kuò)散方法，屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能電池，也稱光伏電池，是一種將太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件。 由于它是綠色環(huán)保產(chǎn)品，不會(huì)引起環(huán)境污染，而且是可再生資源，所以在當(dāng)今能源短缺的情形下，太陽能電池是一種有廣闊發(fā)展前途的新型能源。目前光伏科學(xué)家探索了各種各樣的電池新技術(shù)、金屬化材料和結(jié)構(gòu)來改進(jìn)電池性能提高其光電轉(zhuǎn)換效率表面與體鈍化技術(shù)、 A1/P吸雜技術(shù)、選擇性發(fā)射區(qū)技術(shù)、雙層減反射膜技術(shù)等。目前，選擇性發(fā)射區(qū)技術(shù)也是目前研發(fā)重點(diǎn)之一，選擇性發(fā)射極的制備方法有很多，比如掩膜兩次擴(kuò)散法、回刻法、激光摻雜法、摻雜劑重?fù)椒ǖ?；有發(fā)明者通過對(duì)硅片進(jìn)行清洗制絨，將磷漿按照一定間隔選擇印刷在晶體硅片表面，烘干漿料，擴(kuò)散，去磷硅玻璃， 刻邊，鍍氮化硅，減反射薄膜，印刷背面電極，印刷鋁背場，印刷正面電極，燒結(jié)制成太陽電池。另一方面，多晶硅作為太陽電池的重要原材料，其與單晶硅相比具有較高密度的晶界，位錯(cuò)，微缺陷等結(jié)構(gòu)缺陷和大量的金屬雜質(zhì)，特別是過渡族的金屬如鐵、銅等，這些金屬的存在及其在材料結(jié)構(gòu)缺陷的相互作用極大降低了器件的電學(xué)性能，從而降低了太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。鐵元素在硅中主要以間隙態(tài)，復(fù)合體或沉淀的形式存在，它們都會(huì)在硅的禁帶中引入深能級(jí)中心，顯著地降低材料的少子壽命。因此，多晶硅吸雜至關(guān)重要。目前，有發(fā)明者發(fā)現(xiàn)通過高低溫退火來實(shí)現(xiàn)硅片的吸雜。然而，目前在制備多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池時(shí)，一般都是將吸雜和擴(kuò)散分成2個(gè)步驟，因而工藝較復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池的擴(kuò)散方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池的擴(kuò)散方法，包括如下步驟
(1)將生長摻雜劑的硅片放于擴(kuò)散爐中，升溫至75(T800°C，爐內(nèi)環(huán)境為N2,N2流量 10 30 slm ；
(2)待溫度穩(wěn)定后，使?fàn)t內(nèi)各溫區(qū)的溫度均升至85(T90(TC，升溫的同時(shí)通入O.2 2 slm攜三氯乙烷的N2、廣5 slm O2和10 30 slm N2氣體，時(shí)間為30 50 min，以實(shí)現(xiàn)重?fù)剑負(fù)椒阶杩刂圃?(Γ60 Ω/ □；
(3)將各溫區(qū)降至擴(kuò)散溫度82(T840°C，通入攜POCl3的N2進(jìn)行擴(kuò)散，攜POCl3的N2的流量為O. 5 2 slm, O2流量為O. 5 I slm ；N2流量為10 30 slm，擴(kuò)散時(shí)間為10 30 min ；
(4)將各溫區(qū)的溫度降至78(T800°C，停止通入攜POCl3的隊(duì)，推進(jìn)時(shí)間為1(T25min,以實(shí)現(xiàn)淺摻，淺摻方阻控制在7(Γ120 Ω / □ ；Ν2流量為1(T30 slm, O2流量為O. 5^1 slm ；
(5)將硅片降溫，取出硅片，完成擴(kuò)散過程。本發(fā)明通過在金屬柵線下生長摻雜劑，烘干，擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)射極，擴(kuò)散時(shí)， 先將局部生長摻雜劑的硅片在85(Γ900度高溫下通入氧氣和三氯乙烷先擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)重?fù)?，再通入三氯氧磷的變溫?cái)U(kuò)散，實(shí)現(xiàn)淺摻。本發(fā)明將選擇發(fā)射極技術(shù)與多晶硅的吸雜擴(kuò)散技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多晶硅效率的提升。上述技術(shù)方案中，所述步驟(I)中生長摻雜劑的硅片是指在硅片上印刷或涂敷含磷或含硼的摻雜劑的硅片。生長摻雜劑的主要成分為N型或P型摻雜劑，有機(jī)物和溶劑，摻雜劑的比例為 4 20%。由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
I.本發(fā)明采用高溫實(shí)現(xiàn)摻雜劑擴(kuò)散，其優(yōu)點(diǎn)有①吸雜，打散鐵沉淀，②在高溫下通氧氣和三氯乙烷，目的是將摻雜劑的有機(jī)物充分燃燒，并且在此步驟通入三氯乙烷，三氯乙烷起了氧與硅反應(yīng)的催化劑的作用，并且氧化層的質(zhì)量也大有改善，同時(shí)能消除鈉離子的玷污，提高器件的電性能和可靠性三氯氧磷淺擴(kuò)散之前，先通氧，通過先長一層氧化膜來降低發(fā)射結(jié)的表面濃度；因而既實(shí)現(xiàn)了選擇性發(fā)射極的重?fù)胶蜏\摻，同時(shí)對(duì)多晶硅材料進(jìn)行了吸雜，大大提高了效率。2.本發(fā)明在步驟(2)的重?fù)街螅捎米儨財(cái)U(kuò)散，實(shí)現(xiàn)淺發(fā)射極，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)吸雜，從而大大提高了太陽能電池的效率，取得了意想不到的效果。3.本發(fā)明的擴(kuò)散方法簡單易行，可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例一
一種多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池的擴(kuò)散方法，包括如下步驟
(1)將生長摻雜劑的硅片放于擴(kuò)散爐中，升溫至800°c，爐內(nèi)環(huán)境為N2,N2流量15 slm；
(2)待溫度穩(wěn)定后，使?fàn)t內(nèi)各溫區(qū)的溫度均升至900°C，升溫的同時(shí)通入流量為
O.5slm攜三氯乙烷的N2、流量為5slm O2和流量為5 slm N2氣體，時(shí)間為40min ；
(3)將各溫區(qū)降至擴(kuò)散溫度840°C，通入攜POCl3的N2進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散時(shí)間為18min, 所述攜POCl3N2的流量為I slm, O2流量為O. 8slm ；N2流量為15slm ；
(4)停止通入攜？0(13的隊(duì)推進(jìn)擴(kuò)散，將各溫區(qū)的溫度降至800°C，推進(jìn)時(shí)間為20min, 所述O2流量為O. 8slm, N2流量為15slm ；
(5)將硅片降溫，取出硅片，完成擴(kuò)散過程。上述待處理硅片為多晶硅片，使用此擴(kuò)散制造的選擇性發(fā)射極電池，重?fù)椒阶铻?45 Ω / □，淺摻為 90 Ω / 口。經(jīng)上述擴(kuò)散工藝過程后，在AML 5、光強(qiáng)1000W、溫度25°C條件下測量其電性能參數(shù)的情況為平均的電池轉(zhuǎn)換效率為17. 18% ;其開路電壓為O. 627V，短路電流為8. 47A，串聯(lián)電阻為O. 002405歐姆，填充因子為78. 65。對(duì)比例一
一種多晶硅太陽能電池的磷擴(kuò)散方法，包括如下步驟
(1)將待處理硅片置于擴(kuò)散爐中，使?fàn)t內(nèi)各溫區(qū)的溫度均升至830°C，爐內(nèi)環(huán)境為N2, N2流量為IOslm ；
(2)待爐內(nèi)溫度穩(wěn)定后，均勻的通入流量為Islm的攜POCLJ^ N2氣體、流量為IOslm 的N2氣體及流量為O. 5slm的O2氣體，擴(kuò)散時(shí)間25 min ；
(3)停止通入攜磷源氣體，繼續(xù)通入流量為IOslm的N2氣體和流量為O.5slm的02，時(shí)間 10 min ；
(4)降溫取出硅片，完成擴(kuò)散過程。上述待處理硅片也為多晶硅片，方阻為70Ω / 口。經(jīng)上述擴(kuò)散工藝過程后，在AML 5、光強(qiáng)1000W、溫度25°C條件下測量其電性能參數(shù)的情況為平均的電池轉(zhuǎn)換效率為16. 83%，其開路電壓為O. 621V，短路電流為8. 44A，串聯(lián)電阻為O. 002355歐姆，填充因子為78. 22。從上述實(shí)施例和對(duì)比例可以看出，實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換效率比對(duì)比例提高了 O. 35%， 取得了意想不到的效果；此外，其開路電壓、短路電流、串聯(lián)電阻和填充因子等均有不同程度的提升。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池的擴(kuò)散方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將生長摻雜劑的硅片放于擴(kuò)散爐中，升溫至75(T800°C，爐內(nèi)環(huán)境為N2,N2流量 10 30 slm ；(2)待溫度穩(wěn)定后，使?fàn)t內(nèi)各溫區(qū)的溫度均升至85(T90(TC，升溫的同時(shí)通入0.2 2 slm攜三氯乙烷的N2、廣5 slm O2和10 30 slm N2氣體，時(shí)間為30 50 min，以實(shí)現(xiàn)重?fù)?，重?fù)椒阶杩刂圃?(T60 Q/ □；(3)將各溫區(qū)降至擴(kuò)散溫度82(T840°C，通入攜POCl3的N2進(jìn)行擴(kuò)散，攜POCl3的N2的流量為0. 5 2 slm, O2流量為0. 5 I slm ；N2流量為10 30 slm，擴(kuò)散時(shí)間為10 30 min ；(4)將各溫區(qū)的溫度降至78(T800°C，停止通入攜POCl3的隊(duì)，推進(jìn)時(shí)間為10 25min, 以實(shí)現(xiàn)淺摻，淺摻方阻控制在7(Tl20 Q / □ ；N2流量為1(T30 slm, O2流量為0. 5^1 slm ；(5)將硅片降溫，取出硅片，完成擴(kuò)散過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池的擴(kuò)散方法，其特征在于 所述步驟(I)中生長摻雜劑的硅片是指在硅片上印刷或涂敷含磷或含硼的摻雜劑的硅片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅選擇性發(fā)射極太陽能電池的擴(kuò)散方法，包括如下步驟(1)將生長摻雜劑的硅片放于擴(kuò)散爐中，升溫至750~800℃，爐內(nèi)環(huán)境為N2，N2流量10~30slm；(2)待溫度穩(wěn)定后，使?fàn)t內(nèi)各溫區(qū)的溫度均升至850~900℃，升溫的同時(shí)通入0.2~2slm攜三氯乙烷的N2、1~5slmO2和10~30slmN2氣體，以實(shí)現(xiàn)重?fù)剑負(fù)椒阶杩刂圃?0~60Ω/□；(3)將各溫區(qū)降至擴(kuò)散溫度820~840℃，通入攜POCl3的N2進(jìn)行擴(kuò)散；(4)將各溫區(qū)的溫度降至780~800℃，停止通入攜POCl3的N2，推進(jìn)時(shí)間為10~25min，以實(shí)現(xiàn)淺摻，淺摻方阻控制在70~120Ω/□；(5)將硅片降溫，取出硅片，完成擴(kuò)散過程。本發(fā)明采用高溫實(shí)現(xiàn)摻雜劑擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)了選擇性發(fā)射極的重?fù)胶蜏\摻，同時(shí)對(duì)多晶硅材料進(jìn)行了吸雜，大大提高了轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102593262SQ20121006671
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者張為國, 張鳳, 王栩生, 章靈軍, 龍維緒 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 阿特斯(中國)投資有限公司