專利名稱：提高硅晶體電池片轉換效率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提高硅晶體電池片轉換效率的方法。
背景技術：
在基于硅晶體的光伏領域，高質量的硅晶體對電池高效率的達成至關重要。影響硅晶體質量的關鍵因素包括晶體中的晶界、位錯和雜質。硅晶體中金屬雜質的摻入對電池效率的降低作用十分顯著。比如，研究表明，當鐵含量從Ippbw増加到 200ppbw吋，電池效率降低 40%。鐵作為硅晶體中最常見的ー種金屬雜質，在硅晶體中以沉淀鐵(FeSi2、Fe203或其它含鐵化合物)、間隙鐵(interstitial Fe,簡稱Fei)或鐵硼復合體(簡稱Fe-B對)的形式存在。無論鐵以上述何種形態(tài)存在，都為作為少子復合中心而降低少子壽命，影響電池效率。鑄錠過程中，長晶結束時，鐵主要是以Fei的形式存在硅晶體中。隨著溫度的降低，鐵在硅晶體中的溶解度降低，過飽和的間隙鐵會以化合物的形式在位錯和晶界等缺陷處形成沉淀。由于室溫下鐵在硅晶體中的溶解度很低，在鑄錠硅晶體中，間隙鐵的含量低于總鐵含量的10%，絕大多數的鐵仍是以沉淀態(tài)的形式存在硅晶體中。在當前的電池制備エ藝中，需要在硅片正面擴散磷形成η型區(qū)，在絲網印刷電極吋，需要在背面印刷鋁漿并燒結形成鋁背場，磷擴散形成的η型區(qū)和鋁背場都能吸除絕大部分的間隙鐵，大大降低了硅晶體中的少子復合中心，有益于電池效率的提高。Fe-B間的鍵合作用較弱，在高于190°C時即會被打散形成Fei，同樣也會在磷擴散和鋁背場燒結過程中轉化成間隙鐵而得以去除。上述磷擴散和鋁背場燒結溫度都低于850°C，但是，沉淀鐵則在850°C的熱處理下很穩(wěn)定，不能像間隙鐵那樣被吸除。專利US2010/0212738A1雖然也提出了在磷擴散階段通過高溫熱處理(>925°C )來加速沉淀鐵向間隙鐵的轉換，有利于少子壽命的提高。但上述發(fā)明存在重要缺陷，熱處理是在磷擴散階段來完成的，如發(fā)明中所述，使方阻從100Ohmcm2降低到10ohmcm2，這個是為了增大磷的吸雜效果而刻意進行磷的重擴散，對最后電池的效率是極為不利的。雖然表面上增加了磷擴散硅片的少子壽命，但由于磷擴散濃度的增加，表面復合速率也會大幅度增加，從而會導致更低的電池效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提高硅晶體電池片的轉換效率。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種提高硅晶體電池片轉換效率的方法，硅片在正式制備電池前進行如下的熱處理在氮氣、氬氣、氦氣的ー種或幾種惰性混合氣體氣氛中，將硅片以2(T200°C /s的速率快速加熱至900°C以上，熱處理Is 30min，然后以30°C ^80oC /s的速率冷卻至室溫，將硅晶體中沉淀鐵轉換為間隙鐵；將上述熱處理后的娃片制備電池片。優(yōu)化地，將硅片以2(T50°C /s的速率快速加熱至950°C以上，熱處理IOs 20s，然后以5(T70°C /s的速率冷卻至室溫。硅片快速加熱方法包括微波加熱、紅外加熱或電阻加熱，加熱裝置為帶式爐或腔式爐。娃片包含鑄淀多晶娃片、鑄淀單晶娃片、CZ提拉單晶娃片。本發(fā)明的有益效果是在硅片處理階段通過快速的熱處理工藝，將硅片中109Γ80%的沉淀鐵轉換成間隙鐵，沉淀鐵的含量得到了大幅度的降低，處理后的硅片制備成電池片后，電池片的效率的絕對值提高了 O. 5°/Γ2%。
具體實施例方式實施例I :取2萬片尺寸為156X 156mm，厚度為180 μ m的P型鑄錠多晶片，取其中的I萬片通過傳送帶以5s/片的速率在爐腔里步進式傳輸，爐腔中心配有微波加熱爐。每片硅片在微波場下被加熱3s，加熱溫度為950°C，3s結束后，撤去微波場，被加熱的硅片快 速冷卻，在同時往后繼續(xù)傳輸。每張硅片都按上述熱處理方式進行處理。熱處理后和沒有熱處理的硅片分批依次通過前清洗、制絨、擴散、后清洗、鈍化、絲網印刷和燒結的電池制備エ序。結果表明熱處理后電池片的平均電池效率比沒有熱處理的電池片高O. 15% (絕對值)。實施例2、取4萬片尺寸為156. 5X 156. 5mm，厚度為200 μ m的P型鑄錠單晶片，取其中的2萬片通過傳送帶以3s/片的速率在爐腔里連續(xù)傳輸，爐腔中心配有紅外加熱爐。每片硅片在加熱爐中被加熱，紅外加熱爐的中心熱場溫度為1000°C，恒溫區(qū)長為O. 5m。硅片經過恒溫區(qū)后，在緊接下來的后端有氣流冷卻。冷卻氣體為氬氣、氮氣或氦氣等惰性氣體。硅片以80°C /s的速率被快速冷卻至室溫。每張硅片都按上述熱處理方式進行處理。熱處理后和沒有熱處理的硅片分批依次通過前清洗、制絨、擴散、后清洗、鈍化、絲網印刷和燒結的電池制備エ序。結果表明熱處理后電池片的平均電池效率比沒有熱處理的電池片高O. 2%(絕對值)。其它實施例エ藝參數和相關結果
碰片尺寸加熱方式摻雜類M 升溫速率處理《!度丨冷卻速丨冷卻方丨效率提高(絕
______時間 そ_式對值)
實施例3 156 X 紅外加熱 P型180-C/s 在930 °C 80°C/s 氮氣0.2%
_ 156mm_____下處理 3s____
實施例 4 156 X 微波加熱 P 200-C/s 在 920 °C 60°C/s SxC0.18%
156mm下處理,Is
實施例5 156 X 電阻加熱 P型SOtVs 在950で 70°C/s 氬氣0.16%
156mmIr處理 2s
實施例 6 [ 156 X T 紅外加熱"I N m |"l60°C/s 「/十:950 V J 800CZs I 氣氣 「 O. 2%
I SBmmド處理2s
權利要求
1.一種提高硅晶體電池片轉換效率的方法，其特征是硅片在正式制備電池前進行如下的熱處理在氮氣、氬氣、氦氣的一種或幾種惰性混合氣體氣氛中，將硅片以2(T200°C /s的速率快速加熱至900°C以上，熱處理18 301^11，然后以301 ^800C /s的速率冷卻至室溫，將硅晶體中沉淀鐵轉換為間隙鐵；將上述熱處理后的硅片制備電池片。
2.根據權利要求I所述的提高硅晶體電池片轉換效率的方法，其特征是將硅片以20~500C /s的速率快速加熱至950°C以上，熱處理IOs 20s，然后以5(T70°C /s的速率冷卻至室溫。
3.根據權利要求I所述的提高硅晶體電池片轉換效率的方法，其特征是硅片快速加熱方法包括微波加熱、紅外加熱或電阻加熱，加熱裝置為帶式爐或腔式爐。
4.根據權利要求I所述的提高硅晶體電池片轉換效率的方法，其特征是硅片包含鑄淀多晶娃片、鑄淀單晶娃片、CZ提拉單晶娃片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高硅晶體電池片轉換效率的方法硅片在正式制備電池前進行如下的熱處理；在氮氣、氬氣、氦氣的一種或幾種惰性混合氣體氣氛中，將硅片以20~200℃/s的速率快速加熱至900℃以上，熱處理1s~30min，然后以30℃~80℃/s的速率冷卻至室溫,將硅晶體中沉淀鐵轉換為間隙鐵；將上述熱處理后的硅片制備電池片。本發(fā)明的有益效果是在硅片處理階段通過快速的熱處理工藝，將硅片中10%~80%的沉淀鐵轉換成間隙鐵，沉淀鐵的含量得到了大幅度的降低，處理后的硅片制備成電池片后，電池片的效率的絕對值提高了0.5%~2%。
文檔編號H01L31/18GK102709181SQ201210141799
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權日2012年5月8日
發(fā)明者付少永, 劉振淮, 張馳, 熊震 申請人:常州天合光能有限公司