N型硅片的硼擴(kuò)散方法、晶體硅太陽(yáng)能電池及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種N型硅片的硼擴(kuò)散方法、晶體硅太陽(yáng)能電池及其制作方法。硼擴(kuò)散方法包括以下步驟：沉積階段，將濕法刻蝕后的硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)升溫至預(yù)定沉積溫度，并通入硼源、氧氣和氮?dú)馐蛊湓诠杵砻孢M(jìn)行沉積；推進(jìn)擴(kuò)散階段，將表面沉積后的硅片升溫至預(yù)定擴(kuò)散溫度，推進(jìn)擴(kuò)散，并在升溫和推進(jìn)擴(kuò)散的過(guò)程中通入氧氣和氮?dú)?；以及后氧化階段，將擴(kuò)散后的硅片降溫，并在降溫的過(guò)程中通入氧氣和氮?dú)?。該沉積擴(kuò)散工藝降低了硅片表面的硼原子濃度，減小了表面的復(fù)合速率和晶格損傷，將方阻標(biāo)準(zhǔn)差(STDEV)控制在2.0左右，改善了硼擴(kuò)散方阻均勻性，提高了電池轉(zhuǎn)換效率，也降低了硼源耗量，避免了生成過(guò)多硼硅玻璃(BGS)，節(jié)約了成本。
【專利說(shuō)明】N型硅片的硼擴(kuò)散方法、晶體硅太陽(yáng)能電池及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種N型硅片的硼擴(kuò)散方法、晶體硅太陽(yáng)能電池及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽(yáng)能無(wú)疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽(yáng)能電池中，硅太陽(yáng)能電池是得到大范圍商業(yè)推廣的太陽(yáng)能電池之一，這是由于硅材料在地殼中有著極為豐富的儲(chǔ)量，同時(shí)硅太陽(yáng)能電池相比其他類型的太陽(yáng)能電池，有著優(yōu)異的電學(xué)性能和機(jī)械性能，硅太陽(yáng)能電池在光伏領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。因此，研發(fā)高性價(jià)比的硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)成為各國(guó)光伏企業(yè)的主要研究方向之一。
[0003]在晶體硅太陽(yáng)能電池的制作過(guò)程中，N型晶體硅電池的硼擴(kuò)散工藝是形成P-N結(jié)的核心工藝，由于硼原子在晶體硅中的固溶度遠(yuǎn)低于磷原子的固溶度，且硼擴(kuò)散要求在9000C以上的高溫下進(jìn)行擴(kuò)散，化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，不易控制，因此對(duì)擴(kuò)散工藝的優(yōu)化較困難?，F(xiàn)有的硼擴(kuò)散方法通常是高溫下(一股為930°C以上)對(duì)硅片表面進(jìn)行沉積，同時(shí)高溫下對(duì)雜質(zhì)原子進(jìn)行擴(kuò)散推進(jìn)。但是高溫沉積、高溫?cái)U(kuò)散方式工藝復(fù)雜，不易控制，并且單管單次產(chǎn)能較低，每根爐管的產(chǎn)量?jī)H有80%，硼源耗量較大，過(guò)量的硼源與石英爐管反應(yīng)形成大量硼硅玻璃(BGS)，不僅嚴(yán)重腐蝕了擴(kuò)散爐等設(shè)備，還造成了硼源的嚴(yán)重浪費(fèi)。最重要的是，采用高溫沉積高溫?cái)U(kuò)散的工藝得到的擴(kuò)散方阻的均勻性較差，其標(biāo)準(zhǔn)差(STDEV)在4.0以上，從而使p-n結(jié)不均勻，形成的內(nèi)建電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)少數(shù)載流子的遷移速度產(chǎn)生影響，并且在硅片表面產(chǎn)生了較厚的富硼層(SiB化合物)，在后續(xù)濕化學(xué)反應(yīng)中不易刻蝕，嚴(yán)重破壞了硅片表面晶格，增加了表面復(fù)合速率，降低了少數(shù)載流子的壽命，嚴(yán)重影響了電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0004]因此，如何對(duì)硼擴(kuò)散工藝進(jìn)行改進(jìn)，以制作出具有均勻方阻的太陽(yáng)能電池片進(jìn)而提高電池轉(zhuǎn)換效率成了目前研究的重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種N型硅片的硼擴(kuò)散方法、晶體硅太陽(yáng)能電池及其制作方法，該擴(kuò)散方法減少了硼源消耗，改善了硅片方阻的均勻性，進(jìn)而提高了電池轉(zhuǎn)換效率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種N型硅片的硼擴(kuò)散方法，包括以下步驟:沉積階段，將濕法刻蝕后的硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)升溫至預(yù)定沉積溫度，并通入硼源、氧氣和氮?dú)馐蛊湓诠杵砻孢M(jìn)行沉積；推進(jìn)擴(kuò)散階段，將表面沉積后的硅片升溫至預(yù)定擴(kuò)散溫度，推進(jìn)擴(kuò)散，并在升溫和推進(jìn)擴(kuò)散的過(guò)程中通入氧氣和氮?dú)?；以及后氧化階段，將擴(kuò)散后的硅片降溫，并在降溫的過(guò)程中通入氧氣和氮?dú)狻?br> [0007]進(jìn)一步地，在沉積階段，沉積的溫度為890°C?940°C，沉積的時(shí)間為15?40分鐘，氮?dú)獾牧髁繛?2?24slm,氧氣的流量為30sccm?320sccm,硼源的流量為120sccm?lOOOsccm。
[0008]進(jìn)一步地，在沉積階段，沉積的溫度為900°C?930°C，沉積的時(shí)間為20?30分鐘，氮?dú)獾牧髁繛?2?23slm,氧氣的流量為30sccm?160sccm,硼源的流量為120sccm?450sccmo
[0009]進(jìn)一步地，在沉積階段，沉積的溫度為925°C，沉積的時(shí)間為25分鐘，氮?dú)獾牧髁繛?2.5slm,氧氣的流量為65sccm,硼源的流量為200sccm。
[0010]進(jìn)一步地，以5?15°C /分鐘將表面沉積后的硅片升溫至950°C?1000°C，恒溫?cái)U(kuò)散20?30分鐘。
[0011]進(jìn)一步地，以10°C /分鐘將表面沉積后的所述硅片升溫至960°C，恒溫?cái)U(kuò)散25分鐘。
[0012]進(jìn)一步地，在升溫?cái)U(kuò)散階段，氧氣的流量為30?lOOOsccm，優(yōu)選為30?lOOsccm。
[0013]進(jìn)一步地，以4?5.2°C /分鐘將表面沉積后的硅片降溫至750°C?850°C，優(yōu)選降溫至為800°C。
[0014]進(jìn)一步地，在后氧化階段，氧氣的流量為10?20slm，氮?dú)獾牧髁繛?slm?lOslm。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法，包括硼擴(kuò)散步驟，其中硼擴(kuò)散步驟采用上述任一種的硼擴(kuò)散方法。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種晶體硅太陽(yáng)能電池，該晶體硅太陽(yáng)能電池是采用上述的制作方法制作而成。
[0017]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，在N型硅片硼擴(kuò)散過(guò)程中采用低溫沉積高溫推進(jìn)的工藝，并對(duì)沉積溫度、擴(kuò)散溫度、硼源流量等進(jìn)行調(diào)控優(yōu)化，降低了硅片表面的硼原子濃度，減小了太陽(yáng)能電池的表面復(fù)合速率以及硅片表面的晶格損傷，使得方阻的平均標(biāo)準(zhǔn)差(STDEV)控制在2.0左右，改善了硼擴(kuò)散方阻均勻性差的問(wèn)題，從而得到了分布均勻的p-n結(jié)。采用本發(fā)明所提供的方法使得硅片的合格率從目前的90.8%上升到99.7%，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)也避免了生成硼硅玻璃(BGS)，降低了硼源耗量，節(jié)約了成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1為采用現(xiàn)有技術(shù)中的硼擴(kuò)散工藝得到的硅片的擴(kuò)散方阻的分布示意圖；以及
[0020]圖2為采用本發(fā)明的硼擴(kuò)散工藝得到的硅片的擴(kuò)散方阻的分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0022]為了解決采用現(xiàn)有技術(shù)中采用高溫沉積高溫?cái)U(kuò)散的硼擴(kuò)散方法時(shí)存在的硅片方阻均勻性差、硼源耗量過(guò)大以及電池轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種N型硅片的硼擴(kuò)散方法，包括以下步驟:沉積階段，將濕法刻蝕后的硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)升溫，并通入氮?dú)狻⒀鯕夂团鹪磳?duì)硅片進(jìn)行表面沉積；推進(jìn)擴(kuò)散階段，將表面沉積后的硅片升溫至預(yù)定溫度，推進(jìn)擴(kuò)散，并在升溫和推進(jìn)擴(kuò)散的過(guò)程中通入氧氣和氮?dú)猓灰约昂笱趸A段，將擴(kuò)散后的硅片降溫，并在降溫的過(guò)程中通入氧氣和氮?dú)狻?br> [0023]在N型硅片的硼擴(kuò)散過(guò)程中，采用低溫沉積高溫推進(jìn)的工藝，并對(duì)沉積和擴(kuò)散溫度、硼源流量等進(jìn)行調(diào)控，降低了硅片表面的硼原子濃度，減小了太陽(yáng)能電池的表面復(fù)合速率以及硅片表面的晶格損傷，使得方阻的平均標(biāo)準(zhǔn)差(STDEV)控制在2.0左右，改善了硼擴(kuò)散方阻均勻性差的問(wèn)題，從而得到了分布均勻的P-n結(jié)。采用本發(fā)明所提供的方法使得硅片的合格率從目前的80 %上升到98 %，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)也避免了生成硼硅玻璃(BGS)，降低了硼源耗量，節(jié)約了成本。
[0024]硅片是太陽(yáng)能電池片的載體，在對(duì)N型硅片制作太陽(yáng)能電池的硼擴(kuò)散工序前需要對(duì)硅片質(zhì)量檢測(cè)，之后將硅片表面的損傷污染層刻蝕掉，可利用硅的各向異性腐蝕，在硅片表面形成起伏不平的絨面。由于入射光在表面經(jīng)過(guò)多次反射和折射，絨面可以增加光的吸收，提高了電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。制絨后對(duì)硅片進(jìn)行水洗和酸洗，以去除硅片表面的金屬雜質(zhì)，優(yōu)選采用不影響硅片硼擴(kuò)散效果且能將硅片表面金屬雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶于水的化合物的試劑對(duì)硅片進(jìn)行清洗，以更好地去除硅片表面殘留的金屬雜質(zhì)。這是因?yàn)楣杵砻娴慕饘匐s質(zhì)的存在會(huì)影響硼在高溫下向硅片內(nèi)部的擴(kuò)散，形成載流子復(fù)合中心，降低硅片內(nèi)部少子的壽命，進(jìn)而降低N型太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。將制絨清洗后的硅片放入擴(kuò)散爐的石英舟內(nèi)，一股石英舟內(nèi)具有刻槽，將硅片放入石英舟的刻槽內(nèi)使得硅片豎直放置，以保證硼擴(kuò)散的均勻性和成品率。
[0025]將硅片升溫至沉積溫度，待等溫度穩(wěn)定幾分鐘后，開(kāi)始通入氮?dú)狻⒀鯕夂团鹪磳?duì)硅片表面進(jìn)行沉積。其中所采用三溴化硼作為硼源，主要是考慮到三溴化硼具有成本相對(duì)較低、純度相對(duì)較高的優(yōu)勢(shì)。常溫常壓下三溴化硼為液態(tài)，一股采用氮?dú)鈹y帶三溴化硼進(jìn)入到擴(kuò)散爐中，其中硼源流量即是指攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁俊?br> [0026]為了使得爐管內(nèi)上下兩部分的混合氣體分布均勻一致，較大程度地改善遠(yuǎn)離硼源區(qū)的爐門(mén)區(qū)域處硅片的方阻均勻性，本發(fā)明將沉積階段沉積的溫度控制為890°C?940°C，沉積的時(shí)間控制為15?40分鐘，氮?dú)獾牧髁靠刂茷?2?24slm，氧氣的流量控制為30sccm?320sccm,硼源的流量控制為120sccm?lOOOsccm。其中沉積溫度會(huì)影響娃片表面沉積后的硼原子濃度及富硼層的厚度，如果沉積溫度高于940°C，會(huì)導(dǎo)致靠近硼源區(qū)域的硅片表面上沉積的硼原子濃度較高，而遠(yuǎn)離硼源區(qū)域的硅片表面上硼原子的濃度較低，造成相同爐管內(nèi)不同溫區(qū)的硅片擴(kuò)散后方阻差別較大；如果沉積溫度低于890°C，會(huì)造成硼源與氧氣的反應(yīng)速率較慢，造成工藝時(shí)間延長(zhǎng)，使得硅片表面沉積的硼原子濃度降低，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)造成部分硼源的浪費(fèi)。
[0027]在上述沉積溫度范圍內(nèi)如果沉積時(shí)間多于40分鐘，會(huì)導(dǎo)致硅片內(nèi)部硼原子擴(kuò)散濃度較大，形成的P-N結(jié)較深，對(duì)硅片內(nèi)部晶格的破壞加重；如果沉積時(shí)間少于10分鐘，則會(huì)導(dǎo)致硅片擴(kuò)散后表面的方阻均勻性較差，且擴(kuò)散深度較淺，表面的硼原子擴(kuò)散濃度較大。因此，本發(fā)明綜合考慮，將沉積溫度控制在890°C?940°C的范圍內(nèi)同時(shí)將沉積時(shí)間控制為15?40分鐘，得到了擴(kuò)散后表面硼原子濃度較低，內(nèi)部均勻性較好的硼擴(kuò)散硅片。
[0028]本發(fā)明將氮?dú)饬髁靠刂圃?2?24slm,氧氣流量控制在30sccm?320sccm,硼源流量控制在120sCCm?lOOOsccm。其中氮?dú)饬髁康拇笮≈饕绊戇h(yuǎn)離硼源區(qū)域的硅片方阻，如果氮?dú)饬髁看笥?4slm，則會(huì)導(dǎo)致源區(qū)的硼源被推進(jìn)到爐門(mén)附近，造成了位于石英舟內(nèi)的硅片上沉積的硼源較低，只有硅片邊緣位置存在少量硼源，中間沉積量更低，擴(kuò)散方阻的均勻性差；如果氮?dú)饬髁啃∮?2slm，則會(huì)導(dǎo)致?tīng)t門(mén)區(qū)的硼原子濃度較低，導(dǎo)致擴(kuò)散方阻的均勻性較差。如果氧氣的流量大于320sCCm，則會(huì)導(dǎo)致生成的硼硅玻璃過(guò)厚，而導(dǎo)致硅片內(nèi)部擴(kuò)散進(jìn)入的硼原子濃度較?。蝗绻鯕獾牧髁啃∮?0SCCH1，則會(huì)導(dǎo)致生成的氧化硼量較低且硼源不能完全反應(yīng)，而是以尾氣的形式排出，造成硼源的浪費(fèi)。如果硼源流量大于lOOOsccm,則會(huì)因硼源流量過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法完全反應(yīng)，以至于過(guò)量的硼源易與石英舟或爐管內(nèi)壁反應(yīng)，生成氧化硼等物質(zhì)，造成硼源的浪費(fèi)，且腐蝕石英舟和爐管；如果硼源流量小于120sCCm，則會(huì)導(dǎo)致硅片擴(kuò)散后方阻均勻性很差，硅片表面的硼原子濃度較少。
[0029]經(jīng)綜合考慮，本發(fā)明將氮?dú)?、氧氣以及硼源的流量限定在上述范圍?nèi)，較大程度地降低了硅片表面的硼原子濃度、擴(kuò)散后硅片的表面復(fù)合速率以及硅片表面的晶格損傷，較好地改善了硼擴(kuò)散方阻均勻性較差的缺陷，從而得到了分布更加均勻的P-n結(jié)，增加了硅片的少數(shù)載流子壽命，較大地提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。采用具有上述范圍內(nèi)條件的低溫沉積和高溫?cái)U(kuò)散工藝，較大地提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0030]優(yōu)選地，在沉積階段，沉積的溫度為900°C~930°C，沉積的時(shí)間為20~30分鐘，氮?dú)獾牧髁繛?2~23slm,氧氣的流量為30sccm~lOOsccm,硼源的流量為120sccm~450sccmo最優(yōu)選地，在沉 積階段，沉積的溫度為925°C，沉積的時(shí)間為25分鐘，氮?dú)獾牧髁繛?2.5slm，氧氣的流量為65ccm，硼源的流量為200sccm。
[0031]由于硼原子在晶體硅中的固溶度遠(yuǎn)低于磷原子的固溶度，在低溫沉積時(shí)可以通過(guò)控制溫度來(lái)控制硅片表面的沉積濃度。通入的三溴化硼與氧氣反應(yīng)生成氧化硼和溴氣，而氧化硼與硅原子反應(yīng)生成硼原子和氧化硅，低溫沉積的硅片表面形成一層富硼區(qū)，表面呈淺褐色，并且厚度在幾十個(gè)納米范圍內(nèi)。在沉積階段，也存在少量硼源向硅片內(nèi)部擴(kuò)散的現(xiàn)象，但是由于溫度較低，擴(kuò)散速率較慢，一股忽略不計(jì)。
[0032]為了使得富集在硅片表面上較厚的富硼層繼續(xù)向硅片內(nèi)部擴(kuò)散以形成方阻均勻的p-n結(jié)，在完成表面沉積后，以5~15°C /分鐘將表面沉積后的娃片升溫至950°C~1000°C，恒溫?cái)U(kuò)散20~30分鐘。在升溫以及恒溫?cái)U(kuò)散過(guò)程中停止通入硼源，并保持與沉積階段同樣的氮?dú)饬髁浚^續(xù)通入流量為30~lOOOsccm的氧氣，繼續(xù)通入氧氣的目的便于控制硅片表面的氧化程度，有利于增加硅片表面硼硅玻璃的均勻性，將氧氣的流量從沉積階段時(shí)的30~320sccm增加為30~lOOOsccm,大流量的氧氣與沉積后余下的硼源進(jìn)一步反應(yīng)，有利于對(duì)彌補(bǔ)沉積后硅片表面上硼硅玻璃薄厚不均的問(wèn)題。
[0033]如果上升速率高于15°C /分鐘，則會(huì)導(dǎo)致石英爐管由于膨脹系數(shù)不同而出現(xiàn)裂紋；如果升溫速率低于5°C /分鐘，則會(huì)延長(zhǎng)工藝時(shí)間。如果擴(kuò)散溫度高于ΙΟΟΟ?，則會(huì)導(dǎo)致大量硼原子進(jìn)入硅片內(nèi)部，增加其內(nèi)部的晶格缺陷，增加復(fù)合中心處硼原子的濃度；如果擴(kuò)散溫度低于950°C，則會(huì)導(dǎo)致硅片內(nèi)部硼原子的濃度太低，不利于建立較強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)，使得載流子的遷移速度受到限制，從而增加了載流子的復(fù)合幾率。因此，經(jīng)綜合考慮，本發(fā)明以5~15°C /分鐘將表面沉積后的硅片升溫至950°C~1000°C。進(jìn)一步優(yōu)選地，在氮?dú)鈿夥障?，?0°C /分鐘將表面沉積后的硅片升溫至980°C，恒溫表面擴(kuò)散25分鐘。
[0034]采用本發(fā)明改進(jìn)后的硼擴(kuò)散方法，并且將氧氣和三溴化硼流量、氮?dú)饬髁恳约俺练e和擴(kuò)散的時(shí)間控制在上述范圍內(nèi)就可以得到具有均勻方阻的硅片，同時(shí)減少了硅片表面的富硼層，減少了硅片表面載流子的復(fù)合速率，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。[0035]待擴(kuò)散完畢后，將硅片降溫至750°C?850°C，優(yōu)選800°C，并在降溫的過(guò)程中向爐管內(nèi)通入氮?dú)夂脱鯕鈱?duì)硅片進(jìn)行氧化。其中降溫速率為4?5.2V /分鐘，降溫過(guò)程中氮?dú)獾牧髁繛??lOslm，氧氣的流量為10?20slm。在后氧化階段,氮?dú)獾淖饔檬峭苿?dòng)并運(yùn)輸其他氣體，氧氣的作用是與硅片表面的富硼層反應(yīng)生成硼硅玻璃，以降低硅片表面硼原子的濃度。如果在后續(xù)降溫階段停止通入氧氣，則無(wú)法降低硅片表面硼原子的濃度，進(jìn)而無(wú)法降低硅片表面的富硼層的厚度，這樣使得較厚的富硼層在濕化學(xué)工藝去除不徹底，進(jìn)而降低了太陽(yáng)電池的開(kāi)壓電壓、短路電流及填充因子。本發(fā)明通過(guò)在后氧化階段降低硅片表面的硼原子濃度，有利于匹配后續(xù)濕化學(xué)工藝。
[0036]本發(fā)明擴(kuò)散爐的爐管從爐管門(mén)區(qū)至爐管源區(qū)共分為五個(gè)溫區(qū)，即第一溫度區(qū)至第五溫度區(qū)，在降溫時(shí)根據(jù)溫度區(qū)的不同降溫速率也不同。優(yōu)選地，第一溫度區(qū)的降溫速率為
4.7?5.2V /分鐘，第二溫度區(qū)的降溫速率為4.5?4.7V /分鐘，第三溫度區(qū)的降溫速率為4.3?4.5°C /分鐘，第四溫度區(qū)的降溫速率為4.15?4.3°C /分鐘，第五溫度區(qū)的降溫速率為4°C /分鐘。采用分區(qū)降溫的方式有助于控制氧化過(guò)程中各溫區(qū)內(nèi)硅片的均勻性。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法，包括硅片預(yù)處理，表面制絨，磷擴(kuò)散，濕法刻蝕，硼擴(kuò)散，等離子刻蝕，濕化學(xué)法腐蝕，鍍減反射膜，絲網(wǎng)印刷，燒結(jié)以及封裝步驟，其中硼擴(kuò)散步驟中采用上述任一種硼擴(kuò)散方法。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種晶體硅太陽(yáng)能電池，該晶體硅太陽(yáng)能電池是采用上述制作方法制作而成。
[0039]下面結(jié)合具體實(shí)施例和對(duì)比例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的有益效果。
[0040]實(shí)施例1
[0041]I)沉積階段:取N型硅片依次進(jìn)行磷擴(kuò)散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴(kuò)散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至925°C，通入氮?dú)?、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮?dú)夥磻?yīng)沉積25分鐘，其中氧氣流量為65sccm，攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁繛?00sccm，氮?dú)饬髁繛?br> 22.5slm。
[0042]2)擴(kuò)散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續(xù)通入流量為22.5slm的氮?dú)猓瑫r(shí)以IO0C /分鐘升溫至960°C，在960°C下表面擴(kuò)散25分鐘。
[0043]3)后氧化階段:將硅片降溫至800°C (按照以下方式降溫:第一溫度區(qū)為4.7V /分鐘，第二溫度區(qū)為4.5°C /分鐘，第三溫度區(qū)為4.3°C /分鐘，第四溫度區(qū)為4.15°C /分鐘，第五溫度區(qū)為4°C /分鐘來(lái)降溫)，同時(shí)繼續(xù)以5slm的流量通入氮?dú)猓訧Oslm的流量通入氧氣進(jìn)行后氧化，時(shí)間為20分鐘。
[0044]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴(kuò)散步驟。
[0045]實(shí)施例2
[0046]I)沉積階段:取N型硅片依次進(jìn)行磷擴(kuò)散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴(kuò)散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至900°C，通入氮?dú)?、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮?dú)猓渲醒鯕饬髁繛?60sccm,攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁繛?50sccm,氮?dú)饬髁繛?3slm,沉積時(shí)間為20分鐘。
[0047]2)擴(kuò)散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續(xù)通入流量為23slm的氮?dú)?，同時(shí)以5°C /分鐘升溫至950°C，在950°C下表面擴(kuò)散20分鐘。
[0048]3)后氧化階段:將硅片降溫至750°C (降溫按照以下方式:第一溫度區(qū)為5.2V /分鐘，第二溫度區(qū)為4.7 V /分鐘，第三溫度區(qū)為4.50C /分鐘，第四溫度區(qū)為4.30C /分鐘，第五溫度區(qū)為4°C /分鐘來(lái)降溫)，同時(shí)繼續(xù)以IOslm的流量通入氮?dú)猓?0slm的流量通入氧氣進(jìn)行后氧化，時(shí)間為30分鐘。
[0049]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴(kuò)散步驟。
[0050]實(shí)施例3
[0051]I)沉積階段:取N型硅片依次進(jìn)行磷擴(kuò)散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴(kuò)散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至930°C，通入氮?dú)狻⒀鯕庖约皵y帶三溴化硼的氮?dú)?，其中氧氣流量?0sccm,攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁繛?20sccm,氮?dú)饬髁繛?2slm,沉積時(shí)間為30分鐘。
[0052]2)擴(kuò)散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續(xù)通入流量為24slm的氮?dú)?，同時(shí)以15°C /分鐘升溫至1000°C，在1000°C下表面擴(kuò)散30分鐘。
[0053]3)后氧化階段:將硅片降溫至850°C (降溫按照以下方式:第一溫度區(qū)為5.(TC /分鐘，第二溫度區(qū)為4.60C /分鐘，第三溫度區(qū)為4.40C /分鐘，第四溫度區(qū)為4.2 V /分鐘，第五溫度區(qū)為4°C /分鐘來(lái)降溫)，同時(shí)繼續(xù)以Sslm的流量通入氮?dú)猓訧Oslm的流量通入氧氣進(jìn)行后氧化，時(shí)間為10分鐘。
[0054]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴(kuò)散步驟。
[0055]實(shí)施例4
[0056]I)沉積階段:取N型硅片依次進(jìn)行磷擴(kuò)散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴(kuò)散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至890°C，通入氮?dú)?、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮?dú)?，其中氧氣流量?0sccm,攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁繛?20sccm,氮?dú)饬髁繛?4slm,沉積時(shí)間為15分鐘。
[0057]2)擴(kuò)散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續(xù)通入流量為24slm的氮?dú)?，同時(shí)以12°C /分鐘升溫至960°C，在960°C下表面擴(kuò)散20分鐘。
[0058]3)后氧化階段:將硅片降溫至780V (降溫按照以下方式:第一溫度區(qū)為5.(TC /分鐘，第二溫度區(qū)為4.60C /分鐘，第三溫度區(qū)為4.40C /分鐘，第四溫度區(qū)為4.2 V /分鐘，第五溫度區(qū)為4°C /分鐘來(lái)降溫)，同時(shí)繼續(xù)以5slm的流量通入氮?dú)?，以IOslm的流量通入氧氣進(jìn)行后氧化，時(shí)間為10分鐘。
[0059]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴(kuò)散步驟。
[0060]實(shí)施例5
[0061]I)沉積階段:取N型硅片依次進(jìn)行磷擴(kuò)散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴(kuò)散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至940°C，通入氮?dú)?、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮?dú)?，其中氧氣流量?20SCCm，攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁繛閘OOOsccm，氮?dú)饬髁繛?2.5slm，沉積時(shí)間為40分鐘。
[0062]2)擴(kuò)散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續(xù)通入流量為22.5slm的氮?dú)?，同時(shí)以5°C /分鐘升溫至1080°C，在1080°C下表面擴(kuò)散22分鐘。
[0063]3)后氧化階段:將硅片降溫至830°C (降溫按照以下方式:第一溫度區(qū)為5.(TC /分鐘，第二溫度區(qū)為4.60C /分鐘，第三溫度區(qū)為4.40C /分鐘，第四溫度區(qū)為4.2 V /分鐘，第五溫度區(qū)為4°C /分鐘來(lái)降溫)，同時(shí)繼續(xù)以IOslm的流量通入氮?dú)?，以ISslm的流量通入氧氣進(jìn)行后氧化，時(shí)間為18分鐘。
[0064]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴(kuò)散步驟。
[0065]實(shí)施例6
[0066]I)沉積階段:取N型硅片依次進(jìn)行磷擴(kuò)散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴(kuò)散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至860°C，通入氮?dú)?、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮?dú)?，其中氧氣流量?5sccm,攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁繛閘OOsccm,氮?dú)饬髁繛?8slm,沉積時(shí)間為10分鐘。
[0067]2)擴(kuò)散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續(xù)通入流量為ISslm的氮?dú)?，同時(shí)以3°C /分鐘升溫至920°C，在920°C下表面擴(kuò)散15分鐘。
[0068]3)后氧化階段:將硅片降溫至700°C (降溫按照以下方式:第一溫度區(qū)為4.5°C /分鐘，第二溫度區(qū)為4.3°C /分鐘，第三溫度區(qū)為4.1°C /分鐘，第四溫度區(qū)為4.(TC /分鐘，第五溫度區(qū)為3°C /分鐘來(lái)降溫)，同時(shí)繼續(xù)通入3slm的氮?dú)夂蚐slm的氧氣進(jìn)行后氧化，時(shí)間為8分鐘。
[0069]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴(kuò)散步驟。
[0070]實(shí)施例7
[0071]I)沉積階段:取N型硅片依次進(jìn)行磷擴(kuò)散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴(kuò)散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至960°C，通入氮?dú)?、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮?dú)猓渲醒鯕饬髁繛?40sccm,攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁繛镮lOOsccm,氮?dú)饬髁繛?8slm,沉積時(shí)間為45分鐘。
[0072]2)擴(kuò)散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續(xù)通入流量為28slm的氮?dú)?，同時(shí)以20°C /分鐘升溫至1200°C，在1200°C下表面擴(kuò)散45分鐘。
[0073]3)后氧化階段:將硅片降溫至900°C (降溫按照以下方式:第一溫度區(qū)為5.5°C /分鐘，第二溫度區(qū)為5.30C /分鐘，第三溫度區(qū)為5.(TC /分鐘，第四溫度區(qū)為4.7 V /分鐘，第五溫度區(qū)為5°C /分鐘來(lái)降溫)，同時(shí)繼續(xù)通入25slm的氮?dú)夂?5slm的氧氣進(jìn)行后氧化，時(shí)間為8分鐘。
[0074]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴(kuò)散步驟。
[0075]對(duì)比例I
[0076]I)高溫沉積高溫?cái)U(kuò)散階段:取N型硅片依次進(jìn)行磷擴(kuò)散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片置于擴(kuò)散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入400片。以10°C /分鐘升溫至938°C,通入氮?dú)狻⒀鯕庖约皵y帶三溴化硼的氮?dú)?其中氧氣流量為160sccm,攜帶三溴化硼的氮?dú)饬髁繛?00sCCm，氮?dú)饬髁繛?6.5slm，沉積時(shí)間為43分鐘。
[0077]2)后氧化階段:按照每個(gè)溫區(qū)均以10°C /分鐘的速率將硅片降至750°C，降溫過(guò)程中繼續(xù)通入IOslm的氮?dú)馀c5.5slm氧氣，保持20分鐘。[0078]對(duì)實(shí)施例1至7以及對(duì)比例I中擴(kuò)散后得到的硅片進(jìn)行測(cè)試，采用少子壽命測(cè)試儀WT-2000檢測(cè)少子壽命,采用直線四探針?lè)阶桦娮杪蕼y(cè)試儀(4P automatic four pointprobe meter model 280)檢測(cè)方阻均勻性,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。其中，圖1為對(duì)比例I中娃片的擴(kuò)散方阻分布圖，圖2為實(shí)施例1中硅片的擴(kuò)散方阻分布圖。
[0079]將實(shí)施例1至7以及對(duì)比例I中制作的硅片經(jīng)等離子刻蝕，鍍減反射膜，絲網(wǎng)印刷，燒結(jié)以及封裝等步驟，得到太陽(yáng)能電池片，測(cè)定太陽(yáng)能電池片的電性能。采用Halm測(cè)試儀測(cè)定太陽(yáng)能電池片的Uoc，Isc, FF, Eff0具體性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
[0080]表1
[0081]
【權(quán)利要求】
1.一種N型硅片的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，包括以下步驟: 沉積階段，將濕法刻蝕后的硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)升溫至預(yù)定沉積溫度，并通入硼源、氧氣和氮?dú)馐蛊湓谒龉杵砻孢M(jìn)行沉積； 推進(jìn)擴(kuò)散階段，將表面沉積后的所述硅片升溫至預(yù)定擴(kuò)散溫度，推進(jìn)擴(kuò)散，并在所述升溫和所述推進(jìn)擴(kuò)散的過(guò)程中通入所述氧氣和所述氮?dú)?；以? 后氧化階段，將擴(kuò)散后的所述硅片降溫，并在所述降溫的過(guò)程中通入所述氧氣和所述氮?dú)狻?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，在所述沉積階段，所述沉積的溫度為890°C?940°C，所述沉積的時(shí)間為15?40分鐘，所述氮?dú)獾牧髁繛?2?24slm，所述氧氣的流量為30sccm?320sccm,所述硼源的流量為120sccm?lOOOsccm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，在所述沉積階段，所述沉積的溫度為900°C?930°C，所述沉積的時(shí)間為20?30分鐘，所述氮?dú)獾牧髁繛?2?23slm，所述氧氣的流量為30sccm?160sccm,所述硼源的流量為120sccm?450sccm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，在所述沉積階段，所述沉積的溫度為925°C，所述沉積的時(shí)間為25分鐘，所述氮?dú)獾牧髁繛?2.5slm，所述氧氣的流量為65sccm,所述硼源的流量為200sccm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，以5?15°C/分鐘將表面沉積后的所述硅片升溫至950°C?1000°C，恒溫?cái)U(kuò)散20?30分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，以10°C/分鐘將表面沉積后的所述硅片升溫至960°C，恒溫?cái)U(kuò)散25分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，在所述升溫?cái)U(kuò)散階段，所述氧氣的流量為30?IOOOsccm,優(yōu)選為30?lOOsccm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，以4?5.2°C /分鐘將表面沉積后的所述硅片降溫至750°C?850°C，優(yōu)選降溫至為800°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼擴(kuò)散方法，其特征在于，在所述后氧化階段，所述氧氣的流量為10?20slm，所述氮?dú)獾牧髁繛?slm?lOslm。
10.一種晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法，包括硼擴(kuò)散步驟，其特征在于，所述硼擴(kuò)散步驟采用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的硼擴(kuò)散方法。
11.一種晶體硅太陽(yáng)能電池，其特征在于，采用權(quán)利要求10所述的制作方法制作而成。
【文檔編號(hào)】H01L31/068GK103632934SQ201310627344
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】袁廣鋒, 何廣川, 陳艷濤, 李雪濤 申請(qǐng)人:英利集團(tuán)有限公司