一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝的制作方法
【專利摘要】一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，包括以下步驟：步驟1：將清洗制絨后的多晶硅片置于擴散爐中，擴散爐升溫，通入氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行預處理；步驟2：擴散爐中通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行沉積擴散；步驟3：擴散爐升溫，通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行二次擴散；步驟4：擴散爐中通入氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行推結；步驟5：擴散爐降溫，通入主氮氣；步驟6：多晶硅片出爐，降溫處理。此工藝形成的P-N結的濃度梯度比恒溫擴散的濃度梯度更大，減少少子復合，提高高能光子的響應，從而提高多晶硅太陽能電池的轉換效率。
【專利說明】一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池的制結工藝，特別是一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝。
【背景技術】
[0002]太陽能電池的制結過程是在一塊基體材料上生成導電類型不同的擴散層，是電池制造過程中的關鍵工序。制結方法中的熱擴散制P-N結法為用加熱方法使V族雜質摻入P型硅或使III族雜質摻入N型硅。雜質元素在高溫時由于熱擴散運動進入基體，它在基體中的分布方式視雜質元素種類、初始濃度及擴散溫度而異。這種分布方式對電池的電性能影響很大，制P-N結的工藝不同，所得分布也不同。
[0003]多晶硅不同晶向的晶粒間存在著晶界，而很多晶界結構復雜，存在深能級缺陷的雜質。這樣大量的晶界充當了陷阱和復合中心，使電池轉換效率下降。為了提高多晶硅電池的效率，須盡量減少少子的復合損失。目前，提高多晶硅太陽能電池的光電轉換效率的途徑，主要是對擴散工藝進行改進，來減少少子復合，獲得更高的少子壽命。
[0004]專利文件CN102383198A公布的一種晶硅電池的三步變溫擴散工藝，通過低溫沉積擴散來制備低濃度的摻雜層；然后升高溫度推結，增加PN結深度；最后在高溫下再次沉積擴散并推結，增加表面濃度的同時增加結深，增強電池藍光響應。該工藝未提及對電池片少子壽命的影響。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，以減少少子復合，獲得更高的少子壽命，并提高高能光子的響應，從而提聞多晶娃電池的效率。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0007]一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，包括以下步驟:
[0008]步驟1:將清洗制絨后的多晶硅片置于擴散爐中，擴散爐升溫，通入氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行預處理；
[0009]步驟2:擴散爐中通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行沉積擴散；
[0010]步驟3:擴散爐升溫，通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行二次擴散；
[0011]步驟4:擴散爐中通入氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行推結；
[0012]步驟5:擴散爐降溫，通入主氮氣；
[0013]步驟6:多晶硅片出爐，降溫處理。
[0014]優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，所述步驟I中，擴散爐升溫至800?820°C，氧氣流量為1.6?2.2升/分鐘，主氮氣流量為11?16升/分鐘，預處理時間為300?800秒。
[0015]更優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，所述擴散爐升溫至810°C，氧氣流量為2升/分鐘，主氮氣流量為12升/分鐘，預處理時間為400秒。
[0016]優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，所述步驟2中，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6?2升/分鐘、氧氣流量為0.5?0.9升/分鐘、主氮氣流量為22?32升/分鐘，沉積擴散時間為500?800秒，沉積擴散溫度為800?820°C。
[0017]更優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，所述攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6升/分鐘、氧氣流量為0.8升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，沉積擴散時間為600秒，沉積擴散溫度為810°C。
[0018]優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，所述步驟3中，擴散爐升溫至820?840°C，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6?2升/分鐘、氧氣流量為0.5?0.9升/分鐘、主氮氣流量為22?32升/分鐘，二次擴散時間為960?1300秒。
[0019]更優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，所述攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6升/分鐘、氧氣流量為0.8升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，二次擴散時間為1200秒，二次擴散溫度為825°C。
[0020]優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，所述步驟4中，氧氣流量為1.6?2升/分鐘、主氮氣流量為22?32升/分鐘，推結時間為500?800秒，推結溫度為820?840°C。
[0021]更優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，氧氣流量為2升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，推結時間為600S，推結溫度為825 °C。
[0022]優(yōu)選地，在上述多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝中，所述步驟5中，擴散爐降溫至800°C，主氮氣流量為12升/分鐘，降溫時間600秒。
[0023]本發(fā)明提供的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝是在原有設備基礎之上進行工藝改進，適應于工業(yè)化大規(guī)模生產。此工藝形成的P-N結的濃度梯度比恒溫擴散的濃度梯度更大，在N型頂層區(qū)的前表面方向的雜質濃度逐漸增加，更大的濃度梯度產生一個附加的促進更多少子向結的邊界移動的電場，避免靠近表面復合很高的區(qū)域，從而減少少子復合，提聞聞能光子的響應，從而提聞多晶娃太陽能電池的轉換效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，包括以下步驟:
[0027]步驟1:將清洗制絨后的多晶硅片置于擴散爐中，擴散爐升溫，通入氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行預處理；[0028]步驟2:擴散爐中通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行沉積擴散；
[0029]步驟3:擴散爐升溫，通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行二次擴散；
[0030]步驟4:擴散爐中通入氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行推結；
[0031]步驟5:擴散爐降溫，通入主氮氣；
[0032]步驟6:多晶硅片出爐，降溫處理。
[0033]擴散爐的溫度、通入的摻雜源的濃度對太陽能電池多晶硅片的擴散結的深度和濃度影響很大，因此需要嚴格控制擴散爐的溫度和通入的摻雜源的流量。
[0034]以下以優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
[0035]實施例一:
[0036]一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，包括以下步驟:
[0037]步驟1:將清洗制絨后的多晶硅片置于擴散爐中，擴散爐升溫至810°C，通入氧氣和主氮氣，氧氣流量為2升/分鐘，主氮氣流量為12升/分鐘，預處理時間為400秒，對多晶硅片進行預處理；
[0038]步驟2:擴散爐中通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6升/分鐘、氧氣流量為0.8升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，沉積擴散時間為600秒，沉積擴散溫度為810°C，對多晶硅片進行沉積擴散；
[0039]步驟3:擴散爐升溫,通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6升/分鐘、氧氣流量為0.8升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，二次擴散時間為1200秒，二次擴散溫度為825°C，對多晶硅片進行二次擴散；
[0040]步驟4:擴散爐中通入氧氣和主氮氣，氧氣流量為2升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，推結時間為600S，推結溫度為825°C，對多晶硅片進行推結；
[0041]步驟5:擴散爐降溫至800°C，通入主氮氣，主氮氣流量為12升/分鐘，降溫時間600 秒；
[0042]步驟6:多晶硅片出爐，降溫處理。
[0043]擴散后的多晶硅片平均方塊電阻為60 Ω，范圍控制在55?65 Ω之間。擴散后的多晶硅片的平均少子壽命比恒溫擴散多晶硅片的平均少子壽命絕對值提高3 μ S。對應的多晶硅電池的轉換效率比恒溫擴散的多晶硅電池的轉換效率絕對值提高0.15%。
[0044]實施例二:
[0045]一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，包括以下步驟:
[0046]步驟1:將清洗制絨后的多晶硅片置于擴散爐中，擴散爐升溫至800°C，通入氧氣和主氮氣，氧氣流量為2.2升/分鐘，主氮氣流量為16升/分鐘，預處理時間為300秒，對多晶硅片進行預處理；
[0047]步驟2:擴散爐中通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為2升/分鐘、氧氣流量為0.9升/分鐘、主氮氣流量為32升/分鐘，沉積擴散時間為800秒，沉積擴散溫度為800°C，對多晶硅片進行沉積擴散；
[0048]步驟3:擴散爐升溫,通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為2升/分鐘、氧氣流量為0.9升/分鐘、主氮氣流量為32升/分鐘，二次擴散時間為1300秒，二次擴散溫度為820°C，對多晶硅片進行二次擴散；
[0049]步驟4:擴散爐中通入氧氣和主氮氣，氧氣流量為2升/分鐘、主氮氣流量為32升/分鐘，推結時間為800S，推結溫度為820°C，對多晶硅片進行推結；
[0050]步驟5:擴散爐降溫至800°C，通入主氮氣，主氮氣流量為12升/分鐘，降溫時間600 秒；
[0051 ] 步驟6:多晶硅片出爐，降溫處理。
[0052]擴散后的多晶硅片平均方塊電阻為58 Ω，范圍控制在53?63 Ω之間。擴散后的多晶硅片的平均少子壽命比恒溫擴散多晶硅片的平均少子壽命絕對值提高2 μ S。對應的多晶硅電池的效率比恒溫擴散的多晶硅電池的轉換效率絕對值提高0.09%。
[0053]實施例三:
[0054]一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，包括以下步驟:
[0055]步驟1:將清洗制絨后的多晶硅片置于擴散爐中，擴散爐升溫至820°C，通入氧氣和主氮氣，氧氣流量為1.6升/分鐘，主氮氣流量為11升/分鐘，預處理時間為800秒，對多晶硅片進行預處理；
[0056]步驟2:擴散爐中通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6升/分鐘、氧氣流量為0.5升/分鐘、主氮氣流量為22升/分鐘，沉積擴散時間為500秒，沉積擴散溫度為820°C，對多晶硅片進行沉積擴散；
[0057]步驟3:擴散爐升溫,通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣,攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6升/分鐘、氧氣流量為0.5升/分鐘、主氮氣流量為22升/分鐘，二次擴散時間為960秒，二次擴散溫度為840°C，對多晶硅片進行二次擴散；
[0058]步驟4:擴散爐中通入氧氣和主氮氣，氧氣流量為1.6升/分鐘、主氮氣流量為22升/分鐘，推結時間為500S，推結溫度為840°C，對多晶硅片進行推結；
[0059]步驟5:擴散爐降溫至800°C，通入主氮氣，主氮氣流量為12升/分鐘，降溫時間600 秒；
[0060]步驟6:多晶硅片出爐，降溫處理。
[0061]擴散后的多晶硅片平均方塊電阻為56 Ω，范圍控制在52?60 Ω之間。擴散后的多晶硅片的平均少子壽命比恒溫擴散多晶硅片的平均少子壽命絕對值提高I μ s。對應的多晶硅電池的效率比恒溫擴散的多晶硅電池的轉換效率絕對值提高0.07%。
[0062]實施例四:
[0063]一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，包括以下步驟:
[0064]步驟1:將清洗制絨后的多晶硅片置于擴散爐中，擴散爐升溫至815°C，通入氧氣和主氮氣，氧氣流量為1.8升/分鐘，主氮氣流量為15升/分鐘，預處理時間為600秒，對多晶硅片進行預處理；
[0065]步驟2:擴散爐中通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.8升/分鐘、氧氣流量為0.7升/分鐘、主氮氣流量為27升/分鐘，沉積擴散時間為560秒，沉積擴散溫度為815°C，對多晶硅片進行沉積擴散；
[0066]步驟3:擴散爐升溫,通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.8升/分鐘、氧氣流量為0.7升/分鐘、主氮氣流量為27升/分鐘，二次擴散時間為1100秒，二次擴散溫度為835°C，對多晶硅片進行二次擴散；[0067]步驟4:擴散爐中通入氧氣和主氮氣，氧氣流量為1.8升/分鐘、主氮氣流量為27升/分鐘，推結時間為660S，推結溫度為835°C，對多晶硅片進行推結；
[0068]步驟5:擴散爐降溫至800°C，通入主氮氣，主氮氣流量為12升/分鐘，降溫時間600 秒；
[0069]步驟6:多晶硅片出爐，降溫處理。
[0070]擴散后的多晶硅片平均方塊電阻為58 Ω，范圍控制在53?63 Ω之間。擴散后的多晶硅片的平均少子壽命比恒溫擴散多晶硅片的平均少子壽命絕對值提高2 μ S。對應的多晶硅電池的效率比恒溫擴散的多晶硅電池的轉換效率絕對值提高0.1%。
[0071]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以權利要求為準。
【權利要求】
1.一種多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:將清洗制絨后的多晶硅片置于擴散爐中，擴散爐升溫，通入氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行預處理； 步驟2:擴散爐中通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行沉積擴散; 步驟3:擴散爐升溫，通入攜帶三氯氧磷的氮氣、氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行二次擴散； 步驟4:擴散爐中通入氧氣和主氮氣，對多晶硅片進行推結； 步驟5:擴散爐降溫，通入主氮氣； 步驟6:多晶硅片出爐，降溫處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，所述步驟I中，擴散爐升溫至800?820°C，氧氣流量為1.6?2.2升/分鐘，主氮氣流量為11?16升/分鐘，預處理時間為300?800秒。
3.根據(jù)權利要求2所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，所述擴散爐升溫至810°C，氧氣流量為2升/分鐘，主氮氣流量為12升/分鐘，預處理時間為400秒。
4.根據(jù)權利要求2所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，所述步驟2中，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6?2升/分鐘、氧氣流量為0.5?0.9升/分鐘、主氮氣流量為22?32升/分鐘，沉積擴散時間為500?800秒，沉積擴散溫度為800?820。。。
5.根據(jù)權利要求4所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，所述攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6升/分鐘、氧氣流量為0.8升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，沉積擴散時間為600秒，沉積擴散溫度為810°C。
6.根據(jù)權利要求4所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，所述步驟3中，擴散爐升溫至820?840°C，攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6?2升/分鐘、氧氣流量為0.5?0.9升/分鐘、主氮氣流量為22?32升/分鐘，二次擴散時間為960?1300秒。
7.根據(jù)權利要求6所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，所述攜帶三氯氧磷的氮氣流量為1.6升/分鐘、氧氣流量為0.8升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，二次擴散時間為1200秒，二次擴散溫度為825°C。
8.根據(jù)權利要求6所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，所述步驟4中，氧氣流量為1.6?2升/分鐘、主氮氣流量為22?32升/分鐘，推結時間為500?800秒，推結溫度為820?840°C。
9.根據(jù)權利要求8所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，氧氣流量為2升/分鐘、主氮氣流量為30升/分鐘，推結時間為600S，推結溫度為825°C。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的多晶硅太陽能電池低溫變溫擴散工藝，其特征在于，所述步驟5中，擴散爐降溫至800°C，主氮氣流量為12升/分鐘，降溫時間600秒。
【文檔編號】H01L31/18GK103715308SQ201410008420
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權日:2014年1月8日
【發(fā)明者】汪昭輝, 郭文林 申請人:江蘇宇兆能源科技有限公司