一種制備單晶硅表面鈍化電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能單晶硅電池相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種制備單晶硅表面鈍化 電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了降低太陽(yáng)電池成本，電池硅片的厚度逐漸減薄。而當(dāng)少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度 大于硅片厚度時(shí)，電池片上下表面的復(fù)合速率對(duì)效率的影響就顯得更加重要。硅表面復(fù)合 速率較高，嚴(yán)重制約單晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，通過(guò)晶體硅表面的鈍化技術(shù)可降低 晶體硅表面復(fù)合速率，從而提高晶體硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0003] 現(xiàn)有的鈍化技術(shù)中，許多介質(zhì)膜可以有很好的鈍化效果，諸如氮化硅、非晶硅、熱 生長(zhǎng)的二氧化硅、二氧化硅疊層等等。通過(guò)在硅表面熱氧化生長(zhǎng)一層二氧化硅薄膜，可以有 效消除硅的表面態(tài)，減少非平衡少數(shù)載流子在表面的復(fù)合損失，起到很好的表面鈍化作用。
[0004] 其中熱氧化方法包含有干氧氧化、水汽氧化、濕氧氧化以及摻氯氧化。干氧氧化的 SiOg#構(gòu)致密，質(zhì)量好，但反應(yīng)速率慢；水汽氧化生長(zhǎng)速率快，但結(jié)構(gòu)疏松，有較多缺陷；濕 氧氧化的生長(zhǎng)速率介于干氧氧化和水汽氧化之間；摻氯氧化可以改善SiOji和Si02/Si界 面的性質(zhì)，可以減少鈉離子沾污，鈍化Si02*鈉離子的活性，抑制或消除熱氧化時(shí)的缺陷。
[0005] 熱氧化制備的二氧化硅薄膜導(dǎo)電性差，增加了柵線與硅基的接觸電阻，從而使串 聯(lián)電阻增加，填充因子降低，影響了光電轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的不足，提供了一種致密性好且光電轉(zhuǎn)換 效率高的制備單晶硅表面鈍化電池的方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種制備單晶硅表面鈍化電池的方法，具體實(shí)施步驟如下：
[0009] (1)經(jīng)過(guò)清洗制絨后的單晶硅片，在管式擴(kuò)散爐中采用改進(jìn)擴(kuò)散工藝進(jìn)行擴(kuò)散；
[0010] ⑵對(duì)單晶硅片進(jìn)行制絨擴(kuò)散后，在二次清洗槽中用HF去除擴(kuò)散后的PSG ;
[0011] (3)在擴(kuò)散爐中首先采用干氧氧化的方法在硅片表面生長(zhǎng)一層薄的二氧化硅薄 膜；然后在濕氧氣氛下，進(jìn)行濕氧氧化，同時(shí)適當(dāng)通源沉積；最后再次干氧氧化；
[0012] (4)鈍化后的單晶硅片，在濕法刻蝕槽中刻蝕去除背面PN結(jié)；
[0013] (5)運(yùn)用PECVD在單晶硅片正面沉積氮化硅，并進(jìn)行電極印刷與燒結(jié)。
[0014] 本發(fā)明中氧化分三步氧化：首先通過(guò)第一步的干氧氧化，在硅片表面生成3102起 始層；然后在濕氧氣氛下，進(jìn)行濕氧氧化，通過(guò)適當(dāng)通源沉積，使硅表面摻雜更多磷原子，增 加?xùn)啪€與硅基的歐姆接觸，使電池串聯(lián)電阻和填充因子得到改善，提高光電轉(zhuǎn)換效率；最 后，繼續(xù)干氧氧化一段時(shí)間，使氧化層結(jié)構(gòu)更加致密，質(zhì)量更好。
[0015] 作為優(yōu)選，在步驟（1)中，采用液態(tài)磷源擴(kuò)散方法，所述的改進(jìn)擴(kuò)散工藝分為兩步 擴(kuò)散，其中第一步擴(kuò)散為低溫?cái)U(kuò)散并高溫推進(jìn)，沉積磷并獲得需要的結(jié)深；第二步擴(kuò)散為高 溫?cái)U(kuò)散，在硅片表面獲得一定的表面磷濃度。這樣設(shè)計(jì)使得硅片表面鈍化后更容易形成歐 姆接觸。
[0016] 作為優(yōu)選，所述的第一步擴(kuò)散包括如下步驟：
[0017] (a)將硅片裝入石英舟內(nèi)，通氧，將溫度控制在750-800 °C，通入的02體積含量為 6-30%，用時(shí) 7-12min ;
[0018] (b)低溫通源沉積擴(kuò)散，保持溫度在750-800°C，并通入P0C13、0 2,其中含有P0C13的擴(kuò)散氮體積含量為7-15 %，02體積含量為6-10 %，用時(shí)6-12min ;
[0019] (c)升溫推進(jìn)，將溫度升到860-880°C，用時(shí)13-16min ;
[0020] (d)降溫，將溫度降到 830-840°C，用時(shí) 6-10min。
[0021] 作為優(yōu)選，所述的第二步擴(kuò)散包括如下步驟：
[0022] (a)高溫通源沉積擴(kuò)散，保持溫度在830-840°C，并通入P0C13、02,其中含有P0C1 3的擴(kuò)散氮體積含量為7-15 %，02體積含量為6-10 %，用時(shí)4-10min ;
[0023] (b)降溫，將溫度降到 780-800°C，用時(shí) 8-15min。
[0024] 作為優(yōu)選，在步驟（3)中，第一次干氧氧化工藝為：將氧化溫度控制為700-900°C， 通入的〇2體積含量為6-30%，氧化時(shí)間為10-60min。在硅片表面生成SiO 2起始層。
[0025] 作為優(yōu)選，在步驟（3)中，濕氧氧化的工藝為：氧氣通過(guò)裝有高純?nèi)ルx子水的氧 化瓶，通過(guò)起泡的形式進(jìn)入石英管，并適當(dāng)通源，其中溫度控制為600-800°C，含有P0C13的擴(kuò)散氮體積含量為3 -10 %，通源時(shí)間控制為2 -10 m i η，含有去離子水的氧氣體積含量為 6-15 %。在濕氧氧化的同時(shí)適當(dāng)通源，通源時(shí)P0C13在石英管內(nèi)與水汽反應(yīng)生成Ρ205和HC1， 生成的P2〇5與硅反應(yīng)生成SiO 2和磷原子，反應(yīng)式如下：
[0026] 2P0C13+3H20 = P205+6HC1
[0027] 2P205+5Si = 5Si02+4P I
[0028] 4HCl+02= 2C12+2H20
[0029] 2H20+Si = Si02+2H2
[0030] 通過(guò)適當(dāng)通源沉積，使硅表面摻雜更多磷原子，增加?xùn)啪€與硅基的歐姆接觸，使電 池串聯(lián)電阻和填充因子得到改善。反應(yīng)生成的HC1在氧化氣體中可以進(jìn)行摻氯氧化。高溫 下，氯可以和包括鈉在內(nèi)的多種金屬雜質(zhì)作用，生成揮發(fā)性的化合物，從擴(kuò)散爐的排氣系統(tǒng) 中排出，達(dá)到去除硅中有害雜質(zhì)的效果，并使氧化速率及氧化層質(zhì)量都有提高。
[0031] 作為優(yōu)選，在步驟（3)中，第二次干氧氧化工藝為：控制溫度為700-900°C，通入的 氧氣體積含量為6-30%，氧化時(shí)間為5-15min。使氧化層結(jié)構(gòu)更加致密，質(zhì)量更好。
[0032] 作為優(yōu)選，在步驟（4)中，在濕法刻蝕槽中刻蝕去除背面PN結(jié)的同時(shí)，保留正面的 氧化層。
[0033] 本發(fā)明的有益效果是：解決了利用熱氧化制備鈍化層時(shí)，電池柵線接觸電阻高，串 聯(lián)電阻大，填充因子低的問(wèn)題；具有良好的致密性，并表現(xiàn)出很好的鈍化作用，使單晶硅電 池光電轉(zhuǎn)換效率明顯提升。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0035] 實(shí)施例：
[0036] (1)156型單晶硅片清洗制絨后，將硅片裝入擴(kuò)散爐內(nèi)：a)通氧，將溫度控制為 780°C，通入02的