[发明专利]改善太阳能电池扩散的方法

说明书

技术领域

本发明属于单晶硅太阳能电池制造领域，更具体涉及一种改善太阳能电池扩散的方法，该方法广泛应用于单晶硅太阳能电池(尤其是基体电阻率偏高的硅片)的制造过程。

背景技术

目前单晶硅太阳电池的主要制造工艺已经标准化，其经历的主要步骤为：

1.化学清洗及表面结构化处理(制绒)：通过化学反应使原本光亮的硅片表面形成金字塔状结构以增强光的吸收，在效果较好的情况下，这一步骤可以将硅片表面反射率由35％降低至10％左右；

2.扩散：这是太阳能电池制造过程的核心步骤之一，P型硅片在扩散后表面变成N型，从而形成PN结，硅片由此才具有光伏效应。而扩散的浓度，深度以及均匀性直接影响电池的电性能，扩散的情况宏观上用方块电阻来衡量，更细致的了解需要借助专用设备，测量扩散浓度、深度等；

3.周边刻蚀：该步骤主要去掉扩散时在硅片边缘形成的将PN结两端短路的导电层(PN结两端分别时电池的正负极)，目前大部分厂家都使用等离子刻蚀，无论设备还是工艺都相对成熟，刻蚀效果也很好；

4.沉积减反射膜：目前主要有两类减反射膜，氮化硅(Si₃N₄)和氧化钛(TiO₂)，氮化硅本身性质稳定，对硅片有很好的钝化效果，对后继工序的进行也很有好处，外观上也较氧化钛更好，质量效果较好的氮化硅膜可以把表面反射率由制作绒面后的10％再降低至4％左右，目前光伏行业沉积氮化硅膜时基本上都采用等离子加强化学气相沉积(PECVD)(管式或者平板式，前者居多)；氧化钛膜的制作过程比氮化硅要简单，条件较好的企业会使用MOCVD来进行沉积，以控制均匀性；使用氧化钛膜最大的好处是成本低廉，但随着PECVD成膜工艺的不断成熟，氧化钛已逐渐被取代。PECVD也是核心工序之一；

5.印刷电极：这是一种被广泛采用的，成本低廉，可以用于大规模工业生产的方法，原理和在纸张上印刷文字相同，但是要注意印刷浆料的选择。由于目前硅片原料越来越薄(目前为200um左右)，手工操作已不再适用，于是各式自动印刷设备粉墨登场，目标也很清楚：在提高印刷质量同时将碎片控制在可接受的范围；

6.烧结：这是使印刷的电极与硅片之间形成合金的过程，具体参数取决于扩散时PN结的形成情况和PECVD沉积的氮化硅膜的情况；

早期的太阳电池生产线采用链式扩散炉配合液态磷源进行扩散，产能很大但是扩散状况不容乐观，电池效率很难突破16％，近年来随着技术的成熟，国内太阳电池制造企业大量采用管式扩散炉配合气态磷源进行扩散，扩散状况大有改善，再加上PECVD的使用，电池效率整体达到16％～17％的水平。前文已经叙述，作为太阳电池生产的核心工序之一，扩散的浓度，深度和均匀性直接影响着电池的性能，较为理想的扩散状况是：硅片表面掺杂浓度均匀且在5×10¹⁹atom/cm³上下；同一深度内磷原子的浓度相同。之所以要求表面浓度在一个范围内，是因为过大的掺杂浓度会使表面光生载流子复合加剧，反而降低电池对光的吸收。所以在实际生产中总是尽可能的使扩散更加均匀(管式扩散明显优于链式扩散正是因为其扩散均匀性好)。为了在生产中继续提高电池效率，行业内又出现了刻槽埋栅、选择性发射极结构、背面点接触结构等新型电池，但是要实现量产需要庞大的技术和资金支持，并非所有企业都能承受，而高电阻率单晶硅太阳电池的制造由于基体的关系更难达到高的转换效率。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种改善太阳能电池扩散的方法，该方法可提升高电阻率单晶硅太阳能电池的转换效率高，扩散后硅片表面扩散均匀，方法易行，操作简便，且成本低廉。

一种改善太阳能电池扩散的方法，其技术方案是：

改进为再分布工艺步骤：

硅片预热(800℃～900℃)-氮气携磷源进入开始扩散并形成N型层-停止通磷，开始通入干氧(温度830℃～900℃，流量1～4L/min，时间5～15min，氧气与未消耗完的PCl₅继续反应生成磷)-drive in过程-过程结束

一种改善太阳能电池扩散的方法，其具体步骤如下：

A.硅片原料的选取

由于硅片原料的不同，会根据原料的性能来制定生产工艺，主流的太阳能级硅片原料的主要性能参数如下表：