[发明专利]晶体硅太阳能电池钝化与发射极(PN结)生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池生产技术，尤其涉及一种硅太阳能电池片表面钝化与发射极生产工艺技术，具体是指在晶体硅太阳能电池发射极PN结制造过程中较精确控制杂质源掺杂浓度、杂质的扩散深度(传统意义上的PN结结深)及大面积PN结表面杂质浓度分布的均匀，在此同时对硅片表面进行轻SiO₂表面钝化，在实现高质量PN结的同时对硅片体内空位与缺陷进行最大限度的修复，从而实现了电池片的高光电转换效率。

背景技术

太阳能是地球上能获得的最重要的再生清洁能源，而硅太阳能电池是获得太阳能最重要的光电产品。在过去的10多年来世界太阳能电池的产量一直以每年30％以上的高速增长，超过半导体行业，是世界上发展最快的行业之一。据统计目前世界上共有136个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中，其中有95个国家正在大规模地进行太阳能电池及相关技术的研发。

晶体硅太阳能电池的核心是一个大平面的PN结结构(如图1所示)，PN结质量的好坏直接关系到电池的最终光电转换效率，高质量的PN结硅太阳能电池其转换效率已达到17％以上。但由于目前全球性的原生多晶硅材料短缺以及出于对降低成本的要求，硅材料的纯度普遍不高，这样就导致硅片内许多对电池效率有害的杂质超标，各种有害杂质(如Fe、Zn、Mn、Cr等电离能高，起复合中心的作用，破坏PN结完整性与一致性，少子寿命降低，导致光电转换效率下降；碳、氧、氮等元素，形成化合物，结晶缺陷，性能不均匀，导致硅片变脆，加工过程中碎片率超标)大大降低了电池的转换效率与使用寿命。实验表明硅片表面生产一层薄SiO₂层可有效修复硅片表面的各种缺陷，并且均匀一致的表面掺杂浓度与深度使得电池的效率更加稳定与集中，利用工艺生产过程控制。实验结果表明轻SiO₂表面钝化与均匀一致的大平面PN结对电池平均效率有近0.2％的提升，并且还使得后续工艺操控难度大大降低。PN结发电原理如图2所示。

但传统的单独氧化与二次扩散等生产工艺复杂、生产效率低、生产成本高，而且能耗高、有害副产物多，不适合于产业化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉、生产效率高且节能环保的硅太阳能电池钝化与发射极生产工艺。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括以下工艺步骤：

1、改变原有直接在工艺温度下硅片进出石英反应腔容易导致硅片内部晶格畸变产业复合中心的现象，在780℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min的氮气做为保护性气体；

2、通过受控方式将炉温均匀升至870℃，稳定后再通入流量为5L/min的纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0.2um的SiO₂层；

3、降温到845℃，稳定后通入3L/min的携源(液态Pocl₃，源温20℃)氮气5分钟，然后再减小到1.5L/min，时长20分钟～25分钟，整个过程氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min；

4、关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min，并均匀降温到780℃；

5)关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。

采用上述工艺是针对现有太阳能电池单多晶硅片由于大量掺IC锅底料、头尾料、边皮料、IC废片料等导致硅片质量低下，从而使成品电池效率低下、光致衰减过大、电性能一致性差、使用寿命降低现象，由于本发明是在现有硅电池制造工艺技术基础上，仅对现有高温扩散掺杂工艺过程进行有效组合优化，不额外增加加工工艺步骤，因而工艺简单，改变原有工艺为确保掺杂均匀性问题而采取的用过量杂质源的方式，本工艺其杂质源需求量相对原来工艺仅为其60％，而且在低温下进出产品，不仅节源、节能，而且整个过程更加环保，达到了高效低成本的生产的目的。

附图说明

图1是太阳电池PN结构原理图；

图2是太阳能电池发电原理图；

图3是本发明的反应原理装置图；

图4是本发明中晶体硅太阳能电池的结构图。

具体实施方式