[发明专利]一种应用于晶体硅太阳能电池的扩散方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩散方法，特别涉及一种应用于晶体硅太阳能电池的扩散方法。

背景技术

扩散技术作为单晶硅和多晶硅太阳能电池最重要的工艺，其目的是形成与基底导电类型相反的发射区，从而形成PN结。通常单晶硅和多晶硅太阳能电池采用P型基底，三氯氧磷POCL₃液态源扩散，通过一系列化学反应和磷原子扩散过程形成掺磷的N型发射区，一般情况下，扩散温度设为830-870℃，通源时间20-35分钟；在高温过程中，POCL₃通过氮气(一般称这部分氮气为小氮)携带进入石英管，同时通入氮气(一般称这部分氮气为大氮)和氧气。通入氮气的目的是在炉管中形成正压而避免外界气体的进入，并且使扩散更为均匀；氧气则参与化学反应，也可避免扩散过程对硅片表面的损伤。扩散的效果可由发射区的掺杂曲线来描述。

太阳能电池对发射区有两个要求：首先，发射区的掺杂不能过高，即薄层电阻不能太小。如果掺杂浓度过高，发射区的俄歇复合会大大增加，在发射区中产生的电子空穴对很容易复合，从而造成电池的短波响应下降；如果掺杂过重，甚至会形成磷激活率降低、载流子迁移率很小的“死区”，同时由于带隙变窄造成电池开路电压下降，并增强了俄歇复合。其次，发射区特别是其表面的浓度也不能过低。如果发射区浓度较低，即薄层电阻较高，发射区的电阻必然加大。增加了在发射区中向栅线电极运动电流的电阻；而且由于电极与发射区间的导电依靠隧穿效应，电极与发射区的接触电阻也与掺杂量有关，掺杂越高，接触电阻越小；如果掺杂过低接触电阻就会迅速增加，甚至无法形成欧姆接触。

如上所述，发射区的掺杂浓度要兼顾以上两个要求，目前广泛使用的工艺通常选定在一种温度进行，扩散过程中温度不变，考虑到上述要求，选择一个折中的温度，但其对于硅片扩散中吸杂过程并没有给予充分的重视，这样形成的结深曲线变化如图1所示，曲线1为刚扩散时的结深曲线，曲线2为扩散后最终结深曲线，由曲线2可看出，扩散完成后发射区的表面浓度会降低，而体内杂质浓度高于表面，影响后期银栅线与硅片接触，不利于电子的收集，导致电池片串联电阻偏高，填充因子变小，效率降低。

发明内容

本发明就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种既能兼顾发射区的掺杂浓度要求，又能兼顾扩散中发射区表面浓度要求，吸杂效果好，掺杂曲线的分布更为合理的应用于晶体硅太阳能电池的扩散方法。

为解决上述问题，本发明的技术解决方案是：一种应用于晶体硅太阳能电池的扩散方法，其包括以下步骤：

(1)将硅片放入扩散炉内；温度从780-810℃升至840℃-860℃，同时通入POCL₃600-1000sccm、O₂ 200-500sccm、N₂ 4-8slm，用时12-14min；

(2)当扩散炉温度升至840-860℃，恒温2-5min，同时通入O₂ 200-500sccm、N₂ 5-9slm；温度从840-860℃升至870-890℃，同时通入POCL₃ 400-700sccm、O₂ 200-500sccm、N₂4-8slm，用时8-12min；然后将温度从870-890℃降至800℃，在降温过程中通入O₂300-800sccm、N₂ 5-9slm；在800℃稳定2min，并通入POCL₃ 800-2000sccm、O₂ 500-1000sccm、N₂5-12slm；

(3)将硅片从扩散炉内取出。