[发明专利]晶体硅太阳能电池的扩散工艺

说明书

技术领域

本发明属于晶体硅太阳能电池制造领域，具体为一种晶体硅太阳能电池的扩散工艺。

背景技术

太阳能电池制造工艺中，扩散是核心工艺，是用来形成PN结的。磷扩散一般有三种方法，一是三氯氧磷(POCl₃)液态源扩散，二是喷涂磷酸水溶液后链式扩散，三是丝网印刷磷浆料后链式扩散，本发明采用的是第一种方法。

POCl₃是目前磷扩散用得较多的一种杂质源，在高温下分解生成五氯化磷(PCl₅)和五氧化二磷(P₂O₅)，其反应式如下：

5POCl₅＝3PCl₃+P₂O₅

2P₂O₅+5Si＝5SiO₂+4P↓

在整个扩散工艺进行中，温度、流量、时间等因素影响着扩散的结果。一般来说，使用三氯氧磷(POCl₃)液态源进行扩散存在以下缺点：(1)单片的均匀性差；(2)重复性差，片与片之间的方块电阻存在偏差；(3)单管工艺时间较长。

小氮和大氮的成分均为氮气，只是流量不同，大氮作为保护气体贯穿工艺的每一个步骤，至始至终都在连续通入，小氮只有在预扩散和扩散两个步骤才通入，用于携带三氯氧磷(POCl₃)液态源进行扩散，干氧在氧化、预扩散和扩散这几个步骤通入，属于参加反应的气体，小氮、大氮和干氧三种气体经由不同的气路汇合后从炉尾的进气管喷入炉体内，如表6所示，在预扩步均为600s，在扩散步均为1400s，在通源时小氮流量为2000ml/m，大氮流量为35000ml/m，通干氧量为2500ml/m，显然，现有单管工艺的时间较长，为了避免这些缺点，必须改进扩散的工艺，使扩散效果最优。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种晶体硅太阳能电池的扩散工艺，通过调整优化工艺可明显缩短单管的工艺时间，提升单位时间内的产量，提高太阳能电池片的光电转换效率，并且有效提高扩散的均匀性和重复性。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种晶体硅太阳能电池的扩散工艺，包括扩散通源步骤，其特点是，在通源时小氮流量为2400～2600ml/m，通干氧量为3000～3250ml/m，并同时缩短预扩散时间和扩散时间；扩散炉炉口和炉中的温度升高10℃～12℃，炉尾的温度升高6℃～8℃。

在预扩和扩散步按约4∶5的比例增加了单位时间的扩散小氮和干氧的流量，使源能在太阳能电池片表面更充分的反应，均匀性较好。

进一步地，在预扩散前，将扩散炉炉口和炉中的温度升高10℃，炉尾的温度升高5℃，恒温时间减少100s。

为了保证预扩和扩散步通源和干氧的总量不变，起到节省成本的效果，所述预扩散时间由600s减少至500s，扩散时间由1400s减少至1100s，在通源时小氮流量为2500ml/m，通干氧量为3125ml/m，具体预扩散和扩散步调整后的工艺参数如下：

由上表可以看出，预扩阶段，在通源时小氮流量为2500ml/m，大氮流量为35000ml/m，干氧流量为3125ml/m，通入时间为500s；扩散阶段，在通源时小氮流量为2500ml/m，大氮流量为35000ml/m，干氧流量为3125ml/m，通入时间为1100s。

使用本发明扩散工艺和一般的扩散工艺对比，在扩散均匀性上面有很大的差别，而且电池片的效率也有所提高。对于同一厂家的硅片，我们用两种工艺分别做了工艺实验，以下为实验对比数据。

1、单管工艺时间对比：

常规工艺：4500s

本发明：4000s

2、均匀度对比如表1所示：

表1是常规扩散工艺的均匀度

表2是本发明扩散工艺的均匀度

表3是常规扩散工艺和本发明的光电转换效率对比表