[发明专利]磷掺杂硅片、其制作方法、太阳能电池片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种磷掺杂硅片、其制作方法、太阳能电池片及其制作方法。

背景技术

目前，随着环境的不断恶化和能源日益紧缺，加强环境保护和开发清洁能源已成为世界各国高度关注的问题。作为一种重要的光电能量转换器件，太阳能电池的研究受到了人们的热切关注。近年随着太阳能电池新技术、新工艺和新结构的开发和利用，使太阳电池行业得到了迅猛发展。针对多晶硅太阳电池产业来说，降低太阳能电池成本和提高太阳能电池转换效率已成为行业发展和竞争的两个主要目标。从技术角度改进和优化现有工艺成为了提高太阳能电池转换效率的首要任务。

在太阳能电池硅片的制作工艺中，在Ｐ型硅片中扩散磷，不仅可以起到制作P-N结的作用，而P-N结的质量对太阳能电池的转换效率起着重要作用，同时磷扩散也可作为N型太阳能电池的背场。其中扩散原理为：高温下三氯氧磷的热分解以及三氯氧磷和氧气的反应生成五氧化二磷，生产的五氧化二磷再和二氧化硅反应生成单质磷，单质磷扩散进入硅片中形成一定结深和杂质浓度梯度分布的N型层，从而形成P-N结或者在N型硅片背面形成背场。

现有工艺中的P扩散主要采用低温沉积和高温推进的一次扩散方法，如图1所示，磷扩散大致包括升温、前净化、低温通源沉积、高温推进以及降温步骤。其中通源沉积中的源即是指三氯氧磷，一定温度下通过氮气携带三氯氧磷在石英管内发生热分解，分解产物进而和硅反应生成磷，为沉积扩散提供了杂质源，最终磷在硅片的表面沉积进而扩散。现有技术中一般将待扩散鳞片升温至800℃～830℃，在8～15slm的N₂流量下前净化2～5min，在POCl₃：O₂为3:1～6:1，总流量为1000～2000sccm下通源沉积15～45min，然后升温至840℃～860℃在N₂流量为8～15slm下高温推进5～30min，降温，完成扩散。

现有的沉积扩散工艺中，由于通源沉积时POCl₃与O₂在同一比例下进行，在杂质源三氯化氧磷流量较大时沉积扩散的速度较快，而随着时间延长沉积到硅片表面的磷向硅片衬底内部扩散，硅片表面的杂质磷浓度逐步降低，由于硅片表面的杂质源磷仍将源源不断的沉积到硅片表面，即在磷向硅片内部扩散的同时，杂质源三氯化氧磷仍在大浓度地不断补充，所以在靠近硅片表面的杂质磷的浓度梯度仍处于一个较高的水平，故杂质的浓度梯度分布曲线较为平缓，导致“死层”存在且厚度较大，载流子在该层容易被复合，降低了载流子寿命，同时杂质分布梯度分布平缓不利于载流子的快速输送，也不利于减小载流子的复合速率，影响了太阳电池的转换效率，因此如何开发新的扩散工艺成了目前的研究热点。

发明内容

本发明旨在提供一种磷掺杂硅片、其制作方法、太阳能电池片及其制作方法，该磷掺杂硅片的方法通过分步多层次沉积扩散，增加了掺杂磷的扩散浓度梯度，从而获得了较好的电池电学参数。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种硅片的磷掺杂方法，包括升温待掺杂硅片、前净化、磷沉积扩散以及降温的步骤，其中磷沉积扩散步骤采用POCl₃作为磷源使其与O₂反应进行分步沉积扩散，在分步沉积扩散步骤中POCl₃与O₂的体积比呈递减的方式进行。

进一步地，POCl₃与O₂的总流量呈递减的方式进行沉积扩散。

进一步地，分步沉积扩散步骤分至少三步沉积扩散进行。

进一步地，分步沉积扩散步骤分三步沉积扩散，三步沉积扩散按照以下条件进行：第一步沉积扩散：POCl₃与O₂的总流量为1000～2000sccm，按体积比POCl₃：O₂=6:1～10:1，沉积扩散的时间为3～15分钟；第二步沉积扩散：POCl₃与O₂的总流量为800～1500sccm，按体积比POCl₃：O₂=4:1～6:1，沉积扩散的时间为3～15分钟；以及第三步沉积扩散：POCl₃与O₂的总流量为400～1200sccm，按体积比POCl₃：O₂=2:1～4:1，沉积扩散的时间为3～15分钟。