[发明专利]N型硅片的硼扩散方法、晶体硅太阳能电池及其制作方法有效
申请号: | 201310627344.0 | 申请日: | 2013-11-29 |
公开(公告)号: | CN103632934B | 公开(公告)日: | 2017-09-19 |
发明(设计)人: | 袁广锋;何广川;陈艳涛;李雪涛 | 申请(专利权)人: | 英利集团有限公司 |
主分类号: | H01L21/22 | 分类号: | H01L21/22;H01L31/18;H01L31/068 |
代理公司: | 北京康信知识产权代理有限责任公司11240 | 代理人: | 吴贵明,张永明 |
地址: | 071051 河*** | 国省代码: | 河北;13 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 硅片 扩散 方法 晶体 太阳能电池 及其 制作方法 | ||
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域,具体而言,涉及一种N型硅片的硼扩散方法、晶体硅太阳能电池及其制作方法。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽,在现有的可持续能源中,太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前,在所有的太阳能电池中,硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一,这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量,同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池,有着优异的电学性能和机械性能,硅太阳能电池在光伏领域占据着重要的地位。因此,研发高性价比的硅太阳能电池已经成为各国光伏企业的主要研究方向之一。
在晶体硅太阳能电池的制作过程中,N型晶体硅电池的硼扩散工艺是形成P-N结的核心工艺,由于硼原子在晶体硅中的固溶度远低于磷原子的固溶度,且硼扩散要求在900℃以上的高温下进行扩散,化学反应比较复杂,不易控制,因此对扩散工艺的优化较困难。现有的硼扩散方法通常是高温下(一股为930℃以上)对硅片表面进行沉积,同时高温下对杂质原子进行扩散推进。但是高温沉积、高温扩散方式工艺复杂,不易控制,并且单管单次产能较低,每根炉管的产量仅有80%,硼源耗量较大,过量的硼源与石英炉管反应形成大量硼硅玻璃(BGS),不仅严重腐蚀了扩散炉等设备,还造成了硼源的严重浪费。最重要的是,采用高温沉积高温扩散的工艺得到的扩散方阻的均匀性较差,其标准差(STDEV)在4.0以上,从而使p-n结不均匀,形成的内建电场强度对少数载流子的迁移速度产生影响,并且在硅片表面产生了较厚的富硼层(SiB化合物),在后续湿化学反应中不易刻蚀,严重破坏了硅片表面晶格,增加了表面复合速率,降低了少数载流子的寿命,严重影响了电池的转换效率。
因此,如何对硼扩散工艺进行改进,以制作出具有均匀方阻的太阳能电池片进而提高电池转换效率成了目前研究的重要方向。
发明内容
本发明旨在提供一种N型硅片的硼扩散方法、晶体硅太阳能电池及其制作方法,该扩散方法减少了硼源消耗,改善了硅片方阻的均匀性,进而提高了电池转换效率。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种N型硅片的硼扩散方法,包括以下步骤:沉积阶段,将湿法刻蚀后的硅片放入扩散炉内升温至预定沉积温度,并通入硼源、氧气和氮气使其在硅片表面进行沉积;推进扩散阶段,将表面沉积后的硅片升温至预定扩散温度,推进扩散,并在升温和推进扩散的过程中通入氧气和氮气;以及后氧化阶段,将扩散 后的硅片降温,并在降温的过程中通入氧气和氮气。
进一步地,在沉积阶段,沉积的温度为890℃~940℃,沉积的时间为15~40分钟,氮气的流量为22~24slm,氧气的流量为30sccm~320sccm,硼源的流量为120sccm~1000sccm。
进一步地,在沉积阶段,沉积的温度为900℃~930℃,沉积的时间为20~30分钟,氮气的流量为22~23slm,氧气的流量为30sccm~160sccm,硼源的流量为120sccm~450sccm。
进一步地,在沉积阶段,沉积的温度为925℃,沉积的时间为25分钟,氮气的流量为22.5slm,氧气的流量为65sccm,硼源的流量为200sccm。
进一步地,以5~15℃/分钟将表面沉积后的硅片升温至950℃~1000℃,恒温扩散20~30分钟。
进一步地,以10℃/分钟将表面沉积后的所述硅片升温至960℃,恒温扩散25分钟。
进一步地,在升温扩散阶段,氧气的流量为30~1000sccm,优选为30~100sccm。
进一步地,以4~5.2℃/分钟将表面沉积后的硅片降温至750℃~850℃,优选降温至为800℃。
进一步地,在后氧化阶段,氧气的流量为10~20slm,氮气的流量为5slm~10slm。
根据本发明的另一方面,提供了一种晶体硅太阳能电池的制作方法,包括硼扩散步骤,其中硼扩散步骤采用上述任一种的硼扩散方法。
根据本发明的另一方面,提供了一种晶体硅太阳能电池,该晶体硅太阳能电池是采用上述的制作方法制作而成。
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
H01L21-67 .专门适用于在制造或处理过程中处理半导体或电固体器件的装置;专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置
H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理;集成电路器件或其特殊部件的制造