[发明专利]一种采用预氧结合低温-高温-低温的变温扩散方式对磷掺杂浓度进行控制的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种采用预氧结合低温-高温-低温的变温扩散方式对磷掺杂浓度进行控制的方法。 

背景技术

目前传统太阳能电池制造中通常采用磷扩散工艺制备PN结，PN结的性能直接影响到电池的转换效率，而扩散工艺的优劣起到了关键作用。随着多晶硅电池转换效率的不断提升，浅结高方阻成为主要发展方向，扩散工艺也从单一步骤的恒温扩散发展为三步变温扩散。高的扩散方阻可以降低表面复合速率，提高有效少子寿命和电池的短波响应，但同时也会导致方阻均匀性较差，局部出现PN结烧穿漏电现象，对设备的控制精度要求较高，而三步变温扩散工艺可以有效的改善方阻的均匀性，提高工艺的稳定性。 

然而，常见的三步变温扩散工艺仅仅是对单步扩散工艺进行简单的拆分，温度梯度设置方式为单一的升温，具体如图1-2中所示，虽然方阻均匀性起到一定的改善作用，但PN结的特性没有得到本质上的优化，无法获得明显的电池转换效率提升。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变温扩散工艺，该工艺通过对温度梯度进行优化，能精确控制磷掺杂浓度梯度，获得良好的PN结以及方阻均匀性，提高太阳能电池的转换效率。 

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案来实现：一种采用预氧结合低温-高温-低温的变温扩散方式对磷掺杂浓度进行控制的方法，含以下步骤： 

（1）进舟，将制绒后的硅片在700~800℃条件下，通入氧气和大氮进行预氧化，氧化时间为3~10min；

（2）调节温度为700~800℃，通入携带磷源的小氮、大氮和氧气进行沉积、扩散推结，时间为10~30min；

（3）升温至800~860℃，通入携带磷源的小氮、大氮和氧气进行沉积、扩散推结，时间为10~20min；

（4）降温至700~800℃，通入携带磷源的小氮、大氮和氧气进行沉积、扩散推结，时间为5~15min；

（5）进行降温出舟。

在上述各步骤中： 

本发明步骤（1）中氧气的流量为1800~2200sccm/min，大氮的流量为13000~20000sccm/min。

本发明步骤（2）中小氮的流量为600~1000sccm/min，大氮的流量为13000~20000sccm/min，氧气的流量为200~500 sccm/min。 

本发明步骤（3）中小氮的流量为700~1200sccm/min，大氮的流量为13000~20000sccm/min，氧气的流量为200~500 sccm/min。 

本发明步骤（4）中小氮的流量为700~1200sccm/min，大氮的流量为13000~20000sccm/min，氧气的流量为200~500 sccm/min。 

本发明预氧化处理主要是在硅片表面形成一层氧化层，可以改善磷杂质扩散均匀性，同时作为一层掩膜层可以有效的控制表面扩散浓度。 

由于多晶硅在铸造过程中会产生较高密度的晶界、位错、微缺陷等结构缺陷和大量的金属杂质，这些金属杂质都会成为深的能级形成复合中心，从而影响电池转换效率。而本发明通过变温设置可以实现良好的吸杂效果，即在高温快速有效的溶解金属沉淀或金属复合体，而接下来进行的降温过程，极大地增加杂质原子在吸杂区域的分凝，使杂质原子有充分时间运动到硅片表面，从而显著改善硅材料性能。同时，降温设置可以减少长时间高温过程对硅片的损伤，形成新的复合中心。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过预氧结合三步变温扩散工艺，能精确控制磷掺杂浓度梯度，获得良好的PN结特性以及方阻均匀性，提高太阳能电池转换效率。 

附图说明

图1为常规太阳电池单步恒温扩散工艺温度梯度示意图； 

图2为常规太阳电池三步变温扩散工艺温度梯度示意图； 

图3为本发明太阳电池三步变温扩散工艺温度梯度示意图； 

图中①②③所指示温度平台表示扩散工艺中磷源沉积推结步骤，不包含其他升温、降温等辅助工艺步骤；

图4为本发明扩散工艺及常规三步扩散工艺ECV曲线对比示意图，其中虚线为本发明扩散工艺ECV曲线，实线为常规三步扩散工艺ECV曲线。

具体实施方式

以下结合实例对本发明进行说明，需要指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。 

实施例1

如图3所示，以多晶硅片为例：