[发明专利]单晶硅基类倒金字塔绒面结构的扩散方法

说明书

本发明提供一种单晶硅基类倒金字塔绒面结构的扩散方法，包括：采用P型单晶硅片做单晶硅基底，在所述单晶硅基底正表面进行各向异性刻蚀，得到分布均匀的类倒金字塔结构；将具有类倒金字塔结构的硅片放入扩散炉中进行分步式扩散；所述分步式扩散包括温度依次升高条件下的磷源沉积和至少两个梯度的降温程序。本发明三步有序沉积的设计有利于磷源较为充分的均匀的沉积到硅片表面；降温分成两步的缓冲式降温方式，减少了硅片表面过多的磷源堆积而形成的“死层”，应用此方法得到的扩散方阻为达到理想方阻值，且均匀性较好。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种单晶硅基类倒金字塔绒面结构的扩散方法。

背景技术

传统单晶硅太阳电池技术方案是以单晶硅为基底，正面刻蚀金字塔结构，金字塔上覆盖PECVD-SiNx(x为正数)钝化薄膜，正面、背面采用丝网印刷正银、铝浆和背电极，通过烧结工艺，实现正面欧姆接触和铝背场；这种技术方案的缺点是电池器件在短波段(300-450nm)和长波段(900-1100nm)的光谱响应不高，主要原因是正面金字塔结构的减反射能力一般，导致在短波段的外量子效率不高，而且背面铝背场表面复合速率较大，导致电池在长波段的外量子效率较低。

随着提高电池转化效率的迫切需求，行业内对单晶倒金字塔绒面的研究越来越多，倒金字塔绒面因其能增加入射光的二次和三次反射光的吸收率，被广泛认为具有在光学性能上提升的潜力。由于倒金字塔绒面更加陷光，相应的比表面积大于正金字塔，倒金字塔绒面吸收的掺杂磷源子的浓度会更大，而且较深的塔底等部位相比金字塔上表面部位，沉积到磷的浓度可能较低，这样就导致表面磷源分布不均匀，增大了方阻，降低了方阻均匀性，使Voc和Isc降低，从而电池效率降低。晶硅电池中最为关键的制作p-n结的扩散工艺需要调整和创新。

目前量产化的P型单晶电池最常用的扩散方法是管式炉磷源高温热扩散。所用磷源为三氯氧磷气体，纯度为99.9999％。扩散菜单的主要步骤包括：进舟、升温、磷源沉积和推进、降温、出舟；扩散结果可用四探针方阻测试仪简单表征，方阻值要在调试计划的理想值范围之内，并且要求片间和片内均匀性好，这样才能提高电池的Voc、FF等。相同的扩散工艺方法下，扩散方阻会受到硅片表面状况的影响，扩散效果并不理想。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新的基于P型单晶倒金字塔绒面结构的扩散方法，所述方法包括：

S1、采用P型单晶硅片做单晶硅基底，在所述单晶硅基底正表面进行各向异性刻蚀，得到分布均匀的类倒金字塔结构；

S2、将具有类倒金字塔结构的硅片放入扩散炉中进行分步式扩散；所述分步式扩散包括温度依次升高条件下的磷源沉积和至少两个梯度的降温程序。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述步骤S2的分步式扩散具体包括：

S201、将具有类倒金字塔结构的硅片放入扩散炉，并往扩散炉中通入氮气；

S202、将扩散炉炉腔升温至初始温度，并维持预设时间，向所述扩散炉炉腔内持续通入氮气；

S203、将扩散炉炉腔升温至第一温度并进行低温扩散，并向所述扩散炉炉腔内通入氮气、氧气、POCl3，对具有类倒金字塔结构的硅片进行氧化和第一次磷源沉积；

S204、将扩散炉炉腔升温至第二温度并进行高温扩散，并向所述扩散炉炉腔内通入氮气、氧气、POCl3，对具有类倒金字塔结构的硅片进行第二次磷源沉积；

S205、将扩散炉炉腔升温至第三温度并进一步扩散，并向所述扩散炉炉腔内通入氮气、氧气、POCl3，对具有类倒金字塔结构的硅片进行第三次磷源沉积；

S206、将扩散炉炉腔升温至第四温度，向所述扩散炉炉腔内通入氮气，对具有类倒金字塔结构的硅片进行磷源推进；