專利名稱：一種低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池制造領(lǐng)域，涉及一種低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝。
背景技術(shù)：
太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，能量大于硅禁帶寬度的光子形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)電場的作用下，光生空穴由η區(qū)流向P區(qū)，光生電子由P區(qū)流向η區(qū)，接通電路后就形成電流。目前典型商業(yè)型太陽能電池的方阻為55飛5 Ω/sq (單位為歐姆每方)，而在良好歐姆接觸的前提下，更高的方阻意味著更好的藍(lán)紫光響應(yīng)，更低的表面復(fù)合速率(SRV)，更低的反向飽和電流(J。)和更高的短路電流(Isc)?！がF(xiàn)有的常規(guī)擴(kuò)散工藝以磷源擴(kuò)散為例，將硅片放入擴(kuò)散爐后，向擴(kuò)散爐內(nèi)通入磷源進(jìn)行硅片表面沉積擴(kuò)散，在沉積完成后，停止通入磷源，向擴(kuò)散爐內(nèi)通入氧氣，氧氣與磷源高溫下氧化成五氧化二磷(P2O5),沉積在硅片表面的五氧化二磷與硅片反應(yīng)生成游離態(tài)的磷原子和二氧化硅，隨后磷原子向硅片內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散。常規(guī)高阻擴(kuò)散工藝沉積溫度通常在800攝氏度以上，擴(kuò)散溫度通常在840攝氏度以上，高表面濃度的磷源擴(kuò)散會在其過飽和的表面不可避免的沉淀出大量SiP粒子，析出的SiP粒子能作為有效復(fù)合中心導(dǎo)致表面復(fù)合速率增加，反向飽和電流增加，進(jìn)而降低太陽能電池硅片的轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
為克服傳統(tǒng)擴(kuò)散工藝沉淀出大量SiP粒子導(dǎo)致表面復(fù)合速率增加進(jìn)而降低太陽能電池硅片轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝。本發(fā)明所述低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，包括進(jìn)舟步驟、沉積步驟、推進(jìn)步驟和出舟步驟，所述沉積步驟反應(yīng)溫度低于800攝氏度。優(yōu)選的，所述推進(jìn)步驟反應(yīng)溫度低于830攝氏度。優(yōu)選的，所述沉積步驟與推進(jìn)步驟二者至少之一是按溫度不同分步進(jìn)行的。進(jìn)一步的，所述沉積步驟分為第一步沉積和第二步沉積，所述第一步沉積的溫度為75(T770°C，第二步沉積的溫度為77(T790°C。進(jìn)一步的，所述推進(jìn)步驟包括第一步推進(jìn)和第二步推進(jìn)，所述第一步推進(jìn)的溫度為77(T790°C，所述第二步推進(jìn)的溫度為79(T820°C。優(yōu)選的，所述第二步推進(jìn)的時(shí)間長于第一步推進(jìn)時(shí)間。具體的，所述推進(jìn)步驟中包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氮?dú)鈹y帶的P0CL3。具體的，所述推進(jìn)步驟和出舟步驟包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氮?dú)?，通入氮?dú)饬髁繛? 10L/mino優(yōu)選的，所述進(jìn)舟步驟和沉積步驟之間還有氧化步驟，所述氧化步驟包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氧氣。進(jìn)一步的，所述氧化步驟的反應(yīng)溫度為73(T750°C。優(yōu)選的，所述進(jìn)舟步驟包括
101.加熱步驟將反應(yīng)容器加熱到75(T770°C時(shí)，將待處理的硅片放入反應(yīng)容器內(nèi)。102.升溫穩(wěn)定步驟關(guān)閉反應(yīng)容器，將溫度穩(wěn)定在75(T770°C，反應(yīng)容器內(nèi)充入氮?dú)?，氮?dú)饬髁繛? 15L/min。采用本發(fā)明所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，在沉積和擴(kuò)散步驟相對傳統(tǒng)工藝降低了反應(yīng)溫度，使得擴(kuò)散過程中非活性磷原子濃度較小，替位式形式存在的磷原子增多，從而降低了表面復(fù)合速率，同時(shí)在多晶硅擴(kuò)散過程中較低的擴(kuò)散溫度使得雜質(zhì)更有利于朝吸雜點(diǎn)遷移，進(jìn)而提高了電池效率。


圖I示出本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
與傳統(tǒng)工藝相比的太陽能電池內(nèi)量子響應(yīng)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。一種低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，包括進(jìn)舟步驟、沉積步驟、推進(jìn)步驟和出舟步驟，所述沉積步驟反應(yīng)溫度低于800攝氏度。在沉積步驟中采用低于800攝氏度的較低溫度，使沉積時(shí)產(chǎn)生的SiP 減少，降低了硅片表面的表面復(fù)合速率，提高了太陽能電池硅片的效率。優(yōu)選的，所述推進(jìn)步驟反應(yīng)溫度低于830攝氏度。相對傳統(tǒng)推進(jìn)步驟通常高于840攝氏度，本發(fā)明對推進(jìn)步驟進(jìn)一步降低了反應(yīng)溫度，在推進(jìn)步驟采用較低的反應(yīng)溫度，這是由于低溫?cái)U(kuò)散時(shí)，其非活性磷原子濃度較小，大部分磷原子以替位式形式存在，從而實(shí)現(xiàn)降低表面復(fù)合速率的目的，并且，在多晶硅擴(kuò)散過程中較低的擴(kuò)散溫度使得雜質(zhì)更有利于朝吸雜點(diǎn)遷移，進(jìn)而提聞電池效率。優(yōu)選的，所述沉積步驟與推進(jìn)步驟二者至少之一是按溫度不同分步進(jìn)行的。進(jìn)一步的，所述沉積步驟分為第一步沉積和第二步沉積，所述第一步沉積的溫度為75(T770°C，第二步沉積的溫度為77(T790°C。進(jìn)一步的，所述推進(jìn)步驟包括第一步推進(jìn)和第二步推進(jìn)，所述第一步推進(jìn)的溫度為77(T790°C，所述第二步推進(jìn)的溫度為79(T820°C。采用不同溫度的多步沉積多步推進(jìn)擴(kuò)散工藝，一方面有利于位于太陽能電池硅片表面的重?fù)诫sη++層(高濃度磷原子區(qū)域)結(jié)深降低，降低表面摻雜磷原子濃度，另一方面又使得表面以下的η+層(低濃度磷原子區(qū)域)結(jié)深增加，以補(bǔ)償η++層結(jié)深降低而帶來的方阻變化。因此與常規(guī)工藝相比，在保持方阻不變的情況下，具有更低的表面摻雜磷原子濃度與更深結(jié)深，這將有利于降低表面符合速率與擴(kuò)展后期燒結(jié)窗口寬度。優(yōu)選的，所述第二步推進(jìn)的時(shí)間長于第一步推進(jìn)時(shí)間。第一步推進(jìn)目的在于完成表面重?fù)诫sη++層形成，第二步推進(jìn)目的在于摻雜磷原子向表面以下擴(kuò)散，形成較大深度的低濃度磷原子區(qū)域η+層，η+層厚度大于η++層厚度，以補(bǔ)償由于表面結(jié)深降低帶來的方阻降低，維持不變的方阻值，因此第二步推進(jìn)時(shí)間較長利于形成更深的η+層。具體的，推進(jìn)步驟中磷源的通入是向反應(yīng)容器內(nèi)通入氮?dú)鈹y帶的P0CL3。具體的，所述推進(jìn)步驟和出舟步驟包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氮?dú)?，通入氮?dú)饬髁繛? 10L/min。以維持反應(yīng)容器內(nèi)的氮?dú)鈿夥铡?yōu)選的，所述進(jìn)舟步驟和沉積步驟之間還有氧化步驟，所述氧化步驟包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氧氣。通入氧氣的目的在于在沉積之前在太陽能電池硅片表面形成一層二氧化硅薄膜，起到保護(hù)硅片表面的作用，由于通入氧氣時(shí)間較短，硅片表面形成二氧化硅層厚度很薄，不會形成磷源阻擋層，并且實(shí)驗(yàn)證明，沉積之前先行通入氧氣，對后續(xù)的擴(kuò)散步驟顯著提高了擴(kuò)散均勻性。進(jìn)一步的，所述氧化步驟的反應(yīng)溫度為73(T750°C。保持與后續(xù)沉積同步的低溫反應(yīng)環(huán)境。 根據(jù)短路電流密度Js。計(jì)算公式
j—- j—-5fjUdjc-q&pS^ -gAnStl
JILpηJT
是光生載流子的產(chǎn)生率，Δ ρ(Δ n)為過剩空穴(電子)載流子濃度，r ρ (τ η)是電子(空穴)的少子壽命，U為耗盡層復(fù)合率，Sp (Sn)為空穴(電子)的表面復(fù)合速率。等號右邊第一至四項(xiàng)的積分分別表示對太陽能電池片表面，表面P型區(qū)，表面N型區(qū)和表面耗盡區(qū)各載流子產(chǎn)生的電流密度進(jìn)行積分，等號右邊第5和第6項(xiàng)表明表面復(fù)合速率的降低使短路電流增大，證明了經(jīng)過本發(fā)明擴(kuò)散后的電池硅片其非活性磷原子較少，表面過飽和SiP沉淀粒子較少，具有更低的表面復(fù)合速率。下面給出本發(fā)明的幾種
具體實(shí)施例方式 具體實(shí)施例I :
(1)進(jìn)舟啟動擴(kuò)散爐，待爐管內(nèi)溫度達(dá)到750°c時(shí)，將待處理的硅片放入爐管內(nèi)；
關(guān)閉爐門后，將爐管內(nèi)溫度升溫穩(wěn)定在750°C，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)鈿夥眨獨(dú)獬掷m(xù)通入直
到擴(kuò)散完成，流量為6L/min ；
(2)氧化在750°C的溫度下，向爐管內(nèi)通入O2,時(shí)間為15min,在娃片表面形成一層氧化膜，起到保護(hù)硅片表面和增加擴(kuò)散均勻性的目的；
(3)第一步沉積在750°C的溫度下，向爐管內(nèi)通入900sCCmN2攜帶的POCl3,時(shí)間為20min,完成低溫下恒定表面濃度擴(kuò)散；
(4)第二步沉積將爐管內(nèi)溫度升高到780°C，在升溫過程中持續(xù)通入800sCCmN2攜帶的POCl3,時(shí)間為30min，完成變溫下恒定表面濃度擴(kuò)散；
(5)第一步推進(jìn)將爐管內(nèi)溫度保持在780°C下30min，此時(shí)停止磷源的通入，但通入IOOOsccm的O2,完成第一步磷源總量推進(jìn)；
(6)第二步推進(jìn)將爐管內(nèi)溫度保持在810°C下60min，此時(shí)停止磷源的通入，但通入IOOOsccm的O2,完成第二步磷源總量推進(jìn)；
(7)出舟出舟取出擴(kuò)散硅片。具體實(shí)施例2
(I)進(jìn)舟啟動擴(kuò)散爐，待爐管內(nèi)溫度達(dá)到760°C時(shí)，將待處理的硅片放入爐管內(nèi)；關(guān)閉爐門后，將爐管內(nèi)溫度升溫穩(wěn)定在760°C，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)鈿夥?，氮?dú)獬掷m(xù)通入直到擴(kuò)散完成，流量為15L/min ；
(2)氧化在760°C的溫度下，向爐管內(nèi)通入O2，時(shí)間為lOmin，在硅片表面形成一層氧化膜，起到保護(hù)硅片表面和增加擴(kuò)散均勻性的目的；
(3)第一步沉積在760°C的溫度下，向爐管內(nèi)通入800sCCmN2攜帶的POCl3,時(shí)間為15min,完成低溫下恒定表面濃度擴(kuò)散；
(4)第二步沉積將爐管內(nèi)溫度升高到775°C，在升溫過程中持續(xù)通入700sCCmN2攜帶的POCl3,時(shí)間為40min，完成變溫下恒定表面濃度擴(kuò)散；
(5)第一步推進(jìn)將爐管內(nèi)溫度保持在775°C下45min，此時(shí)停止磷源的通入，但通入600sccm的O2,完成第一步磷源總量推進(jìn)；
(6)第二步推進(jìn)將爐管內(nèi)溫度保持在815°C下50min，此時(shí)停止磷源的通入，但通入 800sccm的O2,完成第二步磷源總量推進(jìn)；
(7)出舟出舟取出擴(kuò)散硅片。具體實(shí)施例3
(1)進(jìn)舟啟動擴(kuò)散爐，待爐管內(nèi)溫度達(dá)到770°C時(shí)，將待處理的硅片放入爐管內(nèi)；關(guān)閉爐門后，將爐管內(nèi)溫度升溫穩(wěn)定在770°C，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)鈿夥?，氮?dú)獬掷m(xù)通入直到擴(kuò)散完成，流量為10L/min ；
(2)氧化在770°C的溫度下，向爐管內(nèi)通入O2，時(shí)間為7min，在硅片表面形成一層氧化膜，起到保護(hù)硅片表面和增加擴(kuò)散均勻性的目的；
(3)第一步沉積在770V的溫度下，向爐管內(nèi)通入600sCCmN2攜帶的POCl3,時(shí)間為IOmin,完成低溫下恒定表面濃度擴(kuò)散；
(4)第二步沉積將爐管內(nèi)溫度升高到790°C，在升溫過程中持續(xù)通入600sCCmN2攜帶的POCl3,時(shí)間為20min，完成變溫下恒定表面濃度擴(kuò)散；
(5)第一步推進(jìn)將爐管內(nèi)溫度保持在790°C下25min，此時(shí)停止磷源的通入，但通入700sccm的O2,完成第一步磷源總量推進(jìn)；
(6)第二步推進(jìn)將爐管內(nèi)溫度保持在800°C下75min，此時(shí)停止磷源的通入，但通入900sccm的O2,完成第二步磷源總量推進(jìn)；
(7)出舟出舟取出擴(kuò)散硅片。上述實(shí)施例使用的硅片都是硅片為P型多晶硅，電阻率為O. 5 3 Ω本發(fā)明上述各實(shí)施例與現(xiàn)有高溫?cái)U(kuò)散技術(shù)進(jìn)行比較，通過實(shí)驗(yàn)得到以下數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，包括進(jìn)舟步驟、沉積步驟、推進(jìn)步驟和出舟步驟，其特征在于所述沉積步驟反應(yīng)溫度低于800攝氏度。
2.如權(quán)利要求2所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述推進(jìn)步驟反應(yīng)溫度低于830攝氏度。
3.如權(quán)利要求I或2所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述沉積步驟與推進(jìn)步驟二者至少之一是按不同溫度分步進(jìn)行的。
4.如權(quán)利要求I或2所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述沉積步驟分為第一步沉積和第二步沉積，所述第一步沉積的溫度為75(T770°C，第二步沉積的溫度為770 790°C。
5.如權(quán)利要求I或2所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述推進(jìn)步驟包括第一步推進(jìn)和第二步推進(jìn)，所述第一步推進(jìn)的溫度為77(T790°C，所述第二步推進(jìn)的溫度為79(T820°C。
6.如權(quán)利要求5所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述第二步推進(jìn)的時(shí)間長于第一步推進(jìn)時(shí)間。
7.如權(quán)利要求I所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述推進(jìn)步驟中包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氮?dú)鈹y帶的pocl3。
8.如權(quán)利要求I所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述推進(jìn)步驟和出舟步驟包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氮?dú)?，通入氮?dú)饬髁繛? 10L/min。
9.如權(quán)利要求I所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述進(jìn)舟步驟和沉積步驟之間還有氧化步驟，所述氧化步驟包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氧氣。
10.如權(quán)利要求8所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，其特征在于所述氧化步驟的反應(yīng)溫度為73(T750°C。
全文摘要
一種低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，包括進(jìn)舟步驟、沉積步驟、推進(jìn)步驟和出舟步驟，其特征在于所述進(jìn)舟步驟、沉積步驟反應(yīng)溫度均低于800攝氏度。優(yōu)選的，所述沉積步驟與推進(jìn)步驟二者至少之一是按溫度不同分步進(jìn)行的。進(jìn)一步的，所述沉積步驟分為第一步沉積和第二步沉積；所述推進(jìn)步驟包括第一步推進(jìn)和第二步推進(jìn)。優(yōu)選的，所述進(jìn)舟步驟和沉積步驟之間還有氧化步驟，所述氧化步驟包括向反應(yīng)容器內(nèi)通入氧氣。采用本發(fā)明所述的低溫低表面濃度高方阻擴(kuò)散工藝，在沉積和擴(kuò)散步驟相對傳統(tǒng)工藝降低了反應(yīng)溫度，從而降低了表面復(fù)合速率，同時(shí)在多晶硅擴(kuò)散過程中較低的擴(kuò)散溫度使得雜質(zhì)更有利于朝吸雜點(diǎn)遷移，進(jìn)而提高了電池效率。
文檔編號H01L21/228GK102945797SQ20121050798
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者羅柯, 姜麗麗, 王巖, 李麗, 林洪峰, 路忠林, 張鳳鳴 申請人:天威新能源控股有限公司