[发明专利]一种晶硅太阳能电池磷酸浸泡式扩散装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶硅太阳能电池的扩散装置及工艺，尤其是利用磷酸 浸泡、高温扩散来提高方阻均匀性、降低运营成本和安全隐患的扩散工艺。

背景技术

21世纪以来，能源危机和环境污染成为制约经济发展的主要问题，太 阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，具有无可比拟的先天优势越来 越受到全球的重视，而如何提高太阳能电池转换效率，降低生产成本则是 光伏产业共同面临的问题。

太阳能扩散技术是太阳能电池生产工艺的关键部分，是指采用加热法 将Ⅴ族杂质磷和Ⅲ族杂质硼掺入硅中形成PN结的过程。传统的液态源管式 扩散采用三氯氧磷在高温炉管内热分解为五氧化二磷，生成的五氧化二磷 在扩散温度下与硅反应生成二氧化硅和磷原子，以及磷原子在高温下向晶 体硅内扩散的过程。目前这种传统液态源管式扩散具有如下问题：

(1)三氯氧磷具有较高成本，是一种无色透明、带刺激性气味的剧毒 化学用品，扩散反应生成的偏磷酸也是剧毒液体，具有很强的腐蚀性，在 运输和使用中都存在安全隐患；

(2)随着扩散的进行三氯氧磷的浓度会逐渐降低，并且源瓶要定期更 换，以及在管内流量极大的影响了电池片方阻的均匀性。并且定期更换源 瓶也影响了产能和电池片的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种创新型的晶硅太阳能扩散工艺， 该工艺采用浓硝酸氧化、磷酸浸泡和高温扩散法，具有对环境设 备要求低、运营成本低、产能大、安全可靠、方阻均匀性好等优 势，是一种富有潜力的扩散方式。

该新型工艺具体方案是：

一种晶硅太阳能电池磷酸浸泡式扩散装置，其特征在于，包括以下结 构：悬挂钩、悬挂臂、上料口、硅片花篮、硝酸溶液槽、1#水洗槽、 2#水洗槽、磷酸溶液槽及下料口；所述悬挂钩挂于悬挂臂上并可 以沿所述悬挂臂运动，所述悬挂钩下部设有用于悬挂硅片花篮的 挂钩；所述上料口、硝酸氧化槽、1#水洗槽、2#水洗槽、磷酸溶 液槽及下料口依次设置。

使用上述晶硅太阳能电池磷酸浸泡式扩散装置进行扩散的工艺包括以 下步骤：

(1)用悬挂钩将装有制绒后的硅片的花篮由上料口放入硝酸槽内氧 化，氧化时间为60秒，所述浓硝酸的浓度大于90wt％；

(2)将经步骤(1)处理的硅片通过悬挂钩和悬挂臂先后运至1#水洗 槽和2#水洗槽对硅片进行水洗，去除硅片上残留的硝酸；

(3)将经步骤(2)处理的硅片通过悬挂钩和悬挂臂运至磷酸溶液槽 内浸泡，浸泡时间为50秒，所述磷酸溶液为磷酸、水、酒精混合物，磷酸 比例在0.4wt％-4wt％之间，酒精比例为50wt％-99wt％之间；

(4)将经步骤(3)处理的硅片放入甩干机内用氮气高速甩干，甩干 速度为450r/min，时间为350s；

(5)将经步骤(4)处理的硅片背靠背插入石英舟内，置于高温炉管 内在840℃-870℃下进行热扩散。

所述的硝酸溶液和磷酸溶液采用循环系统，使得磷酸和硝酸与硅片浸 泡、氧化更加均匀。

所述的硝酸溶液和磷酸溶液采用自动补液系统，使得硝酸溶液和磷酸 溶液浓度保持一定范围。

为降低花篮印带来的外观影响，甩干过程将制绒面朝上放置。

本发明所带来的有益效果如下：(1)浸泡式扩散工艺在溶液中进行， 槽式制绒后的硅片可直接放入酸槽内进行氧化扩散，对环境以及设备要求 低；(2)磷酸比三氯氧磷成本低，磷酸溶液相对三氯氧磷更加安全可靠， 利用酸槽自动补液，减少了人为接触化学用品的危害；(3)在相同工艺条 件下，方阻均匀性能达到±3左右，使得PN结更加平整；(4)浸泡式扩散 工艺对于提高产能和稳定效率起到一定作用。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图1是本发明的晶硅太阳能电池磷酸浸泡式扩散装置，包括以下结构： 悬挂钩100、悬挂臂200、上料口300、硅片花篮400、硝酸溶液 槽500、1#水洗槽600、2#水洗槽700、磷酸溶液槽800及下料口 900；悬挂钩挂于悬挂臂上并可以沿悬挂臂运动，悬挂钩下部设有 用于悬挂硅片花篮的挂钩；上料口、硝酸氧化槽、1#水洗槽、2# 水洗槽、磷酸溶液槽及下料口依次设置。