[发明专利]太阳能电池片低压扩散工艺

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池片制备技术领域，尤其是一种太阳能电池片低压扩散工艺。

背景技术

太阳能电池片扩散是太阳能电池硅片制作的一个过程：P—N结扩散，扩散工序：将硅片放入高温扩散炉中,通以氮气和POCL3等气体,在高温下分解后在硅片表面形成P-N结，其扩散制结(p-n结)的目的：在P型硅表面,通过扩散P原子构成，现有的晶体硅片一般为放置在卧式扩散炉中，通入混合气体，混合气体由氮气和三氯氧磷按比例混合而成，在常压下对晶体硅片进行扩散，这种方式普遍存在炉口和炉尾的方阻差异较大，且特其损耗量大，在进行高表面方块电阻制作时，容易导致后续的生产过程出现低效率的晶体硅太阳能电池片。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中太阳能电池片扩散工艺的炉口和炉尾的方阻差异较大的问题，现提高一种太阳能电池片低压扩散工艺，该低压扩散工艺制备的太阳能电池片扩散均匀性好，转换效率高且成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能电池片低压扩散工艺，包括以下步骤：

a、入炉抽真空：将晶体硅片放置在扩散炉内，通入大氮，关闭炉门，打开真空泵对炉内进行抽真空，使炉内压强维持在120±20mbar的真空状态；

b、第一次磷源扩散：首先，炉内温度温度在770±30℃，然后向炉内通入小氮和氧气进行扩散；其中小氮为携带磷源蒸汽的氮气，小氮的流量为0.15±0.05L/min，氧气的流量为0.35±0.1L/min，扩散时间为10±2min，炉内压强维持在120±20mbar；

c、第一次磷杂质推进：停止向炉内通入小氮，保持氧气流量为0.35±0.1L/min，使炉内温度升至830±20℃，对晶体硅片进行第一次磷杂质推进，磷杂质推进时间为5±2min，炉内的压强维持在120±20mbar；

d、降温：停止向炉内通入氧气，使炉内温度降至810±20℃，炉内压强维持在120±20mbar；

e、第二次磷源扩散：使炉内的温度温度在810±20℃，向炉内通入小氮和氧气进行扩散；其中，小氮的流量为0.13±0.05L/min，氧气的流量为0.42±0.1L/min，扩散时间为8±2min，炉内压强维持在120±20mbar；

f、第二次磷杂质推进：使炉内的稳定将至790±20℃，停止向炉内通入小氮，保持氧气的流量为0.6±0.3L/min，推进时间10±2min，炉内压强维持在120±20mbar；

g、后氧化：使炉内的温度将至770±20℃，氧气流量升至0.7±0.2L/min，在晶体硅片表面生长氧化层，炉内的压强维持在120±mbar；

h、降温出炉：停止向炉内通入氧气，使炉内的温度降至700±30℃，关闭真空泵，通入大氮，恢复炉内压强，打开炉门，取出晶体硅片。

进一步地，步骤a中，晶体硅片顺序放置在石英舟上，将装满晶体硅片的石英舟放置在石英舟托上，然后以200±20mm/min的速度从扩散炉的炉口匀速推送至炉内，在推送的过程中同时向炉内通入大氮，炉内初始温度为750±30℃，大氮流量为3±0.5L/min，压强为915±20mbar，关闭炉门，炉内温度升至760±30℃，大氮流量缩减至2.7±0.5L/min。

进一步地，步骤h中，打开炉门，承载晶体硅片的石英舟以200±20mm/min的速度从炉内退出，在出炉的过程中向炉内通入大氮，大氮流量为3±0.5L/min。

进一步地，步骤c中的升温速率为升温速率为8±0.2℃。

进一步地，步骤d中的降温速率2±0.1℃。

进一步地，步骤g中氧化时间为8±2min。

进一步地，步骤h中降温速率3±0.1℃。

本发明的有益效果是：本发明太阳能电池片低压扩散工艺具有如下优点：

1)多步扩散方法能减少表面死层、增加电活性磷掺杂量，与常规的扩散工艺相比，本工艺制备的太阳电池开路电压Voc升高3mV，光电转换效率Eff有0.1％的绝对提升，功率Pmpp提升0.026W。

2)在低压状态下进行扩散工艺过程，使得炉腔中分布低的杂质源饱和蒸气压，提高了杂质的分子自由程，改善气流场稳定性，大大提高晶体硅片扩散的均匀性，改善方阻均匀性，加工制作的晶体硅太阳能电池片的转换效率高，操作简单，产量大，同时化学品和特气损耗成本大幅降低。