[发明专利]一种晶硅太阳能电池磷扩散炉管的清理方法

说明书

本发明涉及一种晶硅太阳能电池磷扩散炉管的清理方法，所述扩散设备包括控制部分、推舟净化部分、炉丝加热炉体部分、气源部分；其中所述炉丝加热炉体部分包括扩散炉管、热电偶、进气管、尾排管以及炉门；其具体清理过程如下：步骤S1：升温干化；步骤S2：恒温恒压抽空清理；在所述步骤S1的扩散炉管中充入氧气氧化，控制氧气流量为0.5～2L/min，时间为30～50min；步骤S3：降温回常压。本发明具有的优点是无需拆卸清洗被污染的炉管，解决了炉管污染，缩短了炉管的清洗维护时间，节省了清洗炉管所需要的化学品及纯水，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及太阳能电池生产技术领域，尤其涉及一种晶硅太阳能电池磷扩散炉管的清理方法。

背景技术

晶硅太阳能电池是光伏发电系统中最重要的一部分，而P-N结又是晶硅太阳电池的核心部分，没有P-N结便不能将光转换为电，也就不能成为太阳电池。

磷扩散是以P型晶体硅为基底，在其表面通过高温化学反应及分子扩散形成N型层，与P型基底形成P-N结。目前行业内磷扩散是以液态的POCl3为扩散源，在密闭真空的石英炉管内与氧气、硅基体发生反应最终形成磷单质和二氧化硅。石英炉管自身的洁净程度、密封性的好坏、是否受到污染等与形成P-N的质量好坏紧密相关。

在实际生产过程中由于机台部件损坏、腐蚀生锈、机台维护、设备改造、环境洁净度不合格、磷源反应不充分、硅片表面有化学品药液残留等因素会导致石英炉管内部受到不同程度的污染。使用被污染的扩散炉管制造的产品往往存在严重的质量问题，比如电池片光电转换效率降低，EL测试图像呈现出整片发暗、局部偏暗、脏污等不良。这些被污染的炉管需要降温拆卸，使用8％浓度的氢氟酸、盐酸混酸溶液清洗炉管及其相关的石英配件，整个维护周期至少需要2-3天，严重影响车间产能释放。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种晶硅太阳能电池磷扩散炉管的清理方法，解决了炉管污染，缩短了炉管的清洗维护时间，并且能提升电池片的转换效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：一方面，提供一种晶硅太阳能电池磷扩散炉管的清理方法，所述扩散设备包括控制部分、推舟净化部分、炉丝加热炉体部分、气源部分；其中所述炉丝加热炉体部分包括扩散炉管、热电偶、进气管、尾排管以及炉门；其具体清理过程如下：

步骤S1：升温干化；将氮气分两次充入扩散炉管，控制氮气流量分别为2～10L/min，10～20L/min；并将扩散炉管的温度从850℃逐级升温至900℃，时间为30～60min；

步骤S2：恒温恒压抽空清理；在所述步骤S1的扩散炉管中充入氧气氧化，控制氧气流量为0.5～2L/min，时间为30～50min；

通过上述技术方案，900℃是炉管接近极限温度(1100℃)且综合整个设备硬件可以承受的极限温度。温度越高的时候，执行该发明工艺的清洁效果越好。通入氮气、炉管低压、泵持续工作的条件下，高纯氮气分子持续吹扫过管壁，可以使得管壁表面的附着氧化物脱落，在泵的作用力下抽离炉管。而通入氧气是为了使炉管内原来沉积上的氯化物等物质完全被反应生成氧化物不再腐蚀炉管，避免了管内环境的恶化。保证炉管在长期常规磷扩散工艺中能处于较干净的状态，保证工艺效果和工艺质量。

步骤S3：降温回常压；将经步骤S2处理的扩散炉管经830～850℃、800～830℃、780～800℃的阶梯降温至750～780℃；控制氮气流量为10～20L/min逐渐降至5～20L/min；时间为3～60min。

通过上述技术方案，能够对炉管进行清洁作用，去除炉管内壁附着的偏磷酸等。炉管温度设置的越高，通入的氮气分子的运动就会越剧烈。大量的氮气分子做无规则的热运动不停的撞击炉管内壁，此时吸附在炉管内壁的污染物在氮气分子不断的撞击下脱离，经过一定的时间起到清洁炉管的作用。

进一步地，在步骤S1中，工艺压力为1000～1060mbar。