本发明专利技术公开了一种晶体硅太阳能电池钝化与发射极（ＰＮ结）生产工艺，其包括以下步骤：１．在７８０℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为２５Ｌ／ｍｉｎ的氮气；２．将炉温均匀升至８７０℃，稳定后再通入流量为５Ｌ／ｍｉｎ的纯氧（氮气流量１８Ｌ／ｍｉｎ）对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约０．２ｕｍ的ＳｉＯ↓［２］层；３．降温到８４５℃，稳定后通入３Ｌ／ｍｉｎ的携源氮气５分钟，然后再减小到１．５Ｌ／ｍｉｎ，时长２０分钟－２５分钟，氮气流量为１８Ｌ／ｍｉｎ，氧气流量为２Ｌ／ｍｉｎ；４．关断携源氮气，继续通入氮气，并均匀降温到７８０℃；５．关断氧气，通入流量为２５Ｌ／ｍｉｎ的氮气，退舟取片。本发明专利技术适用于晶体硅太阳能电池的生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种晶体硅太阳能电池生产技术，尤其涉及一种硅太阳能电池 片表面钝化与发射极生产工艺技术，具体是指在晶体硅太阳能电池发射极PN 结制造过程中较精确控制杂质源掺杂浓度、杂质的扩散深度(传统意义上的 PN结结深)及大面积PN结表面杂质浓度分布的均匀，在此同时对硅片表面进 行轻Si02表面钝化，在实现高质量PN结的同时对硅片体内空位与缺陷进行最 大限度的修复，从而实现了电池片的高光电转换效率。
技术介绍
太阳能是地球上能获得的最重要的再生清洁能源，而硅太阳能电池是获得 太阳能最重要的光电产品。在过去的10多年来世界太阳能电池的产量一直以 每年30%以上的高速增长，超过半导体行业，是世界上发展最快的行业之一。 据统计目前世界上共有136个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中，其中有 95个国家正在大规模地进行太阳能电池及相关技术的研发。晶体硅太阳能电池的核心是一个大平面的PN结结构(如图1所示)，PN结 质量的好坏直接关系到电池的最终光电转换效率，高质量的PN结硅太阳能电 池其转换效率已达到17。％以上。但由于目前全球性的原生多晶硅材料短缺以 及出于对降低成本的要求，硅材料的纯度普遍不高，这样就导致硅片内许多对 电池效率有害的杂质超标，各种有害杂质(如Fe、 Zn、 Mn、 Cr等电离能高， 起复合中心的作用，破坏PN结完整性与一致性，少子寿命降低，导致光电转 换效率下降；碳、氧、氮等元素，形成化合物，结晶缺陷，性能不均匀，导致 硅片变脆，加工过程中碎片率超标)大大降低了电池的转换效率与使用寿命。 实验表明硅片表面生产一层薄Si02层可有效修复硅片表面的各种缺陷，并且 均匀一致的表面掺杂浓度与深度使得电池的效率更加稳定与集中，利用工艺生 产过程控制。实验结果表明轻SiO,表面钝化与均匀一致的大平面PN结对电池平均效率有近0.2%的提升，并且还使得后续工艺操控难度大大降低。PN结发电原理如图2所示。但传统的单独氧化与二次扩散等生产工艺复杂、生产效率低、生产成本高， 而且能耗高、有害副产物多，不适合于产业化生产。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉、生产效率高且 节能环保的硅太阳能电池钝化与发射极生产工艺。本专利技术是通过以下技术方案来实现的 本专利技术包括以下工艺步骤1 、改变原有直接在工艺温度下硅片进出石英反应腔容易导致硅片内部晶格畸变产业复合中心的现象，在78(TC左右的温度下从石英反应腔内进出硅 片，并通入流量为25L/min的氮气做为保护性气体；2、 通过受控方式将炉温均匀升至87(TC，稳定后再通入流量为5L/min的 纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0. 2um的Si02层；3、 降温到845t:，稳定后通入3L/min的携源(液态Pocl:,,源温20°C )氮 气5分钟，然后再减小到1. 5L/min，时长20分钟 25分钟，整个过程氮气流 量为18L/min，氧气流量为2L/min;4、 关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min， 并均匀降温到78(TC;5)关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。 采用上述工艺是针对现有太阳能电池单多晶硅片由于大量掺IC锅底料、 头尾料、边皮料、IC废片料等导致硅片质量低下，从而使成品电池效率低下、 光致衰减过大、电性能一致性差、使用寿命降低现象，由于本专利技术是在现有硅电池制造工艺技术基础上，仅对现有高温扩散掺杂工艺过程进行有效组合优 化，不额外增加加工工艺步骤，因而工艺简单，改变原有工艺为确保掺杂均匀 性问题而采取的用过量杂质源的方式，本工艺其杂质源需求量相对原来工艺仅 为其60%，而且在低温下进出产品，不仅节源、节能，而且整个过程更加环保， 达到了高效低成本的生产的目的。附图说明图1是太阳电池PN结构原理图； 图2是太阳能电池发电原理图； 图3是本专利技术的反应原理装置图； 图4是本专利技术中晶体硅太阳能电池的结构图。具体实施例方式如图1至图4所示本专利技术的设计原理是由于传统扩散设备加热系统为 三段或五段式独立加热方式，且由于采用手臂式水平推拉机构传送待处理的硅 片导致先送入反应腔的硅片后退出，以及"冷端"效应的存在影响了反应腔内 恒温区温度的均匀性，导致同一批次内前、中、后产品杂质扩散浓度均匀性较 差，由扩散原理可知影响扩散的最关键因素是温度，因此我们采用了在较低温 度下进出待处理的硅片，然后再缓慢加温的做法，结果证明了扩散均匀一致性 大大增强。选取直拉(CZ)法制成的太阳能级P型硅片，电阻率0.5-3Q.cm，〈100〉 晶向，整个钝化掺杂的制作过程均在1000级的洁净室内进行环境温度为23 ±2°C，相对湿度《70%;采用水平卧式电阻加热炉，炉温控温精度优于士0.5 °C;整个反应在高洁净的圆筒形石英反应腔体内进行，圆筒形石英反应腔体置 于管式电阻加热器内，且整个反应过程与外界环境完全隔离。实施例一生产工艺步骤如下1、 在78(TC左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min 的氮气；2、 通过受控方式将炉温均匀升至87(TC，稳定后再通入流量为5L/min的 纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0. 2um的Si02层；3、 降温到845i:，稳定后通入3L/min的携源氮气5分钟，然后再减小到 1.5L/min，时长20分钟，氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min;4、 关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min， 并均匀降温到78(TC;5、 关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。 实施例二生产工艺步骤如下1、 在78(TC左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min2、 通过受控方式将炉温均匀升至87(TC，稳定后再通入流量为5L/min的 纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0. 2um的Si02层；3、 降温到845'C，稳定后通入3L/min的携源氮气5分钟，然后再减小到 1.5L/min，时长22分钟，氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min;4、 关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min， 并均匀降温到78(TC;5、 关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。 实施例三生产工艺步骤如下1、在78(TC左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为25L/min2、 通过受控方式将炉温均匀升至87(TC，稳定后再通入流量为5L/min的 纯氧(氮气流量18L/min)对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约0. 2um的Si02层；3、 降温到845'C，稳定后通入3L/min的携源氮气5分钟，然后再减小到 1.5L/min，时长25分钟，氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min;4、 关断携源氮气，继续通入氮气流量为18L/min，氧气流量为2L/min， 并均匀降温到78(TC;5、 关断氧气，通入流量为25L/min的氮气，退舟取片。权利要求1、一种晶体硅太阳能电池钝化与发射极(PN结)生产工艺，其特征在于包括以下生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种晶体硅太阳能电池钝化与发射极（ＰＮ结）生产工艺，其特征在于包括以下生产工艺步骤： （１）在７８０℃左右的温度下从石英反应腔内进出硅片，并通入流量为２５Ｌ／ｍｉｎ的氮气； （２）通过受控方式将炉温均匀升至８７０℃，稳定后再通入流量为５Ｌ／ｍｉｎ的纯氧（氮气流量１８Ｌ／ｍｉｎ）对硅片表面进行钝化，在表面生长一层厚约０．２ｕｍ的ＳｉＯ↓［２］层； （３）降温到８４５℃，稳定后通入３Ｌ／ｍｉｎ的携源氮气５分钟，然后再减小到１．５Ｌ／ｍｉｎ，时长２０分钟－２５分钟，氮气流量为１８Ｌ／ｍｉｎ，氧气流量为２Ｌ／ｍｉｎ； （４）关断携源氮气，继续通入氮气流量为１８Ｌ／ｍｉｎ，氧气流量为２Ｌ／ｍｉｎ，并均匀降温到７８０℃； （５）关断氧气，通入流量为２５Ｌ／ｍｉｎ的氮气，退舟取片。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：向小龙，何旭梅，王保军，郦晓苗，蒋伟平，何珊，
申请(专利权)人：浙江弘晨光伏能源有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
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