具有SE功能的水平辊道式连续扩散设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有SE功能的水平辊道式连续扩散设备。该设备设置有至少一个制备含有掺杂物质涂层的装置，通过该涂层制备装置可以在被扩散物表面PN结区域和SE区域分别制备出密度或浓度或组分不同的含有掺杂物质的涂层，表面附着了上述涂层的被扩散物，始终保持其扩散面朝上，在水平辊道的传输下水平移动，依次连续通过高温处理装置，不间断、一次性完成PN结和SE的掺杂。该设备由上片区、含有掺杂物质的涂层区、预热烘干区、高温扩散区、冷却区和出片区六个基本单元组成。该设备不仅有效解决了PN结和选择发射区掺杂一次完成、连续化生产的问题，而且解决了连续化扩散设备炉内环境气氛的洁净度问题。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种具有SE功能的水平辊道式连续扩散设备。该设备设置有至少一个制备含有掺杂物质涂层的装置，通过该涂层制备装置可以在被扩散物表面PN结区域和SE区域分别制备出密度或浓度或组分不同的含有掺杂物质的涂层，表面附着了上述涂层的被扩散物，始终保持其扩散面朝上，在水平辊道的传输下水平移动，依次连续通过高温处理装置，不间断、一次性完成PN结和SE的掺杂。该设备由上片区、含有掺杂物质的涂层区、预热烘干区、高温扩散区、冷却区和出片区六个基本单元组成。该设备不仅有效解决了PN结和选择发射区掺杂一次完成、连续化生产的问题，而且解决了连续化扩散设备炉内环境气氛的洁净度问题。【专利说明】具有SE功能的水平辊道式连续扩散设备
本技术涉及一种具有SE功能的水平辊道式连续扩散设备，用于太阳电池片等半导体器件的SE制备和扩散处理。
技术介绍
选择性发射极(selective emitter简称SE；)就是在发射极电极下桂表面上制作一个高掺杂浓度区域，金属电极制作在高浓度区域上，其他区域为低浓度区。高掺杂区使金属和半导体的接触电阻下降，低掺杂区有利于提高光生载流子的数量、可提高短路电流，因而可以提高电池的转换效率，比无SE电池的转化效率高1%以上，用这种结构制作的硅太阳电池就是选择发射区电池。新南威尔士大学转换效率世界第一的PERL电池就是一种SE结构的电池，它采用的是实验室光刻工艺，经过了数次氧化、扩散、对准过程，在大规模太阳电池工业生产中很难推广。还有一种SE制备工艺是将高浓度磷浆如电极栅线状印刷到硅片表面，然后将硅片放入常规管式扩散炉中进行扩散，高浓度磷浆在扩散过程中从印刷区挥发沉积到非印刷区，但这样挥发沉积得到的磷浓度过低，为弥补其不足，需要在扩散时通入氮气和三氯氧磷气体作为磷源的补充，因为使用了三氯氧磷，所以只能在密闭的管式扩散炉中完成。这种SE的制备技术需要在常规扩散之前增加一道磷浆印刷工序、并且不能实现连续化生产。管式扩散炉是目前最常用的扩散设备之一，它是将硅片站立放入装载架、推进扩散炉中，通以氮气和三氯氧磷(POCl3)气体，在800°C?1000°C之间高温处理使磷扩散进硅片内部，在硅片表面形成PN结。管式扩散是双面、批次扩散，以间歇方式运行，即每管扩散数百片、循环反复操作。管式扩散的优点是密闭操作，扩散环境洁净度高，电池转换效率高；缺点是需要通过人工或特殊的工具将部件放在支架上，不能连续化作业，产能低、扩散成本高。同时由于掺杂物质扩散以气态方式预制在部件表面，扩散结果与炉子的热场分布、部件在炉中的位置、进气方式和炉中气流分布等有关，而造成PN结方块电阻在同一部件表面均匀分布存在差异，通常每个部件四周方块电阻低于中间的方块电阻，不均匀性在5%以上。另外，掺杂物质源三氯氧磷为危险物品，在使用过程中一旦发生纰漏，可能会造成人生安全伤害。专利CN202465967U指出目前管式扩散方块电阻的不均匀性5%的原因是进气方式不合理、反应气体没有充分混合造成的，该专利提出在扩散管前端增加混气装置。该装置需要在原有设备上进行改造，在实际应用中很难实施。作为一种连续扩散设备，链式连续扩散炉已经问世很多年，它是使用金属网带循环进出炉子传输硅片，并且用一定浓度的磷酸溶液(廉价安全)作为磷源替代了危险的三氯氧磷，将磷酸均匀喷涂到硅片上，将硅片在链式扩散炉中高温处理生成PN结。金属网带在使用过程中容易受应力的影响发生跑偏等问题，易污染扩散物，还由于这种连续化设备炉内环境气氛洁净度不容易保证等原因，采用链式扩散炉制备的太阳电池效率比管式扩散炉制备的太阳电池的效率低0.1-0.2%。且金属网带需要经常维护，更换起来也非常困难；当传送带离开炉体时，还会将热量带走，设备耗能高。专利EP1010960A1涉及一个用于制备太阳电池的扩散炉，加热方式是红外加热，磷酸也是被预制在硅片表面，指明硅片可以采用金属网带被传送，也可高纯陶瓷辊道代替镍铬合金金属网带传输电池片。金属网带式炉的缺点前面已有描述。该专利也介绍了一种用高纯陶瓷辊道代替镍铬合金金属网带传输电池片的方法，其描述的辊轴至少一部分由一系列透明辊轴连续排列组成，辊轴带有驱动可自行旋转，并按部件行进方向同步转动，部件可通过辊轴的摩擦力从一个辊轴运动到另一个辊轴。但该专利没有涉及如何保持炉内环境气氛的洁净度来保证扩散效果的问题，并且该设备没有SE功能。专利CN1936474A中阐述了一种辊道炉床热处理炉中的防尘装置，在该炉体侧壁上、比辊子管穿孔高的上方位置，安装着设有开口的清洁空气管道，防止炉体以外的尘埃进入炉体，该专利通入的洁净气体仅仅在炉体二侧起到防止外部灰尘进入炉内的保护作用，并不能从根本上改善炉内气氛和环境。专利CN1602554A阐述了一种烘箱，用于由半导体材料制成的光电装置，其特点是半导体材料的传输通过一系列陶瓷材料制成的辊子实现且辊子绕其自身的轴线旋转，作为一个对半导体材料进行热处理的连续化生产设备，该专利同样没有涉及如何保持炉内环境气氛的洁净度来保证使用效果的问题，该设备也没有SE功能。目前，现有技术存在PN结和选择发射区(简称SE)掺杂不能一次完成、连续化扩散设备生产的产品转换效率低、以及连续化扩散设备难以保证扩散环境气氛的洁净度等问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有SE功能的水平辊道式连续扩散设备，不仅有效解决了 PN结和SE掺杂一次完成、连续化生产的问题，而且解决了连续化扩散设备炉内环境气氛的洁净度问题。本技术所述的具有SE功能的水平辊道式连续扩散设备是:在所述扩散设备中，设置有至少一个制备含有掺杂物质涂层的装置，通过该涂层制备装置可以在被扩散物表面PN结区域和SE区域分别制备出密度或浓度或组分不同的含有掺杂物质的涂层，表面附着了上述涂层的被扩散物，始终保持其扩散面朝上，在水平辊道的传输下水平移动，依次连续通过高温处理装置，不间断、一次性完成PN结和SE的掺杂。优选的是，在所述扩散设备中，通过设置的涂层制备装置可以在被扩散物表面PN结区域和SE区域分别制备出密度或浓度或组分不同的含有掺杂物质的涂层，表面附着了上述涂层的被扩散物，始终保持其扩散面朝上，通过由若干条水平排列、可以沿轴线方向往复转动的辊轴的摩擦力的作用下依次从上一个辊轴水平移动至下一个辊轴，被扩散物通过水平移动、依次连续通过高温处理装置，不间断、一次性完成PN结和SE的掺杂。辊轴间距设计要能够实现被扩散物在摩擦力的作用下依次从上一个辊轴水平移动至下一个辊轴。该设备由上片区、含有掺杂物质的涂层区、预热烘干区、高温扩散区、冷却区和出片区等多个基本单元组成，必要时可增加一个含有掺杂物质的涂层区，在各个单元之间可设立缓冲区，各个单元的排列顺序可以根据需要前后调整。即含有掺杂物质的涂层区可以为一个或者两个。优选的是，所述涂层的制备装置，为丝网印刷装置或雾化喷涂装置或激光喷涂装置或旋涂装置；所述含有掺杂物质的涂层区为一个或两个，其中，涂层区为一个时(以A涂层区表示)，通过丝网印刷装置或激光喷涂装置中的任意一种涂层制备装置在被扩散物表面PN结区域和SE区域一次分别制备出密度或浓度不同的含有掺杂物质的涂层；涂层区为两个时(以A涂层区、B涂层区表示)，前一涂层区采用丝网印本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有SE功能的水平辊道式连续扩散设备，其特征在于：在所述扩散设备中，设置有至少一个制备含有掺杂物质涂层的装置，通过该涂层制备装置可以在被扩散物表面PN结区域和SE区域分别制备出密度或浓度或组分不同的含有掺杂物质的涂层，表面附着了上述涂层的被扩散物，始终保持其扩散面朝上，在水平辊道的传输下水平移动，依次连续通过高温处理装置，不间断、一次性完成PN结和SE的掺杂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁向东，许颖，袁瑒，
申请(专利权)人：北京金晟阳光科技有限公司，袁向东，许颖，
类型：实用新型
国别省市：