石英舟及太阳能电池扩散工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种石英舟及太阳能电池扩散工艺，该石英舟包括至少三根槽棒，每一根槽棒上设有若干相对应的用于放置硅片的齿槽，槽棒上相邻齿槽之间的齿间距以进气端第1个齿间距为基准成等比数列递增。太阳能电池扩散工艺包括进舟工序、恒温工序和扩散工艺。本发明专利技术的石英舟可提高硅片在扩散管内不同区域接触扩散源几率的一致性，且本发明专利技术太阳能电池扩散工艺，不仅可以降低扩散氮源的用量，还能提高片内、片间扩散掺杂纵向浓度分布的一致性进而提高量产电池转换效率的一致性。相比常规扩散工艺，采用本发明专利技术石英舟和扩散工艺进行扩散后制成的电池片的平均效率提高了0.05％，同时电池转换效率＜18.0％的低效电池片比例降低了1.5％。

Shi Yingzhou and solar cell diffusion process

The invention discloses a process for quartz boat and solar cell diffusion, the quartz boat comprises at least three groove rod, each groove rod is provided with a plurality of corresponding slot for placing silicon slice, groove rod tooth spacing between adjacent slots to the intake end of first tooth spacing benchmark equiratio sequences increase. The diffusion process of solar cells includes the process of entering the boat, constant temperature process and diffusion process. The invention of quartz boat can improve the consistency of silicon in the diffusion tube in different areas of contact diffusion source probability, and the solar cell diffusion process, not only can reduce the amount of nitrogen diffusion, but also improve the internal consistency between the diffusion, longitudinal concentration distribution and improve the consistency of the production cell conversion efficiency. Compared with the conventional diffusion process, the average efficiency of the cells made of quartz boat and diffusion process of the invention of diffusion is improved by 0.05%, low battery cell conversion efficiency at the same time the proportion of less than 18% was reduced by 1.5%.

【技术实现步骤摘要】
石英舟及太阳能电池扩散工艺
本专利技术属于晶体硅电池制备领域，具体涉及一种石英舟及太阳能电池扩散工艺。
技术介绍
在晶体硅电池制备领域，通常采用高温扩散法制备电池的核心PN结，扩散PN结片内、片间均匀性直接影响电池性能的高低和量产电池电性能的稳定性。扩散PN结表面浓度和结深，即PN结的纵向浓度分布决定PN结测试方块电阻值的大小，从而影响PN结电性能。目前普遍采用高温扩散炉进行高温扩散制备PN结。常用高温扩散炉是长管状结构，以石英舟承载硅片。现有石英舟共有200个齿槽，且由于齿槽之间的齿间距相等，当硅片竖直插在石英舟的齿槽中时呈等距排列。高温扩散时石英舟推进高温扩散炉的扩散管中，而扩散源气体通常是从炉尾进气、炉口出气，或者炉口进气、炉尾出气，由于管内处于常压状态，导致扩散源气体进气端密度大，出气端密度小，此时石英舟上承载的等距排列的硅片在扩散管内不同位置接触到的扩散源密度从进气端至出气端方向逐步减小。然而PN结电性能与硅片表面接触到的扩散源密度息息相关。当接触到的扩散源密度过大时，硅片表面容易形成死层，严重降低电池效率；当接触到的扩散源密度过小时，竖直放置的硅片表面不同位置接触扩散源的密度均匀性较差，无法改善扩散硅片片内方阻值的均匀性，且硅片表面不同区域PN结的表面浓度和结深会有较大的差别，即片内PN结电性能有较大差别，不仅降低了量产电池性能的稳定性，也不利于产线电池性能平均水平的提高。为提高电池效率，需提高扩散方阻值，此时片间PN结电性能差别较大的现象愈加明显。扩散平均方阻值越大，为保持扩散方阻一致性，出气端设定温度值越高，尽管此时片间均匀性相对较好，但是片间PN结扩散掺杂纵向浓度分布一致性严重偏差，即片间PN结电性能一致性较差，严重影响前电极印刷烧结工艺的调试，对电池效率稳定性带来很大负面影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种齿间距成等比数列递增的石英舟，可提高硅片在扩散管内不同区域接触扩散源几率的一致性，还提供了一种太阳能电池扩散工艺，不仅可以降低扩散氮源的用量，还能提高片内、片间扩散掺杂纵向浓度分布的一致性进而提高量产电池转换效率的一致性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种石英舟，包括至少三根槽棒，每一根所述槽棒上设有若干相对应的用于放置硅片的齿槽；所述槽棒上相邻齿槽之间的齿间距以进气端第1个齿间距为基准成等比数列递增。上述的石英舟中，优选的，所述齿间距以公比为1.005～1.1成等比数列递增。上述的石英舟中，优选的，所述齿间距的最小值为1.8mm～2.7mm。上述的石英舟中，优选的，所述齿间距的最大值为10mm～15.5mm。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种太阳能电池扩散工艺，包括以下步骤：(1)进舟工序：将制绒后的硅片插入到石英舟的齿槽中，放入扩散炉，控制扩散炉管内温度为800℃～820℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，时间为600s；(2)恒温工序：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，时间为780s～1500s；(3)扩散工序：(3.1)氧化：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，氧气1000ml/min～2000ml/min，时间为100s～300s；(3.2)第一次通源扩散：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，氧气1000ml/min～2000ml/min，小氮500ml/min～1200ml/min，时间为480s～1000s；(3.3)第一次推进：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，时间为500s～1000s；(3.4)第二次通源扩散：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，氧气1000ml/min～2000ml/min，小氮500ml/min～1200ml/min，时间为420s～1000s；(3.5)第二次推进：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，时间为300s～1000s；(3.6)降温：控制扩散炉管内温度为760℃～800℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，氧气1000ml/min～2000ml/min，时间为1000s～2000s。上述的太阳能电池扩散工艺中，优选的，所述步骤(1)中，所述石英舟包括至少三根槽棒；每一根所述槽棒上设有若干相对应的用于放置硅片的齿槽；所述槽棒上相邻齿槽之间的齿间距以进气端第1个齿间距为基准成等比数列递增。上述的太阳能电池扩散工艺中，优选的，所述齿间距以公比为1.005～1.1成等比数列递增。上述的太阳能电池扩散工艺中，优选的，所述齿间距的最小值为1.8mm～2.7mm。上述的太阳能电池扩散工艺中，优选的，所述齿间距的最大值为10mm～15.5mm。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术提供了一种石英舟，其齿间距以进气端第1个齿间距为基准成等比数列递增，在不改变扩散管结构、不增大扩散源流量、不减少每管扩散片数量、不增加石英舟长度的前提下，通过优化石英舟的齿间距，提高了石英舟上装载的硅片在扩散管内不同区域接触扩散源几率的一致性，从而有利于提高片内、片间扩散掺杂纵向浓度分布的一致性，有利于量产电池性能稳定性的提高和优化，即提高硅片PN结电性能的一致性。2、本专利技术还提供了一种太阳能电池扩散工艺，包括进舟工序、恒温工序和扩散工序，其进舟工序中扩散管各温区温度完全相同；进舟后，通过增大恒温工序时间(常规扩散工艺中恒温时间通常只有1分钟，且由于炉管设备存在差异，通常情况下各温区温度无法达到恒定温度)，使各温区在通源扩散前保持温度一致状态，由于温区温度是影响方阻的重要因素，因而保持各温区温度一致有利于保障各温区硅片方阻的一致性；扩散工序中，通过两步通源扩散和两步推进，有效优化了扩散掺杂层的杂质再分布过程，有利于提高炉管内扩散方阻的稳定性和均匀性。相比常规扩散工艺，本专利技术扩散工艺没有增加大氮、氧气流量，小氮流量减少了30％以上，不仅降低了扩散氮源的用量，且提高了片内、片间扩散掺杂纵向浓度分布的一致性，实现了量产电池性能稳定性的提高和优化，提高了量产电池转换效率的一致性。附图说明为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。图1为本专利技术实施例1中石英舟的结构示意图。图2为本专利技术实施例1中石英舟的侧面图。图3为本专利技术实施例1中石英舟齿间距的放大示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。实施例1一种石英舟，如图1和图2所示，包括4根槽棒(实际应用过程中，石英舟的两端还包括两个石英板，用于固定槽棒)，每一根槽棒上设有若干相对应的用于放置硅片的齿槽，槽棒上相邻齿槽之间的齿间距以进气端第1个齿间距为基准成等比数列递增。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石英舟，其特征在于，包括至少三根槽棒，每一根所述槽棒上设有若干相对应的用于放置硅片的齿槽；所述槽棒上相邻齿槽之间的齿间距以进气端第1个齿间距为基准成等比数列递增。

【技术特征摘要】
1.一种石英舟，其特征在于，包括至少三根槽棒，每一根所述槽棒上设有若干相对应的用于放置硅片的齿槽；所述槽棒上相邻齿槽之间的齿间距以进气端第1个齿间距为基准成等比数列递增。2.根据权利要求1所述的石英舟，其特征在于，所述齿间距以公比为1.005～1.1成等比数列递增。3.根据权利要求2所述的石英舟，其特征在于，所述齿间距的最小值为1.8mm～2.7mm。4.根据权利要求2所述的石英舟，其特征在于，所述齿间距的最大值为10mm～15.5mm。5.一种太阳能电池扩散工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)进舟工序：将制绒后的硅片插入到石英舟的齿槽中，放入扩散炉，控制扩散炉管内温度为800℃～820℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，时间为600s；(2)恒温工序：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，时间为780s～1500s；(3)扩散工序：(3.1)氧化：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，氧气1000ml/min～2000ml/min，时间为100s～300s；(3.2)第一次通源扩散：控制扩散炉管内温度为820℃～830℃，通入大氮10000ml/min～20000ml/min，氧气1000ml/min～2000ml/min，小氮500ml/min～1200ml/min，时间为480s～1000s；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘源，廖章斌，
申请(专利权)人：湖南红太阳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43