本发明专利技术涉及新思路在晶硅太阳能电池前表面掺杂磷原子形成N型P‑N结。通过四种不同的方式（低表面源低温沉积法，高温混合气体推进法，化学法表面处理法，表面热处理法）依次推进式组合，降低了晶硅太阳能电池扩散层‑磷原子表面浓度，实现彻底消除了扩散表面“死层”，从而大幅度降低晶硅太阳能电池表面复合，提升开路电压和短路电流。同时，相对常规扩散工艺，又提高了掺杂浓度，相对常规高方阻扩散工艺，表现为填充因子高，最终实现晶硅太阳能电池转换效率提升0.1‑0.2%。
A diffusion process of solar battery P polycrystalline N junction and surface treatment method
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能多晶电池P-N结的扩散工艺及前表面处理方法
本专利技术属于太阳能电池领域，具体涉及一种多晶硅太阳电池正面扩散工艺及前表面处理方法。
技术介绍
工业化生产晶体硅太阳电池技术不断发展，多晶硅太阳电池平均转换效率已超过18.6%。为进一步降低成本，提高转换效率，多晶硅片采用金刚线切割，正逐渐取代砂浆切割。而采用金刚线切割的多晶硅片，通过湿法/干法修饰表面，其反射率相比常规多晶硅片，可以大幅度降低，从而降低晶硅太阳能电池的光学损失。但由于刻蚀后多晶硅片表面特殊的微观结构，导致硅片经过扩散处理后，其表面的俄歇复合和表面复合严重。为降低采用金刚线切割的多晶硅片扩散后的复合速率，可以采用：（1）调整制绒工艺，调整表面微观结构来降低扩散后的复合损失；（2）调整扩散工艺，降低扩散后的复合损失；本专利技术采用第二种方案来解决金刚线切割的多晶硅片在扩散后的高复合速率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太阳能多晶电池P-N结的扩散工艺及前表面处理方法，该方法通过四种不同降低扩散磷原子表面浓度，改变P-N结的掺杂曲线的方式，递进组合，最终实现了彻底消除扩散“死层”，提升多晶硅太阳能电池转换效率0.1-0.2%。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案来实现的：1.一种太阳能多晶电池P-N结的扩散工艺及前表面处理方法，具体步骤如下：（1）制备减反射绒面：首先通过156.75*156.75的金刚线切割多晶硅片，然后用金属离子辅助湿法刻蚀。（2）扩散：将制备好绒面的多晶硅片装载进入常压扩散炉进行扩散，扩散包括以下步骤：低表面源低温沉积，高温混合气体推进。（3）前表面处理：其顺序依次为常规湿法刻蚀，化学表面处理，表面热处理。2.步骤（2）所述低表面源低温沉积，高温混合气体推进的具体工艺为：（1）进舟：舟速控制为500-800mm/min，4-8min完成进舟。进舟的过程中保持炉管内持续通氮气，氮气流量为1-4L/min。升温：温度设定在770-790℃，3-8min达到设定温度。升温过程中，向炉管内通氮气，氮气流量为4-12L/min。氧化：在温度770-790℃条件下，向炉管内持续通1-6min的氮气，氧气混合气体。其中氮气流量为4-12L/min，氧气流量为0.5-1.8L/min。（2）低表面源低温沉积法：在扩散炉中770-790℃，恒温5-13min，在该时间范围内向扩散炉内通入氮气、氧气、三氯氧磷的混合气体，所述三氯氧磷流量为1-2L/min,氧气的流量为0.2-0.8L/min，氮气的流量为6-12L/min；（3）高温混合气体推进法：将扩散炉管内温度升温至840-860℃，持续通8-15min的氮气、氧气，所述氧气的流量为0.5L-5L/min，氮气的流量为8-15L/min；（4）降温：温度设定在700-780℃,0.5-10min完成达到设定温度。降温过程中持续向炉管内通氮气，氧气混合气体。其中氮气流量为4-12L/min，氧气流量为0.5-1.2L/min，出舟：舟速控制为600-1200mm/min，4-8min完成进舟。在这过程中保持炉管内持续通氮气，氮气流量为1-4L/min。4.步骤（3）所述的前表面处理具体工艺为：化学法表面处理法：扩散完的多晶硅片出扩散炉后，经过常规湿法刻蚀在HF和HNO3的混合溶液处理后，装入抗酸碱腐蚀性的花篮中，再经过槽式清洗机进行表面处理，所述槽式清洗机由四个槽体组成，1#槽体为碱性溶液，所述碱性溶液为KOH，NH4OH，TMAOH，NaOH中的一种或者几种溶剂，每种溶剂的浓度控制在0.1%-3%，反应温度控制在25-80℃，反应时间控制在20-180s，2#槽体为呈酸性溶液，所述酸性溶液为HF，HNO3，HCl中的一种或者多种溶剂，每种溶剂浓度控制在3%-15%以内，反应时间控制在30-200s，反应温度控制在18-25℃，3#槽体为DI，其中温度控制在25℃，反应时间控制在60-120s，4#槽体为氮气烘干槽，其中温度控制在75-95℃，反应时间控制在500-800s。表面热处理法：经过步骤（1）处理后的多晶硅片，插放在石英舟器件上，放入高温炉中，进行表面热处理，高温炉中温度控制在550-850℃，时间控制在10-25min，压力0.1MPa，热处理过程中，持续通氮气和氧气的混合气体，氮气流量控制在8-15L/min，氧气流量控制在0.8-5L/min。与现有扩散工艺相比，本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术提供的一种太阳能多晶电池P-N结的扩散工艺及前表面处理方法，扩散后的多晶硅片具有超低磷原子表面表面浓度，彻底消除由于过量掺杂导致的表面非活性磷原子层即所谓的“扩散死层”。（2）本专利技术对采用金刚线切割多晶电池的转换效率提升在0.1%-0.2%，相比常规高方阻扩散工艺效率超出0.15%以上。（3）本专利技术相对常规高方阻扩散工艺，增加了两道多晶硅电池前表面处理工艺。这两道工艺所采用的设备和工艺简单，稳定，易于控制，成本相对较低，可实现生产化量产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明，以助于理解本专利技术的内容。实施例1：一种太阳能多晶电池P-N结的扩散工艺及前表面处理方法，具体步骤如下：（1）采用金属离子辅助湿法刻蚀法在156.75*156.75金刚线切割的多晶硅片，制备减反射绒面；（2）采用常压扩散炉，将制备好绒面的多晶硅片装载进入扩散炉进行扩散，扩散步骤低表面源低温沉积法，高温混合气体推进法具体步骤如下：进舟：舟速控制为650mm/min，6min完成进舟。进舟的过程中保持炉管内持续通氮气，氮气流量为2.5L/min。升温：温度设定在780℃，5min达到设定温度。升温过程中，向炉管内通氮气，氮气流量为8L/min。氧化：在温度780℃条件下，向炉管内持续通4min的氮气，氧气混合气体。其中氮气流量为8L/min，氧气流量为1.1L/min。低表面源低温沉积法：在扩散炉中785℃，加热5min，待温度恒定785℃后向扩散炉内通入氮气、氧气、三氯氧磷的混合气体8min，控制三氯氧磷流量为1.25L/min,氧气的流量为0.45L/min，氮气的流量为10L/min。高温混合气体推进法：待扩散炉管内温度升温至850℃稳定后，持续通12min的氮气，氧气，控制氧气的流量为2L/min，氮气的流量为12L/min。降温：温度设定在740℃,5min完成达到设定温度。降温过程中持续向炉管内通氮气，氧气混合气体。其中氮气流量为8L/min，氧气流量为0.8L/min。出舟：舟速控制为900mm/min，6min完成进舟。在这过程中保持炉管内持续通氮气，氮气流量为2.5L/min，扩散后的磷原子表面浓度在1.0-1.5*e20，其中扩散后的方块电阻在95-100□Ω。（3）对扩散完的多晶硅片在经过常规湿法刻蚀，去掉多晶硅正面磷硅玻璃和边缘P-N结，然后经过槽式清洗机进行化学表面处理，1#槽体：0.1%KOH碱性溶液在25℃处理60s；2#槽体：HF5%，5%HCl酸性溶液在25℃处理60s；3#槽体;DI在25℃处理80s；4#槽体：通氮气80℃处理650s。（4）经过（3）处理后的多晶硅片，插放在石英舟器件上，放进高温炉中，进行表面热处理。其中温度控制在650℃，时间控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能多晶电池P‑N结的扩散工艺及前表面处理方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）制备减反射绒面，（2）扩散（3）前表面处理。
【技术特征摘要】
1.一种太阳能多晶电池P-N结的扩散工艺及前表面处理方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）制备减反射绒面，（2）扩散（3）前表面处理。2.如权利要求1所述的一种太阳能多晶电池P-N结的扩散工艺及前表面处理方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）制备减反射绒面：首先通过156.75*156.75的金刚线切割多晶硅片，然后用金属离子辅助湿法刻蚀；（2）扩散：将制备好绒面的多晶硅片装载进入常压扩散炉进行扩散，扩散包括以下步骤：低表面源低温沉积，高温混合气体推进；（3）前表面处理：其顺序依次为常规湿法刻蚀，化学表面处理，表面热处理。3.如权利要求2中步骤（2）所述的扩散其特征在于，所述低表面源低温沉积，高温混合气体推进的具体工艺为：（1）进舟：舟速控制为500-800mm/min，4-8min完成进舟，进舟的过程中保持炉管内持续通氮气，氮气流量为1-4L/min，升温：温度设定在770-790℃，3-8min达到设定温度，升温过程中，向炉管内通氮气，氮气流量为4-12L/min，氧化：在温度770-790℃条件下，向炉管内持续通1-6min的氮气，氧气混合气体，其中氮气流量为4-12L/min，氧气流量为0.5-1.8L/min；（2）低表面源低温沉积法：在扩散炉中770-790℃，恒温5-13min，在该时间范围内向扩散炉内通入氮气、氧气、三氯氧磷的混合气体，所述三氯氧磷流量为1-2L/min,氧气的流量为0.2-0.8L/min，氮气的流量为6-12L/min；（3）高温混合气体推进法：将扩散炉管内温度升温至840-860℃，持续通8-15min的氮气、氧气，所述氧气的流量为0.5L-5L/m...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹臻峰，程亮，聂世武，李合琛，
申请(专利权)人：江西展宇新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36
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