一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺制造技术

本发明专利技术公开的一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺，包括以下步骤：（1）将硅片导入石英舟，石英舟恒温常压导入已净化炉管；（2）抽真空至炉体压力为50‑100mbar，对炉体分段扩散加热、恒温沉积、恒温分段推进加热；（3）在50‑100mbar下，对炉体降温并退火；（4）充氮恢复常压并导出石英舟，与现有技术相比，本发明专利技术可通过调整电池片PN的均匀性而降低表面扩散浓度，并且均匀性较好的结能更好的匹配烧结，从而提高表面欧姆接触品质，结合退火工艺提高少子寿命，有效提高电池片的电性能参数，并最终提高转换效率。

A High Uniformity Shallow Junction Diffusion Process in Low Pressure Environment

【技术实现步骤摘要】
一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺
本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺。
技术介绍
P型多晶硅片在扩散工序需在其表面进行磷沉积从而形成一层N型硅层，组成PN结结构，在生产过程中表面结的深度及均匀性会直接影响电池片的品质，较浅的N型层将大大减少表面死层的出现，减少对体材料掺杂影响，提高少子寿命，从而提高电池片的转换效率；更加均匀的PN结将有助于与后端烧结的匹配情况，减少因方阻均匀性较差造成的局部烧结不良的情况。实际生产中由于无法实时扩散深度，而采用监控电池片表面各区域方块电阻，行业现有工艺是将方阻控制在100-110，单片方阻不均匀性控制在8%以内，整管方阻不均匀性控制在6%以内，均匀度不够，方阻的控制区间小，进而单片及整管的不均匀性的控制范围小，电池片效率低。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺，提高了电池片PN表面结的均匀度，方阻控制区间范围大，少子寿命长，电池片效率高。本专利技术解决的技术方案是，提供一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺，包括以下步骤：（1）将硅片导入石英舟，石英舟恒温常压导入已净化炉管；（2）抽真空至炉体压力为50-100mbar，对炉体分段扩散加热、恒温沉积、恒温分段推进加热；（3）在50-100mbar下，对炉体降温并退火；（4）充氮恢复常压并导出石英舟。优选地，所述步骤（2）中，分段扩散加热包括恒温扩散、变温扩散。优选地，所述步骤（2）中，所述恒温分段推进加热包括3段恒温推进加热。优选地，所述恒温温度为780℃。优选地，所述变温扩散温度为800℃。优选地，所述步骤（3）中，炉体降温至750℃并退火。优选地，所述步骤（2）、步骤（3）中，还包括提供气体环境。优选地，所述气体包括氧气、氮气中的一种或两种。优选地，所述氧气质量流量为200-900SCCM，氮气质量流量为500-1000SCCM。本方案中，通过低压环境下的高均匀性浅结扩散，随着反应管真空度的提升，分子平均自由行程加大，增强分子的穿透力，使源掺杂均匀性更好，消减了传统扩散的光环效应（即硅片中间方阻值高，而四周方阻值低），从而提升掺杂均匀性；同时，降低管内的压力可减少湍流产生，利于气流的稳定，提高气氛均匀性，从而提高扩散的均匀性；使用低压扩散炉，可以实现快速排空，减少残留源对结的影响，利于形成浅结，减少表面复合，此外，在低压扩散环境中，掺杂原子分压比大，降低掺杂源耗，降低成本。与现有技术相比，经本方案处理的多晶硅片扩散结均匀性的提升，大幅降低现有扩散表面的结深，同时不出现过品质异常的扩散结，由于扩散结均匀性的提升，有利于烧结工艺的优化，减少局部烧结不良的情况，由于显现浅结的优势，提高电池片转换效率，低压环境分子平均自由行程加大，可降低80-90%的化学品用量降低生产成本，且将现有400-500片一管的扩散模式改为800-1200片一管，降低单位能耗，提高生产效率，降低生产成本。本专利技术可通过调整电池片PN的均匀性而降低表面扩散浓度，并且均匀性较好的结能更好的匹配烧结，从而提高表面欧姆接触品质，结合退火工艺提高少子寿命，有效提高电池片的电性能参数，并最终提高转换效率。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。本方案中所述的扩散时要通入大量纯氮气作为稀释气体，故称大氮，同时还有一路量比较小的氮气要通过磷源瓶携带磷源进入管体，故称小氮。实施例1按照以下工艺进行电池片扩散：统一收集传统酸制绒后的硅片；将硅片导入低压工艺专用石英舟；净化炉管，时间20s，温度780℃，炉体压力为常压，气体介质为氮气，大氮质量流量为3000SCCM；进舟，时间1000s，温度780℃，炉体压力为常压，气体介质为氮气，大氮质量流量为3000SCCM；恒温扩散，时间400s，温度780℃，炉体压力为常压，气体介质为氧气与氮气，质量流量氧气为500SCCM，大氮为500SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮800SCCM。恒温沉积，时间200s，温度800℃，炉体压力为常压，气体介质为氮气，大氮800SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮800SCCM。恒温推进，时间1000s，温度800℃，炉体压力为常压，气体介质为氧气与氮气，质量流量氧气为200SCCM，大氮900SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮730SCCM。降温，时间400s，温度750℃，炉体压力为常压，气体介质为氧气与氮气，质量流量氧气为900SCCM，大氮1000SCCM。退火，时间600s，温度750℃，炉体压力为常压，气体介质为氮气，大氮1000SCCM。检测，炉体压力为常压。出舟，时间1000s，温度780℃，炉体压力为常压，气体介质为氮气，大氮3000SCCM。保温待用，温度780℃，炉体压力为常压，气体介质为氮气，大氮3000SCCM。如下表所示，为酸制绒后扩散120方阻不均匀性：使用实施例1工艺，方阻控制到120均匀性就会有较大的偏差，中心与四周的方阻会有20-30的差别，以此状态至印刷烧结，必须降低烧结温度，否则会有部分区域烧穿，造成不良片，但由于被动地降低烧结温度且各区域烧结效果有较大差别，极易造成效率的损失。实施例2按照以下工艺进行电池片扩散：统一收集传统酸制绒后的硅片；将硅片导入低压工艺专用石英舟；净化炉管，时间20s，温度780℃，炉体压力为常压，气体介质为氮气，大氮质量流量为3000SCCM；进舟，时间1000s，温度780℃，炉体压力为常压，气体介质为氮气，大氮质量流量为3000SCCM；主抽真空，时间240s，温度780℃，炉体压力为50mbar；检漏，时间60s，温度780℃，炉体压力为50mbar；抽真空，时间40s，温度780℃，炉体压力为50mbar；恒温扩散，时间400s，温度780℃，炉体压力为50mbar，氧气500SCCM，大氮500SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮800SCCM；变温扩散，时间300s，温度800℃，炉体压力为50mbar，氧气200SCCM，大氮900SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮730SCCM；恒温沉积，时间200s，温度800℃，炉体压力为50mbar，大氮800SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮800SCCM；恒温推进一段，时间300s，温度800℃，炉体压力为50mba，氧气200SCCM，大氮900SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮730SCCM；恒温推进二段，时间500s，温度800℃，炉体压力为50mba，大氮800SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮800SCCM；恒温推进三段，时间200s，温度800℃，炉体压力为50mba，氧气200SCCM，大氮900SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮730SCCM；变温扩散，时间300s，温度830℃，炉体压力为50mbar，大氮800SCCM，打开通源管路，源瓶压力500mba，小氮800SCCM；恒温推进，时间600s，温度830℃，炉体压力为50mbar，大氮1000SCCM，打开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺，其特征在于，包括以下步骤：将硅片导入石英舟，石英舟恒温常压导入已净化炉管；抽真空至炉体压力为50‑100mbar，对炉体分段扩散加热、恒温沉积、恒温分段推进加热；在50‑100mbar下，对炉体降温并退火；充氮恢复常压并导出石英舟。

【技术特征摘要】
1.一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺，其特征在于，包括以下步骤：将硅片导入石英舟，石英舟恒温常压导入已净化炉管；抽真空至炉体压力为50-100mbar，对炉体分段扩散加热、恒温沉积、恒温分段推进加热；在50-100mbar下，对炉体降温并退火；充氮恢复常压并导出石英舟。2.根据权利要求1所述的一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺，其特征在于，所述步骤（2）中，分段扩散加热包括恒温扩散、变温扩散。3.根据权利要求1所述的一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺，其特征在于，所述步骤（2）中，所述恒温分段推进加热包括3段恒温推进加热。4.根据权利要求2所述的一种低压环境下的高均匀性浅结扩散工艺，其特征在于，所述恒温温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：何一峰，赵庆国，吕文辉，姚春梅，汪燕萍，张宇辉，
申请(专利权)人：浙江贝盛光伏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33