一种制造太阳能电池的磷扩散方法技术

本发明专利技术公开了一种制造太阳能电池的磷扩散方法，其特征在于，包括如下步骤：（１）将待处理的单晶硅片在９００～９５０℃氮气气氛下进行退火处理２０～３０分钟；（２）将上述处理后的硅片在８５０～１０５０℃氯化氢气氛下进行氧化处理，使其表面生成厚度为１０至３０纳米的氧化层；（３）再在８５０～９００℃下通源磷扩散，使得表面方块电阻控制在４０～５０欧姆，结深０．２～１．０微米；（４）最后在７００～７５０℃氮气气氛下退火处理３０～６０分钟，完成单晶硅片的磷扩散处理。本发明专利技术可以采用纯度为４、５Ｎ的单晶硅作为制造太阳能电池的材料，因而，可以利用冶金硅等纯度较低的材料，极大地降低了材料成本，有利于单晶硅太阳能电池的普及应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造太阳能电池的扩散制结工艺，具体涉及一种制造太 阳能电池的磷扩散方法。
技术介绍
太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，使用太 阳能可有效减轻环境污染。大阳能光电利用是近些年来发展最快、最具活力 的研究领域之一。太阳能电池主要以半导体材料为基础制作，其工作原理是 光电材料吸收光能后发生光电子转换反应而产生电流，目前广泛采用的是硅 太阳能电池。硅太阳能电池又分为单晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池和多晶 硅太阳电池等。其中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。现有技术中，单晶硅大阳能电池的制造主要包括如下步骤去损伤层一制 绒一扩散制结一等离子刻蚀去边一去磷硅玻璃一减反射膜一丝网印刷一烧 结。其中，扩散制结(通常是磷扩散制结)是一个关键步骤，制结质量会影 响最终的光电转换效率。在工业化生产中，典型的结制备分为两步第一步 用氮气通过液态的POCl3，将所需的杂质用载流气体输运至高温半导体表面， 杂质扩散深度约几百个纳米；第二步是高温处理，使预沉积在表面的杂质原子继续向基体深处扩散，这样就形成了一个N+ZN层，这样的结构有利于后续电极的制备。这种发射区结构也可以用一步扩散法制得，但是需要增加一个腐蚀过程；快热法也可以用于上述制结步骤，可大大简化上述过程，但这种 工艺还只处于初期研究阶段。然而，上述扩散制结工艺都是建立在高质量单晶硅材料的基础上的， 一般 都要求硅材料的纯度在6N以上，而纯度越高，其材料成本也就越高，使得单 晶硅大阳能电池的价格居高不下，难以实现普及应用。同时，利用原料纯度 低的金属硅作为起始原料，经过熔融精炼、单向凝固精制等工序后，可得到 纯度为4N 5N的硅材料，如果进一步提纯以得到6N以上的高纯度硅，则会大大增加成本，还会降低硅的利用率。因此，开发一种直接利用4N 5N的低 纯度硅材料来制备具有较好的转换效率的单晶硅太阳能电池的磷扩散方法必 将具有很大的意义。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种制造太阳能电池的磷扩散工艺，以便可以采用较低 纯度的硅材料来制备太阳能电池。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是 一种制造太阳能电池的磷扩 散方法，包括如下步骤(1) 将待处理的单晶硅片在900 950'C氮气气氛下进行退火处理20 30 分钟；(2) 将上述处理后的硅片在850 1050'C氯化氢气氛下进行氧化处理，使 其表面生成厚度为IO至30纳米的氧化层；(3) 再在850 90(TC下通源磷扩散，使得表面方块电阻控制在40 50欧 姆，结深0. 2 1. 0微米；(4) 最后在700 750'C氮气气氛下退火处理30 60分钟，完成单晶硅片 的磷扩散处理。上述技术方案中，所述步骤(2)的氧化处理时间为20 30分钟。 所述步骤(3)的磷扩散时间为25 60分钟。在单晶硅片中，因杂质和杂质、缺陷与杂质之间的相互作用，重金属或微 缺陷在一定的温度下会发生迁移和再凝集。因而，通过退火可以使晶片中含 杂聚成纳米级的小团，从而降低复合中心密度，提高少子寿命。然而，传统 的方案中，退火处理通常需要进行4、 5个小时，其扩散温度是从低到高再到 低的，当用于处理纯度为4、 5N的单晶硅时，难以获得良好的除杂和制结效 果。本专利技术在退火和磷扩散之间加入了氯化氢气氛下的氧化处理，即采用含 氯氧化法制作了氧化层，因而，整个过程中，温度变化是从高到低再高再到 低呈梯度变化的，实际试验表明，采用上述方法后，获得了良好的效果。 由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点 本专利技术在通源磷扩散前后进行退火，使晶片中含杂聚成纳米级的小团，从而降低复合中心密度，提高少子寿命；并且在退火和磷扩散之间加入了氯化 氢气氛下的氧化处理步骤。经过上述处理，本专利技术可以采用纯度为4、 5N的 单晶硅作为制造太阳能电池的材料，因而，可以利用冶金硅等纯度较低的材 料，极大地降低了材料成本，有利于单晶硅太阳能电池的普及应用。具体实施方式下面结合实施例和对比例对本专利技术作进一步描述 实施例一将一组纯度为5N的硅片用如下磷扩散工艺处理步骤1,在95(TC氮气 气氛下保持20分钟；步骤2,在850'C氯化氢气氛下保持20分钟；步骤3， 在900'C通源磷扩散50分钟；步骤4，在750'C氮气气氛下保持30分钟。然 后采用常规工艺方法进一步处理，得到一组太阳能电池片。随机选取10片，在AM1.5，温度27'C条件下测定其短路电流Isc、开路 电压Voc、最大功率Pmax、填充因子FF和光电转换效率EF，结果如下表所序号Isc(A)Voc(mV)Pmax(W)FF(%)EF(%)14.46644610.521.7355963.64811.6811624.54678613.262.1755677.88214.6159434.53085613.222.0967678.30314.6423444.49747610.761.8569176.33214.1119754.38281607.122.0761169.78512.4976964.44712609.222.0578176.62913.972984.42516608.72.0991676.39613.8498684.43123608.152.0944477.89514.1291694.46954608.62.0944676.99414.09635104.50129612.252.1056276.40414.17161平均值4.469869610.182.03924275.026813.77691实施例二将另外一组纯度为5N的硅片用如下磷扩散工艺处理步骤1，在900°C 氮气气氛下保持25分钟；步骤2，在100(TC氯化氢气氛下保持25分钟；步骤3，在900'C通源磷扩散30分钟；步骤4,在70(TC氮气气氛下保持50分钟。 然后采用常规工艺方法进一步处理，得到一组太阳能电池片。随机选取10片，在AM1.5，温度27'C条件下测定其短路电流Isc、开路 电压Voc、最大功率Pmax、填充因子FF和光电转换效率EF，结果如下表所示序号Isc(A)Voc(mV)Pmax(W)FF(%)EF(%)14.35766609.142.0499277.22613.7967324.4196610.172.0970777.77314.1140934.39372607.992.0777577.7813.9840844.3689608.532.0678277.77813.9172354.37946608.452.0522477.01713.8123664.44184612.492.1383578.59914.3919174.40191608.811.7149463.99111.5420284.45567612.572.1002276.94714.1352694.42383613.462.1024777.47214.15045104.27499605.991.7835368.84712.00382平均值4.391758609.762.04453175.34313.5848实施例三将另外一组纯度为5N的硅片用如下磷扩散工艺处理步骤1，在920°C 氮气气氛下保持30分钟；步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造太阳能电池的磷扩散方法，其特征在于，包括如下步骤：（１）将待处理的单晶硅片在９００～９５０℃氮气气氛下进行退火处理２０～３０分钟；（２）将上述处理后的硅片在８５０～１０５０℃氯化氢气氛下进行氧化处理，使其表面生成厚度 为１０至３０纳米的氧化层；（３）再在８５０～９００℃下通源磷扩散，使得表面方块电阻控制在４０～５０欧姆，结深０．２～１．０微米；（４）最后在７００～７５０℃氮气气氛下退火处理３０～６０分钟，完成单晶硅片的磷扩散处理。

【技术特征摘要】
1.一种制造太阳能电池的磷扩散方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将待处理的单晶硅片在900～950℃氮气气氛下进行退火处理20～30分钟；(2)将上述处理后的硅片在850～1050℃氯化氢气氛下进行氧化处理，使其表面生成厚度为10至30纳米的氧化层；(3)再在850～900℃下通源磷扩散，使得表面方块电阻控制在40～50欧姆，结...

【专利技术属性】
技术研发人员：章灵军，左云翔，
申请(专利权)人：苏州阿特斯阳光电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]