P型单晶硅电池片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了P型单晶硅电池片及其制备方法。该制备方法包括对制绒后的硅片进行扩散形成N

【技术实现步骤摘要】
P型单晶硅电池片及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池领域，具体而言，涉及P型单晶硅电池片及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，光伏行业内主流P型PERC太阳能电池效率转换为23％左右，限制这一效率难以提升的关键，除了金属化接触方面，光学损失过大也是目前效率难以提升的重点之一。想要降低光学损失，在硅片表面制成一种微小织构化的绒面极为重要，即硅片表面织构化金字塔均值大小为500～900nm。但由于微小绒面过于密小，在扩散工序形成PN结时，现常规扩散工艺无法较好的匹配其小绒面，体现为表面磷浓度过低，方块电阻过大，最终影响到电池效率的提升。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出P型单晶硅电池片及其制备方法，以解决现有扩散工艺中当硅片表面微小绒面结构比表面积较大时磷原子无法较好的附着于硅片表面的问题。
[0004]本专利技术主要是基于专利技术人的以下发现提出的：
[0005]现有扩散工艺无法匹配微小绒面的主要原因及缺点为：由于微小绒面组织结构过于细小，其比表面积较正常绒面过大，现有扩散工艺中的磷原子无法较好的附着于硅片表面，表现为硅片表面的磷原子浓度过低，导致测试方块电阻过大，无法与后序工艺进行匹配。目前，有使用离子注入的方法在小绒面上进行磷注入加退火的方法来解决在微小绒面(金字塔均值大小500～900nm)上形成PN结困难的问题，但由于离子注入设备昂贵，设备运行极不稳定，维护成本过高，此类技术并不能被广泛使用。
[0006]为此，在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备P型单晶硅电池片的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括对制绒后的硅片进行扩散形成N
+
发射极，所述扩散工艺包括：
[0007](1)将硅片置于扩散炉内并升温进行氧化；
[0008](2)在第在第一温度区间下对氧化后的硅片进行至少一次的通源；
[0009](3)在第二温度下对通源后的硅片进行高温推进；
[0010](4)在第三温度下对高温推进后的硅片进行再次通源；
[0011](5)将再次通源后的硅片降温至出炉温度并对降温后的硅片进行又一次通源，
[0012]其中，所述第一温度区间的温度＜第二温度≤第三温度。
[0013]本专利技术上述实施例的制备P型单晶硅电池片的方法与现有扩散工艺相比多了一步通源步骤，即在进行高温推进后又进行了一次短暂的高温通源，之后在后续降温过程中同步完成掺杂元素的推进，不仅生产效率较高，而且得到的PN结均匀、平整且扩散层表面良好，有效解决了现有扩散工艺中硅片表面微小绒面结构比表面积较大时(如金字塔均值大小500～900nm)磷原子无法较好的附着于硅片表面的问题，能够使硅片N
+
发射极表面掺杂
浓度达到5～29
×
10
20
atom/cm3，且0.05微米深度的掺杂浓度为表面掺杂浓度的1/10以下。
[0014]另外，根据本专利技术上述实施例的制备P型单晶硅电池片的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述第三温度为860～890℃，所述再次通源的时间为30～60s。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述第二温度为830～840℃，所述高温推进时间为15～20min。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述一次以上的通源、所述高温推进、所述再次通源和所述又一次通源分别独立地在恒温和恒压下进行；和/或，利用保护气对再次通源后的硅片进行降温，降温过程中所述扩散炉内的压力为其它操作步骤中扩散炉内压力的2～5倍。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述保护气为氮气或惰性气体。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，在第一温度区间下对氧化后的硅片进行两次通源，该两次通源中，在先进行的通源温度不高于在后进行的通源温度。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述扩散工艺包括：(1)将硅片置于扩散炉内，升温至760～780℃，通入氧气1000～1500sccm，氧化时间为8～10min，炉内压力为40～100mbar；(2)在760～800℃下向扩散炉内通入第一通源气体进行至少一次的通源，第一通源气体包括：三氯氧磷气体500～1000sccm、保护气500～1000sccm、氧气400～600sccm，每次通源时间为2～4min，炉内压力为40～100mbar；(3)向扩散炉内通入保护气1000～1500sccm，于830～840℃下恒温保持15～20min，炉内压力为40～100mbar；(4)向扩散炉内通入第二通源气体进行再次通源，第二通源气体包括：三氯氧磷气体500～1000sccm、保护气500～1000sccm、氧气400～600sccm，通源时间为0.5～1min，温度为860～890℃，炉内压力为40～100mbar；(5)将扩散炉内降温至770～780℃，向扩散炉内通入第三通源气体进行又一次通源，第三通源气体包括：三氯氧磷气体800～1200sccm、保护气500～1000sccm、氧气600～800sccm，通源时间为7～9min，温度为770～780℃，炉内压力为40～100mbar。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述硅片为单晶硅，在所述制绒后的硅片上形成的微小绒面结构中，金字塔尺寸平均值为500～900nm。
[0022]根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种P型单晶硅电池片。根据本专利技术的实施例，该P型单晶硅电池片采用上述制备P型单晶硅电池片的方法制备得到。与现有技术相比，该单晶硅电池片的PN结均匀、平整且扩散层表面良好，具有N
+
发射极表面磷浓度较高，且在单晶硅电池片的深度方向形成有较好的磷浓度梯度的优点，具有更适宜的方阻平均值，对太阳能电池综合性能的提升更有利。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，在N
+
发射极表面的磷掺杂浓度为5～29
×
10
20
atom/cm3，且0.05μm深度的磷掺杂浓度不大于表面掺杂浓度的1/10。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，P型单晶硅电池片的方阻为200～270Ohm/sq。
[0025]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
[0027]图1是根据本专利技术一个实施例的制备P型单晶硅电池片的方法。
[0028]图2是根据本专利技术再一个实施例的制备P型单晶硅电池片的方法。
[0029]图3是根据本专利技术一个实施例的与图2对应的局部扩散工艺流程图。
[0030]图4是根据本专利技术实施例1的P型硅片制绒得到微小绒面结构的SEM图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备P型单晶硅电池片的方法，其特征在于，包括对制绒后的硅片进行扩散形成N
+
发射极，所述扩散工艺包括：(1)将硅片置于扩散炉内并升温进行氧化；(2)在第在第一温度区间下对氧化后的硅片进行至少一次的通源；(3)在第二温度下对通源后的硅片进行高温推进；(4)在第三温度下对高温推进后的硅片进行再次通源；(5)将再次通源后的硅片降温至出炉温度并对降温后的硅片进行又一次通源，其中，所述第一温度区间的温度＜第二温度≤第三温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三温度为860～890℃，所述再次通源的时间为30～60s。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二温度为830～840℃，所述高温推进的时间为15～20min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一次以上的通源、所述高温推进、所述再次通源和所述又一次通源分别独立地在恒温和恒压下进行；和/或，利用保护气对再次通源后的硅片进行降温，降温过程中所述扩散炉内的压力为其它操作步骤中扩散炉内压力的2～5倍，任选地，所述保护气为氮气或惰性气体。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一温度区间下对氧化后的硅片进行两次通源，该两次通源中，在先进行的通源温度不高于在后进行的通源温度。6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述扩散工艺包括：(1)将硅片置于扩散炉内，升温至760～780℃，通入氧气1000～1500sccm，氧化时间为8～10min，炉内压力为40～100mbar；(2)在760～800℃下向扩散炉内通入第一通源气体进行至少一次的通源，第一通源气体包括：三氯氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：万王超，豆维江，陈德超，仲春华，王建波，吕俊，
申请(专利权)人：西安隆基乐叶光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：