一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，在舟中装载硅片，在进舟升温之后，将炉管内压力控制在300～760torr，升温，待温度稳定在400‑450℃后通入氧气，进行一次SiO

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法
本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法。
技术介绍
高效率、低成本是太阳能电池研究最重要的两个方向。对于晶体硅太阳能电池来说，随着晶体硅制造技术的提升，基体硅片的体载流子寿命不断提高，已经不再是制约电池效率提升的关键因素。而电池表面的钝化对转换效率的影响越来越明显。太阳能电池的生产过程中，基体硅片的成本占整个生产成本的比例最高，为降低生产成本，尽快实现光伏电价“平价上网”，提高市场竞争力，硅片薄化是必然的趋势，随之产生的问题就是电池表面复合严重。这就为太阳能电池表面钝化技术提出了挑战，为了在硅片薄化的过程中仍然保持电池的高转化效率，对晶体硅太阳能电池表面钝化技术的研究是必不可少的。因此，无论是提高太阳能电池的转换效率，还是降低太阳能电池的生产成本，对于晶体硅太阳能电池表面钝化技术的研究都必不可少。隧穿氧化层钝化接触技术(TunnelOxidePassivated)由德国FraunhoferISE研究所发布，其结构由一层超薄的氧化层和重掺杂的多晶硅层组成，可以实现载流子的选择性通过，多子可以穿透这两层钝化层，而少子则被阻挡，可以实现电池整面的钝化接触，提高电池的转换效率。基于TOPCon结构的电池，Fraunhofer在4cm2的FZ硅片上获得了25.7％的转换效率。基于量产化HBC电池效率达到25％以上，电池开路电压达到720mV以上。但实际制造生产中，很难制造出具备高均匀性、高质量的超薄氧化层，均匀性较差的隧穿氧化层，会大幅降低太阳能电池的隧穿效应，因此生产出高均匀性的超薄氧化层时非常必要的。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，包括以下步骤：(1)将完成表面抛光的硅片装入舟中，将舟推入内部温度为400-450℃的氧化装置中，抽真空，控制压力为300～760torr；(2)温度稳定在400-450℃，通入O2，进行第一次SiO2生长；(3)步骤(2)完成后，抽真空，使氧化装置内压力小于1000mtorr；(4)控温稳定后通入O2，进行第二次SiO2生长，控温范围为500～600℃；(5)氧化完成后，打开真空泵，使氧化装置氛围为100mtorr以下低压状态；(6)降温，破真空后将舟从氧化装置中取出；(7)将硅片从舟上取下。进一步地，步骤(1)中，控制压力为500-760torr。进一步地，步骤(2)中，控制压力为300～760torr，通入O2流量范围为5-30slm，时间为5～30分钟。进一步地，步骤(2)中，控制压力为450～650torr，通入O2流量范围为10-20slm，时间为10～20分钟。进一步地，步骤(3)中，使氧化装置内压力小于100mtorr。进一步地，步骤(4)中，通入O2流量范围为5-30slm，保持时间2～30分钟。进一步地，步骤(4)中，控温范围为500-550℃。进一步地，步骤(4)中，通入O2流量范围为10-20slm，保持时间为3～10分钟。进一步地，步骤(6)中，温度降至400～570℃，破真空后将舟从氧化装置中取出。进一步地，步骤(6)中，温度降低至450-500℃，破真空后将舟从氧化装置中取出。进一步地，单管舟载片数量范围800～2800片。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在舟中装载硅片，在进舟升温之后，将炉管内压力控制在300～760torr，升温，待温度稳定在400-450℃后通入氧气，进行一次SiO2生长，然后打开真空泵将炉管抽真空至1000mtorr以下，再升温至500-600℃稳定后，再次通入氧气，进行第二次SiO2生长，然后进行降温，出舟完成本专利技术的氧化工艺。本专利技术的制备方法能够克服现有技术中SiO2生长过快，且不均匀问题。本专利技术中，根据氧化层生长规律，进行多次SiO2生长，且分别在不同的低温环境下生长，显著提升了SiO2厚度的均匀性。(2)本专利技术使用低压低温生长方式，进一步控制了太阳能电池超薄氧化隧穿层的杂质污染，低压下显著控制了炉管内的颗粒污染，大幅提升了高质量的隧穿钝化层的生长。(3)本专利技术使用低压低温氧化方法，先在450℃以下低温状态进行初始自然氧化层的致密过程。对硅真实表面只有左右的自然氧化层，自然氧化层内表面处硅原子与体内原子组成共价键，同时又与自然氧化层中的氧或硅原子相邻。当氧原子具有一定动能撞击自然氧化层外表面时，即被自然氧化层中的游离硅所俘获，这一物理过程是自然氧化层的致密过程。这一致密过程温度较低，氧原子动能不足以继续与底层Si表面结合，在充足的时间下可以保证硅片表面自然氧化层完成致密生长。均一致密的自然氧化层时形成优良钝化隧穿层的关键前提条件。氧化温度>500℃时，氧离子和空穴穿透致密层到达硅界面生长出氧化介质层。随着氧化层不断增厚，氧原子穿透几率呈指数规律下降，当氧原子向内扩散和与氧原子从氧化层里向外扩散达到动态平衡时，氧化层的生长就进人饱和态。因此第二次氧化控制在500-600℃，这样可以精确、有效控制所需氧化层的厚度，同时在所需温度下达到饱和状态，饱和状态的氧化层生长具有较好的生长一致性，其O原子动能达到温度下的平衡状态，保证了该温度下SiO2生长均匀性。均匀的氧化层是良好的TOPCon太阳能电池隧穿氧化钝化层，优良的钝化层可以大幅提升电池的少子寿命，提升电池开路电压和填充因子。(4)本专利技术提供一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，尤其适用于在N型太阳电池中作为隧穿氧化钝化层，有利于高质量N型光伏电池的快速推广。附图说明图1是常规制备太阳能电池氧化层的方法流程图。图2为本专利技术制备太阳能电池氧化层的方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的技术方案做进一步详细说明，应当指出的是，具体实施方式只是对本专利技术的详细说明，不应视为对本专利技术的限定。实施例1如图2所示，本专利技术提供一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，包括以下步骤：(1)将完成表面抛光的硅片装入石英舟中，将石英舟推入内部温度为410℃的氧化炉石英管中，然后打开真空泵抽真空，使炉管真空氛围在600torr低压状态；(2)将温度稳定至440℃，通入20slm(L/min)的O2气体，保持15min，进行第一次SiO2生长；(3)步骤(2)完成后，打开真空泵，使炉管氛围为100mtorr低压状态；(4)升温至550℃，稳定后通入15slm(L/min)的O2气体，保持5min，进行第二次SiO2生长；(5)氧化完成后，打开真空泵，使炉管氛围为100mtorr低压状态；(6)降温出舟：将温度降至450℃，破真空后将石英舟从氧化炉石英管中取出；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，其特征是，包括以下步骤：/n(1)将完成表面抛光的硅片装入舟中，将舟推入内部温度为400-450℃的氧化装置中，抽真空，控制压力为300～760torr；/n(2)温度稳定在400-450℃，通入O

【技术特征摘要】
1.一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将完成表面抛光的硅片装入舟中，将舟推入内部温度为400-450℃的氧化装置中，抽真空，控制压力为300～760torr；
(2)温度稳定在400-450℃，通入O2，进行第一次SiO2生长；
(3)步骤(2)完成后，抽真空，使氧化装置内压力小于1000mtorr；
(4)控温稳定后通入O2，进行第二次SiO2生长，控温范围为500～600℃；
(5)氧化完成后，打开真空泵，使氧化装置氛围为100mtorr以下低压状态；
(6)降温，破真空后将舟从氧化装置中取出；
(7)将硅片从舟上取下。


2.根据权利要求1所述的一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，其特征是，步骤(1)中，控制压力为500-760torr。


3.根据权利要求1所述的一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，其特征是，步骤(2)中，控制压力为300～760torr，通入O2流量范围为5-30slm，时间为5～30分钟。


4.根据权利要求3所述的一种用于制备高均匀性的超薄氧化层的方法，其特征是，步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧文凯，
申请(专利权)人：普乐新能源科技徐州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32