晶体硅太阳电池ＰＮ结的制备方法技术

本发明专利技术公开一种晶体硅太阳电池ＰＮ结的制备方法，其制备过程为：取硅片置于石英舟内，且石英舟内每槽仅插入一片硅片，然后将石英舟置于扩散炉碳化硅悬臂桨上，进舟，进舟时采用分三段进舟的方式，当扩散炉的炉门完全封紧后，向扩散炉内通入其流量值为１～３０ｍｌ／ｍｉｎ的氮气，并维持温度为７００℃～９００℃；再分两步同时通入三氯氧磷杂质源气体和氧气，然后关闭三氯氧磷气体和氧气的阀门；通入流量值为１～３０ｍｌ／ｍｉｎ的氮气；然后出舟，出舟时设定步进电机的转速在２５０～９９９ｍｍ／ｍｉｎ。采用本发明专利技术双面扩散制备的ＰＮ结的晶体硅太阳电池在开路电压Ｖｏｃ、短路电流Ｉｓｃ、电池的短波响应等产品质量方面得到明显提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶体硅太阳电池领域，具体涉及晶体硅太阳电池PN结的制备方法。
技术介绍
太阳能是一种洁净、无污染且可以循环利用的可再生能源，把太阳能转换为电能是 有效利用太阳能的一项重要技术。自1839年Bequeral首先发现光伏效应到1954年贝 尔实验室开发出效率为4. 5%的单晶硅太阳电池，直到现在该市场仍然以每年36%左右的 速度在增长，目前，太阳电池已经完成第一代晶体硅电池研究，正处于第二代薄膜电池 研究高峰，并向第三代高效率电池研究努力。而作为现今占据太阳电池绝大部分市场的 晶体硅太阳电池，其制备技术一直代表着整个太阳电池工业的制备技术水平。最近几年里，无论是在降低生产成本方面，还是在提升电池转换效率方面，晶体硅 太阳电池的制备工艺都取得飞速的发展。晶体硅太阳电池是一种用晶体硅材料制成的太 阳电池，大致分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池两种，这两种电池在很多
都有着广泛的应用，如人造卫星、太阳能热水器、通信通讯等领域。其中晶体硅太阳电池的核心结构PN结的制备也多有研究，采用不同的掺杂工艺， 将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面形成的空间电 荷区就叫做PN结。目前，关于PN结的制备方法主要有合金法、扩散法、离子注入法 和外延生长法。现有技术在晶体硅太阳电池的生产中，几乎所有厂家都采用单面扩散的方法制备PN 结。如中国专利CN1206743C公开的《一种晶体硅太阳电池的制备方法》，其中PN结的 制备就是采用的单面扩散的方法，这种制PN结的方法存在一些不足，主要为扩散完成 后的方块电阻不够均匀，扩散时磷吸杂不够全面彻底，表面存在大量死层，使得最终产 品的开路电压Voc、短路电流Isc、电池的短波响应等产品质量方面受到影响；又由于 这种制备PN结的方法是单面扩散即一面扩散而另一面不扩散，在应用到后续的加工工 艺中，常常会出现错把未扩散的一面当做扩散面来加工的问题，致使做出来的电池片成 为废品，无法弥补，使得之前的制备工序全部作废，造成了劳动力、时间和能耗等的大 量浪费，增加了制作成本，延误了客户订单时间，降低了企业竞争力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述不足，提供一种方块电阻均匀，扩散时磷 吸杂全面彻底的晶体硅太阳电池PN结的制备方法，该方法避免了由于单面扩散法制备的PN结后续工序正反面弄混的问题，如果操作失误，则扩散的一面破坏则另一面还可 以继续使用，节约了成本。本专利技术的技术方案是这样实现的，本专利技术的晶体硅太阳电池PN结的制备方法，其制 备过程为(1)取硅片置于石英舟内，且石英舟内每槽仅插入一片硅片，然后将石英舟 置于扩散炉碳化硅悬臂桨上，然后进舟，进舟时采用分段进舟的方式，第一段设定步进 电机的转速为250 999隱/min，运行时间1 3 min;第二段设定步进电机的转速为 250 999誦/min，运行时间1 3min;第三段设定步进电机的转速在250 999 mm/min， 运行时间1 3 min;(2) 当扩散炉的炉门完全封紧后，向扩散炉内通入氮气5 10min且设定氮气流量 值在1 30 L /min，并恒温700。C 900。C;(3) 然后分两步向扩散炉内同时通入三氯氧磷杂质源气体和氧气，源温为2CTC， 第一步同时通入1 10min三氯氧磷气体和氧气，设定三氯氧磷气体流量值在1 30 L /min，设定氧气流量值在1 10 L /min;第二步同时通入1 30min三氯氧磷气体和氧 气，源温为2(TC，设定三氯氧磷气体流量值在1 30L/min，设定氧气流量值在1 10 L /min;(4) 关闭三氯氧磷气体和氧气的阀门，然后通入氮气0 10min，设定氮气流量值 为1 30 L /min;(5) 出舟，出舟时设定步进电机的转速在250 999 mm/min;(6) 扩散完毕，卸舟，取出硅片，即得双面扩散的硅片。上述步骤(1)中第一段设定歩进电机的转速为250 450mm/min;第二段设定步进 电机的转速为750 900 mm/min;第三段设定步进电机的转速在250 350鹏/min。上述步骤(2)中氮气流量值为10 20 L /min，炉内温度为800 900°C。上述步骤(3)中第一步设定三氯氧磷气体流量值在9 15L/min;第二步设定三氯 氧磷气体流量值在9 15 L/min。上述步骤(4)中设定氮气流量值为20 30 L/min。上述步骤(5)中设定步进电机的转速在250 500 mm/min。 本专利技术的优点和有益效果是1. 本专利技术采用双面扩散的方法制备PN结，所得的方块电阻均匀，扩散时磷吸杂全面彻底，且不会出现由于单面扩散导致的晶体硅电池后续工序正反面弄混的问题，降低了 产品的次品率和制作成本，提升了企业竞争力。2. 本专利技术采用双面扩散的方法制备PN结，使得制备出的最终产品--晶体硅太阳电 池在开路电压Voc、短路电流Isc、电池的短波响应(现在在整个太阳能行业中125*125 单晶硅片的Voc在615mV左右、Isc在5200mA左右，而本专利技术采用双面扩散的方法后 Voc —般会提高10~15mV左右、Isc —般会提高100~200mA左右)等产品质量方面得到提高。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术不仅局限于以下实施例实施例1(1) 取硅片置于石英舟内，且石英舟内每槽仅插入一片硅片，将石英舟置于扩散炉 碳化硅悬臂浆上，然后进舟，进舟时采用分段进舟的方式，第一段设定步进电机的转 速为400 mm/min，运行时间2min;第二段设定步进电机的转速为800mm/min，运行时 间lmin;第三段设定歩进电机的转速在250國/min，运行时间1 min;(2) 当扩散炉的炉门完全封紧后，向扩散炉内通入氮气10min并设定氮气流量值 在18ml/min，恒温830。C;(3) 然后分两步同时通入三氯氧磷杂质源气体(源温2(TC)和氧气，第一步同时 通入10min三氯氧磷气体和氧气，设定三氯氧磷气体流量值在10L/min，设定氧气流量 值在2 L /m丄n;第二步同时通入15min三氯氧磷气体(源温20'C)和氧气，设定三氯 氧磷气体流量值在13 L /min,设定氧气流量值在2 L /min;(4) 关闭三氯氧磷气体和氧气的阀门，通入氮气2 min，设定氮气流量值为25 L(5) 出舟，出舟时设定步进电机的转速在250 mm/min;(6) 扩散完毕，卸舟，取出硅片。 实施例2(1) 取硅片置于石英舟内，且石英舟内每槽仅插入一片硅片，将石英舟置于扩散炉 碳化硅悬臂浆上，然后进舟，进舟时采用分段进舟的方式，第一段设定步进电机的转 速为500 mm/min，运行时间lmin;第二段设定步进电机的转速为900mm/min，运行时 间lmin;第三段设定歩进电机的转速在450mm/min，运行时间1 niin;(2) 当扩散炉的炉门完全封紧后，向扩散炉内通入氮气5min并设定氮气流量值在 30 L /min,恒温750°C;(3) 然后分两步同时通入三氯氧磷杂质源气体(源温2(TC)和氧气，第一步同时 通入10min三氯氧磷气体和氧气，设定三氯氧磷气体流量值在25 L /min，设定氧气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅太阳电池ＰＮ结的制备方法，其特征在于其制备过程为：　（１）取硅片置于石英舟内，且石英舟内每槽仅插入一片硅片，然后将石英舟置于扩散炉碳化硅悬臂桨上，然后进舟，进舟时采用分段进舟的方式，第一段设定步进电机的转速为２５０～９９９ｍｍ／ｍｉｎ，运行时间１～３ｍｉｎ；第二段设定步进电机的转速为２５０～９９９ｍｍ／ｍｉｎ，运行时间１～３ｍｉｎ；第三段设定步进电机的转速在２５０～９９９ｍｍ／ｍｉｎ，运行时间１～３ｍｉｎ；　（２）当扩散炉的炉门完全封紧后，向扩散炉内通入氮气，设定氮气流量值在１～３０Ｌ／ｍｉｎ，通入时间５～１０ｍｉｎ，炉内温度７００℃～９００℃；　（３）然后分两步向扩散炉内同时通入三氯氧磷杂质源气体和氧气，源温为２０℃，第一步同时通入１～１０ｍｉｎ三氯氧磷气体和氧气，设定三氯氧磷气体流量值在１～３０Ｌ／ｍｉｎ，设定氧气流量值在１～１０Ｌ／ｍｉｎ；第二步同时通入１～３０ｍｉｎ三氯氧磷气体和氧气，源温为２０℃，设定三氯氧磷气体流量值在１～３０Ｌ／ｍｉｎ，设定氧气流量值在１～１０Ｌ／ｍｉｎ；　（４）关闭三氯氧磷气体和氧气的阀门，然后通入氮气０～１０ｍｉｎ，设定氮气流量值为１～３０Ｌ／ｍｉｎ；　（５）出舟，出舟时设定步进电机的转速在２５０～９９９ｍｍ／ｍｉｎ；　（６）扩散完毕，卸舟，取出硅片，即得双面扩散的硅片。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷海亭，李华维，陈斌，黄岳文，徐晓群，孙励斌，唐则祁，甘旭，胡宏勋，
申请(专利权)人：宁波尤利卡太阳能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]