本发明专利技术公开了一种基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺，主要包括以下步骤：（1）进舟；（2）升温稳定；（3）第一步沉积；（4）第二步沉积；（5）推进；（6）吸杂；（7）低温再次推进；（8）降温退火出舟。本发明专利技术通过太阳能行业生产过程中多晶硅扩散工艺的创新来实现低少子寿命B类多晶硅片中金属离子的去除和硅片晶体结构的改善，提高地少子寿命B类片所产出的太阳能电池光电转换效率，使得此类硅片少子寿命平均值不低于12μs，并且使该类硅片生产的电池效率比使用产线正常工艺生所产生电池的电池效率高0.2%。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到多晶硅扩散工艺，特别是涉及到一种基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺。
技术介绍
铸造多晶硅因其较高的性价 比已成为太阳电池最重要的原材料。但与单晶硅相t匕，其具有较高密度的结构缺陷以及高含量的杂质含量，特别是Fe、Cu和Ni等重金属杂质，在禁带中部产生能级，起复合中心和陷阱作用，使少数载流子的寿命降低，从而导致太阳电池效率的降低。铸造多晶硅在生产过程中，由于铸造工艺过程的限制，整个硅锭的顶部和底部部分较硅锭其他部分具有更多的结构缺陷和更高含量的金属杂质，在硅片分选后，形成一类硅片体少子寿命小于I. S的B级品，行业内称该类硅片为低少子寿命B类片。此类硅片由于本身具有高密度的结构缺陷和高含量金属杂质而造成所产出的太阳能电池光电转换效率较低，一般情况下不能得到有效的利用。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于克服现在技术的不足，提供一种基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺，解决现有工艺铸造的多晶硅因为杂质含量过高，使得少数载流子的寿命降低，从而导致太阳电池效率的降低的缺点。多晶硅太阳电池在生产过程中主要包括制绒、扩散、边结刻蚀、镀减反膜及丝印等工艺过程，其中扩散作为PN制备工序，直接决定了太阳电池的光电作用，是太阳电池生产过程中的关键技术和核心内容。与此同时，由于磷扩散过程也具有一定杂质吸除的能力，其主要机理是利用磷原子与硅原子的结构差异将其扩散到硅片表面引起失配位错因而形成应力吸杂中心。所以，通过磷扩散工艺的创新和改进，来吸除低少子寿命B类硅片中的金属杂质的同时对其晶体结构进行改善，从而提高此类硅片的利用率，提高其产出的太阳能电池光电转换效率的研究是行业内重要的研究方向。本专利技术是通过以下技术方案来实现的基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺，包括以下步骤(1)进舟启动扩散炉，待炉管内温度达到780-800°C时，将待处理的硅片放入炉管内； (2)升温稳定关闭炉门后，将炉管内温度升温稳定在780-800°C,炉内气氛为氮气气氛，流量为5 15L/min ； (3)第一步沉积在780-800°C的温度下，向炉管内通入50(Tl000sccmN2携带的POCl3,时间为l(T20min，完成低温下恒定表面浓度扩散； (4)第二步沉积将炉管内温度升高到82(T835°C，在升温过程中持续通入500^1000sccmN2携带的POCl3,时间为l(T25min，完成变温下恒定表面浓度扩散；(5)推进将炉管内温度保持在82(T835°C下6 12min，此时停止磷源的通入，但通入50(Tl000sccm的O2，完成恒定磷源总量推进； (6)吸杂将炉管内温度降至80(T810°C，并保持20min，此时通入50(Tl000sccmN2携带 POCl3； (7)低温再次推进将炉管内温度降低至780-800°C，并保持4(T60min，此时通入10(T500sccm的O2，完成低温再次推进； (8)降温退火出舟将炉管内温度降至565-585°C，并保持60min后，进行低温退火过程，然后取出扩散硅片。步骤(I)中所述的待处理硅片放置在石英舟上，然后和石英舟一起进入炉管内。 所述的步骤(3)之前还有一个氧化步骤，即780_800°C的温度下，向炉管内通入02，时间为l(T20min，在硅片表面形成一层氧化膜，起到保护硅片表面和增加扩散均匀性的目的。上述的步骤(5)、步骤(6)和步骤(7)中的炉内氮气流量保持在6 10L/min。本专利技术的有益效果是从热力学和材料学研究出发，利用杂质原子与硅原子的结构差异，通过高浓度磷扩散，在硅片表面形成适配位错，进而形成强有力的应力吸杂中心。同时，高浓度磷扩散还会同时产生费米能级效应和增加固溶度效应，从而实现对硅片中杂质的吸除作用；其次，通过改变扩散工艺的温度曲线，使得多晶硅片在扩散工艺过程中经历梯度温度变化，从而实现多晶硅片的类似退火过程，使晶界、位错或其他的晶体微结构缺陷得到相应改善，达到进一步提高硅片质量的目的；最后，在综合考虑磷扩散浓度及扩散速度情况下，通过计算某种类金属杂质在某恒定温度下的扩散速度和扩散长度，与前述高浓度磷吸杂作用结合，对工艺温度和时间进行优化和改善，从而实现针对某种金属离子的高效吸杂作用，同时保证生产太阳电池所要求的方阻值。具体的优点是(1)对少子寿命B类硅片实现大规模利用和生产；(2)扩散后，此类硅片少子寿命平均值不低于12 y s ;(3)扩散后，此类硅片中Fe杂质含量减少；(4)通过使用研究所得扩散工艺，使该类硅片生产的电池效率比使用产线正常工艺生所产生电池的电池效率高0. 2%。附图说明图I为裸硅片的Fe-B对检测 图2为本专利技术低温吸杂后硅片的Fe-B对检测图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明 实施例I 基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺，包括以下步骤 (1)进舟启动扩散炉，待炉管内温度达到780°C时，将待处理的硅片放置在石英舟上，然后将石英舟缓缓放入炉管内； (2)升温稳定关闭炉门后，将炉管内温度升温稳定在780°C，炉内气氛为氮气气氛，流量为 5L/min ； (3)氧化在780°C的温度下，向炉管内通入02，时间为20min，在硅片表面形成一层氧化膜，起到保护硅片表面和增加扩散均匀性的目的；(4)第一步沉积在780°C的温度下，向炉管内通入1000sCCmN2携带的POCl3,时间为IOmin,完成低温下恒定表面浓度扩散； (5)第二步沉积将炉管内温度升高到820°C，在升温过程中持续通入800sCCmN2携带的POCl3,时间为25min，完 成变温下恒定表面浓度扩散； (6)推进将炉管内温度保持在820°C下12min，此时停止磷源的通入，但通入500sccm的O2,完成恒定磷源总量推进,炉内氮气流量保持在6L/min ； (7)吸杂将炉管内温度降至810°C，并保持20min，此时通入500sccmN2携带POCl3，炉内氮气流量保持在6L/min ； (8)低温再次推进将炉管内温度降低至780°C，并保持60min，此时通入200sCCm的02，炉内氮气流量保持在6L/min，完成低温再次推进； (9)降温退火出舟将炉管内温度降至565°C，并保持60min后，进行低温退火过程，然后取出扩散娃片。实施例2 基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺，包括以下步骤 (1)进舟启动扩散炉，待炉管内温度达到800°C时，将待处理的硅片放置在石英舟上，然后将石英舟缓缓放入炉管内； (2)升温稳定关闭炉门后，将炉管内温度升温稳定在800°C，炉内气氛为氮气气氛，流量为 15L/min ； (3)氧化在800°C的温度下，向炉管内通入02，时间为lOmin，在硅片表面形成一层氧化膜，起到保护硅片表面和增加扩散均匀性的目的； (4)第一步沉积在800°C的温度下，向炉管内通入800sCCmN2携带的POCl3,时间为IOmin,完成低温下恒定表面浓度扩散； (5)第二步沉积将炉管内温度升高到835°C，在升温过程中持续通入500sCCmN2携带的POCl3,时间为lOmin，完成变温下恒定表面浓度扩散； (6)推进将炉管内温度保本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于多晶硅中金属杂质去除的低温磷吸杂扩散工艺，其特征在于包括以下步骤 (1)进舟启动扩散炉，待炉管内温度达到780-800°C时，将待处理的硅片放入炉管内； (2)升温稳定关闭炉门后，将炉管内温度升温稳定在780-800°C,炉内气氛为氮气气氛，流量为5 15L/min ； (3)第一步沉积在780-800°C的温度下，向炉管内通入50(Tl000sccmN2携带的POCl3,时间为l(T20min，完成低温下恒定表面浓度扩散； (4)第二步沉积将炉管内温度升高到82(T835°C，在升温过程中持续通入500^1000sccmN2携带的POCl3,时间为l(T25min，完成变温下恒定表面浓度扩散； (5)推进将炉管内温度保持在82(T835°C下6 12min，此时停止磷源的通入，但通入50(Tl000sccm的O2，完成恒定磷源总量推进； (6)吸杂将炉管内温度降至80(T810°C，并保持20min，此时通入50(Tl00...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜丽丽，路忠林，盛雯婷，张凤鸣，
申请(专利权)人：天威新能源控股有限公司，保定天威集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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