一種應用於晶矽太陽能電池的熱氧化工藝的製作方法

2023-08-12 20:57:41

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其是涉及一種應用於晶矽太陽能電池的熱氧化工藝。

背景技術：

傳統的晶矽電池製造工藝流程為：制絨→磷擴散→刻蝕→PECVD鍍膜→印刷燒結，該方法由於磷擴散限制，矽片表面參雜的N型區域，大量P原子出於非激活狀態(導致晶格變形缺陷)，且表面晶格懸掛鍵多，容易吸附雜質離子，產生缺陷能級及雜質能級，對電池片的開路電壓及短路電流造成負面影響。為解決這一問題，有人提出來熱氧化工藝，其工藝流程為：制絨→磷擴散→刻蝕→熱氧化→PECVD鍍膜→印刷燒結。該方法通過在高溫下，通入一定量的氧氣，在矽片表面製作一層薄薄的二氧化矽層，可以有效鈍化矽片表面晶格的懸掛鍵，同時高溫對非激活態的P原子有激活作用，即利用熱氧化的方法，矽片表層的晶格缺陷及懸掛鍵可以得到良好的修復。但是該熱氧化方法會引起表面摻雜溶度降低且雜質分布離散，限制晶矽電池轉化效率進一步提升。

因此，開發一種新的熱氧化方法在解決傳統P擴散工藝表層晶格缺陷多、懸掛鍵多的問題同時，又不會在熱氧化後產生新的問題即矽片表層摻雜溶度降低且雜質分布離散，顯得尤為重要。

技術實現要素：

本發明是為了解決現有技術的晶矽太陽能電池熱氧化工藝所存在的會引起表面摻雜溶度降低且雜質分布離散，限制晶矽電池轉化效率進一步提升的問題，提供了一種應用於晶矽太陽能電池的熱氧化工藝，本發明步驟簡單，可操作性強，能有效解決電池表層晶格缺陷、懸掛鍵多，矽片表層摻雜溶度降低且雜質分布離散，限制晶矽電池轉化效率提升的問題，具有較大的應用推廣價值。

為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

本發明的一種應用於晶矽太陽能電池的熱氧化工藝，包括以下步驟：

(1)將擴散、刻蝕、清洗後的矽片插入石英舟中後送入低壓擴散爐中，升溫至650～800℃，通入氮氣並控制爐管內氣體壓力為50～150mBar。

(2)通入氧氣、小氮、氮氣，控制爐內溫度650～800℃，通入時間50～200s，爐管內氣體壓力50～150mBar，小氮中磷源POCl3摩爾百分比濃度控制在2.5～3％。氮氣作為稀釋氣體，小氮為攜帶磷源(POCl3)的載氣。

(3)降溫出爐，測試方阻，控制方阻85～95Ω/□。

作為優選，步驟(1)中，氮氣通入量為5～10SLM。

作為優選，步驟(2)中，氧氣通入量為500～1000sccm，小氮通入量為50～200sccm，氮氣通入量為500～1000sccm。

作為優選，步驟(3)中，降溫至600～700℃，時間500～600s。

因此，本發明具有如下有益效果：本發明對熱源氧化步驟進行了改進優化，尤其是在熱氧化時通入少量的POCl3，通過磷源的再次注入擴散，不僅可以修復晶格缺陷、鈍化表面懸掛鍵，還可以完美解決常規熱氧化方法矽片表面參雜濃度過低的問題，增加矽片表面參雜量，有利於降低電池片銀矽接觸電阻及橫向傳導電阻，從而使電池片串聯電阻降低，提升轉化效率。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發明做進一步的描述。

實施例1

(1)將擴散、刻蝕、清洗後的矽片插入石英舟中後送入低壓擴散爐中，升溫至650℃，通入氮氣並控制爐管內氣體壓力為50mBar，氮氣通入量為5SLM；

(2)通入氧氣、小氮、氮氣，控制爐內溫度650℃，通入時間50s，爐管內氣體壓力50mBar，小氮中磷源POCl3摩爾百分比濃度控制在2.5％，其中氧氣通入量為500sccm，小氮通入量為50sccm，氮氣通入量為500sccm；

(3)降溫至600℃，，時間500s，出爐，測試方阻，控制方阻85Ω/□。

實施例2

(1)將擴散、刻蝕、清洗後的矽片插入石英舟中後送入低壓擴散爐中，升溫至700℃，通入氮氣並控制爐管內氣體壓力為100mBar，氮氣通入量為8SLM；

(2)通入氧氣、小氮、氮氣，控制爐內溫度700℃，通入時間100s，爐管內氣體壓力100mBar，小氮中磷源POCl3摩爾百分比濃度控制在2.7％，其中氧氣通入量為700sccm，小氮通入量為150sccm，氮氣通入量為700sccm；

(3)降溫至650℃，，時間550s，出爐，測試方阻，控制方阻90Ω/□。

實施例3

(1)將擴散、刻蝕、清洗後的矽片插入石英舟中後送入低壓擴散爐中，升溫至800℃，通入氮氣並控制爐管內氣體壓力為150mBar，氮氣通入量為10SLM；

(2)通入氧氣、小氮、氮氣，控制爐內溫度800℃，通入時間200s，爐管內氣體壓力150mBar，小氮中磷源POCl3摩爾百分比濃度控制在3％，其中氧氣通入量為500～1000sccm，小氮通入量為50～200sccm，氮氣通入量為1000sccm；

(3)降溫至700℃，，時間600s，出爐，測試方阻，控制方阻95Ω/□。

本發明對熱源氧化步驟進行了改進優化，尤其是在熱氧化時通入少量的POCl3，通過磷源的再次注入擴散，不僅可以修復晶格缺陷、鈍化表面懸掛鍵，還可以完美解決常規熱氧化方法矽片表面參雜濃度過低的問題，增加矽片表面參雜量，有利於降低電池片銀矽接觸電阻及橫向傳導電阻，從而使電池片串聯電阻降低，提升轉化效率，具有較大的應用推廣價值。

以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，並非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。