一種選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝的製作方法

2023-06-06 14:05:46

專利名稱：：一種選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於太陽能電池製造領域，具體涉及一種選擇性發射極太陽能電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝。
背景技術：
：單晶矽太陽電池規模化生產中廣泛使用了傳統的絲網印刷工藝，其主要生產流程是使用常規的管式擴散爐高溫擴散工藝製作發射極，然後在發射極上鍍一層減反射膜和印刷正面金屬電極，背接觸電極去完成光電轉換。傳統絲網印刷太陽電池製造過程中高溫擴散工藝是一步擴散，其發射極區域表面方塊電阻分布在40-50Q/口，這一電阻範圍意味著發射極區域有較高的接觸電阻和比較嚴重的死層問題。僅僅通過調整傳統一步擴散工藝的溫度，氣流量和反應時間是無法既解決死層問題(Deadlayer),同時又降低接觸電阻，因此傳統的擴散工藝限制了短路電流，開路電壓，填充因子和效率的提高。選擇性發射極結構是晶體矽太陽能電池生產工藝中實現高效率的方法之一。選擇性發射極結構有兩個特徵1)在電極柵線下及其附近形成高摻雜深擴散區；2)在其他區域形成低摻雜淺擴散區。這兩個特徵既解決了死層問題，又減少了矽片表面和金屬電極之間的接觸電阻。從而提高了開路電壓，短路電流，填充因子和效率。
發明內容本發明的目的在於提供一種選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝，通過該兩步擴散工藝可以使得發射極電極柵線區域和非電極柵線區域形成不同的摻雜濃度區，減少死層效應，降低接觸電阻，提高太陽能電池的開路電壓、短路電流和填充因子並獲得更高的光電轉換效率。本發明的目的通過以下技術方案予以實現一種選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝，其特徵在於，重擴散工藝應用在電極柵線下及其附近，使這些區域形成高慘雜深擴散區；輕擴散工藝應用在非電極柵線區域，使這些區域形成低摻雜淺擴散區；所述的重3擴散工藝和輕擴散工藝均包括以下步驟(1)進舟(Loading):把裝載矽片的石英舟推進擴散爐管中；(2)溫度穩定(Temperaturestable):使得擴散爐管內的溫度完全穩定；(3)擴散/再分布(Doping/Drivingin):把三氯氧磷通過小流量的氮氣帶入擴散爐管進行擴散；(4)退舟(Loading):把裝載擴散後的矽片的石英舟從擴散爐管中退出。對於重擴散工藝(1)進舟過程的時間控制在6-12分鐘，溫度設定在865-920攝氏度，這一溫度比傳統工藝一步擴散工藝溫度高，從而有更多的能量驅動更多的磷源進入矽片去獲得更低的表面方塊電阻;為了有利於擴散，氧氣需要被注入到擴散爐管內，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在15-20分鐘，溫度設定在865-920攝氏度；為了有利於擴散，氧氣需要被注入到管內，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程溫度設定在865-920攝氏度，為了達到重擴散的特點，特定流量的小流量氮氣需要被設定，氮氣流量大於25000立方釐米/分鐘；為了有利於擴散，氧氣需要被注入到擴散爐管內，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在6-12分鐘，溫度設定在865-920攝氏度。在這些電極柵線下的高攙雜區域，方塊電阻分布在15Q/口到25Q/口，這是為了降低與金屬電極接觸處的接觸電阻去獲得更好的印刷電極效果。對於輕擴散工藝(1)進舟過程的時間控制在6-12分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，這一溫度比傳統工藝中的一步擴散工藝溫度低從而減少磷源進入矽片，這一目的是為了獲得矽片表層高方塊電阻；為了有利於擴散，氧氣需要被注入到管內，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘,-(2)溫度穩定過程的時間控制在15-20分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度；為了有利於擴散，氧氣需要被注入到管內，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程的時間控制在60-85分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度；為了達到輕擴散的特點，特定流量的小流量氮氣需要被設定，氮氣流量大於30000立方釐米/分鐘；為了有利於擴散，氧氣需要被注入到管內，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在6-12分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度。在這些非電極柵線下的輕攙雜區域，方塊電阻高於50Q/口，這是為了降低死層效應帶來的負作用。選擇性發射極結構是晶體矽太陽電池製造工藝中實現高效率的方法之一。選擇性發射極結構有兩個特徵l)在電極柵線下及其附近形成高摻雜深擴散區；2)在非電極柵線區域形成低摻雜淺擴散區。本發明提供的重擴散和輕擴散兩步工藝可以實現這一要求。具體來說兩步擴散工藝是調整1)前後兩次擴散工藝的溫度，2)前後兩次擴散工藝的氣流量，3)前後兩次擴散工藝時間，以實現在矽片發射極不同區域中形成不同的摻雜濃度和擴散深度從而降低接觸電阻，死層效應和提高開路電壓，短路電流，填充因子和效率。具體實施例方式以下列舉具體實施例對本發明進行說明。需要指出的是，實施例只用於對本發明作進一步說明，不代表本發明的保護範圍，其他人根據本發明的提示做出的非本質的修改和調整，仍屬於本發明的保護範圍。實施例l本發明提供的選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散工藝應用在電極柵線下及其附近，使這些區域形成高摻雜深擴散區；輕擴散工藝應用在非電極柵線區域，使這些區域形成低摻雜淺擴散區；重擴散工藝和輕擴散工藝均包括以下步驟(1)進舟(Loading):把裝載矽片的石英舟推進擴散爐管中；(2)溫度穩定(Temperaturestable):使得擴散爐管內的溫度完全穩定；(3)擴散/再分布(Doping/Drivingin):把三氯氧磷通過小流量的氮氣帶入擴散爐管進行擴散；(4)退舟(Loading):把裝載擴散後的矽片的石英舟從擴散爐管中退出。5對於重擴散工藝(1)進舟過程的時間控制在6分鐘，溫度設定在865攝氏度，氧氣流量控制在890立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在15分鐘，溫度設定在865攝氏度，氧氣流量控制在890立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程溫度設定在865攝氏度，氮氣流量26000立方釐米/分鐘，氧氣流量控制在890立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在6分鐘，溫度設定在865攝氏度。對於輕擴散工藝-(1)進舟過程的時間控制在62分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氧氣流量控制在890立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在15分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氧氣流量控制在890立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程的時間控制在60分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氮氣流量32000立方釐米/分鐘，氧氣流量控制在890立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在6分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度。實施例2本發明提供的選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散工藝應用在電極柵線下及其附近，使這些區域形成高摻雜深擴散區；輕擴散工藝應用在非電極柵線區域，使這些區域形成低摻雜淺擴散區；重擴散工藝和輕擴散工藝均包括以下步驟(1)進舟(Loading):把裝載矽片的石英舟推進擴散爐管中；(2)溫度穩定(Temperaturestable):使得擴散爐管內的溫度完全穩定；(3)擴散/再分布(Doping/Drivingin):把三氯氧磷通過小流量的氮氣帶入擴散爐管進行擴散；(4)退舟(Loading):把裝載擴散後的矽片的石英舟從擴散爐管中退出。對於重擴散工藝(1)進舟過程的時間控制在10分鐘，溫度設定在900攝氏度，氧氣流量控制在1000立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在18分鐘，溫度設定在900攝氏度，氧氣流量控制在1000立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程溫度設定在900攝氏度，氮氣流量28000立方釐米/分鐘，氧氣流量控制在1000立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在IO分鐘，溫度設定在900攝氏度。對於輕擴散工藝(1)進舟過程的時間控制在IO分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氧氣流量控制在1000立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在18分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氧氣流量控制在1000立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程的時間控制在70分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氮氣流量35000立方釐米/分鐘，氧氣流量控制在1000立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在10分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度。實施例3本發明提供的選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散工藝應用在電極柵線下及其附近，使這些區域形成高摻雜深擴散區；輕擴散工藝應用在非電極柵線區域，使這些區域形成低摻雜淺擴散區；重擴散工藝和輕擴散工藝均包括以下步驟(1)進舟(Loading):把裝載矽片的石英舟推進擴散爐管中；(2)溫度穩定(Temperaturestable):使得擴散爐管內的溫度完全穩定；(3)擴散/再分布(Doping/Drivingin):把三氯氧磷通過小流量的氮氣帶入擴散爐管進行擴散；(4)退舟(Loading):把裝載擴散後的矽片的石英舟從擴散爐管中退出。對於重擴散工藝(1)進舟過程的時間控制在12分鐘，溫度設定在920攝氏度，氧氣流量控制在1200立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在20分鐘，溫度設定在920攝氏度，氧氣流量控制在1200立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程溫度設定在920攝氏度，氮氣流量30000立方釐米/分鐘，氧氣流量控制在1200立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在12分鐘，溫度設定在920攝氏度。對於輕擴散工藝(1)進舟過程的時間控制在12分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氧氣流量控制在1200立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在20分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氧氣流量控制在1200立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程的時間控制在85分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氮氣流量大於38000立方釐米/分鐘，氧氣流量控制在1200立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在12分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度。8權利要求1.一種選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝，其特徵在於，重擴散工藝應用在電極柵線下及其附近，使這些區域形成高摻雜深擴散區；輕擴散工藝應用在非電極柵線區域，使這些區域形成低摻雜淺擴散區；所述的重擴散工藝和輕擴散工藝均包括以下步驟(1)進舟把裝載矽片的石英舟推進擴散爐管中；(2)溫度穩定使得擴散爐管內的溫度完全穩定；(3)擴散/再分布把三氯氧磷通過小流量的氮氣帶入擴散爐管進行擴散；(4)退舟把裝載擴散後的矽片的石英舟從擴散爐管中退出。2.根據權利要求1所述的選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝，其特徵在於，對於重擴散工藝-(1)進舟過程的時間控制在6-12分鐘，溫度設定在865-920攝氏度，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在15-20分鐘，溫度設定在865-920攝氏度，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程溫度設定在865-920攝氏度，氮氣流量大於25000立方釐米/分鐘，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在6-12分鐘，溫度設定在865-920攝氏度。3.根據權利要求1或2所述的選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝，其特徵在於，對於輕擴散工藝(1)進舟過程的時間控制在6-12分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(2)溫度穩定過程的時間控制在15-20分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(3)擴散/再分布過程的時間控制在60-85分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度，氮氣流量大於30000立方釐米/分鐘，氧氣流量控制在890-1200立方釐米/分鐘；(4)退舟過程的時間控制在6-12分鐘，相對於重擴散的溫度，輕擴散溫度至少比其低25攝氏度。全文摘要本發明公開了一種選擇性發射極太陽電池製造過程中的重擴散和輕擴散工藝，重擴散工藝應用在電極柵線下及其附近，輕擴散工藝應用在非電極柵線區域，通過改變兩步擴散工藝的溫度，氣流量和工藝時間使得在電極柵線下及其附近形成高摻雜深擴散區，在非電極柵線區域形成低摻雜淺擴散區。本發明解決了傳統一步擴散工藝無法同時降低矽片表面接觸電阻和減少死層的問題，對晶體矽太陽能電池整體性能的提高有著重要的作用。文檔編號H01L31/18GK101494253SQ20091003742公開日2009年7月29日申請日期2009年2月26日優先權日2009年2月26日發明者周鵬宇,靜李申請人:晶澳(揚州)太陽能科技有限公司