CN105304753A - N型电池硼扩散工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种N型电池硼扩散工艺,包括以下步骤:(1)抽气:将清洗制绒后的硅片置于扩散炉炉管内,抽气至管内呈负压状态;(2)硼扩散沉积:将温度升至硼扩散沉积温度设定值后,通入氮气、硼源和氧气进行硼扩散沉积;(3)推阱:停止硼源和干氧的通入,继续通入氮气,将温度升至推阱温度设定值进行推阱;(4)取样:升压降温,取样,完成扩散过程。本发明的N型电池硼扩散工艺,能得到结深浅、方块电阻值为75Ω/□~85Ω/□和方阻均匀性较好的硼扩散pn结。
Description
技术领域
本发明属于晶体硅太阳能电池制造领域,尤其涉及一种N型电池硼扩散工艺。
背景技术
扩散炉在在太阳能光伏行业中主要用于太阳能电池pn结的制备,通过在高温条件下对半导体晶圆进行掺杂,即将元素磷、硼扩散入硅片,从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布,形成不同的电特性区域。目前传统的太阳能生产线主要采用P型硅片,通过磷扩散制备n型层,从而形成pn结,构成太阳电池的主体结构。
随着太阳能电池光电转换效率的要求越来越高,扩散工艺正向两方面发展。一是对磷扩散工艺进行改进,使P型太阳电池向浅结高方阻方向发展;二是对硼扩散工艺的探索,由于P型电池效率进一步提升的局限性,市场上已开始瞄向N型电池,未来以N型硅片为主的高效电池将极有可能成为光伏市场的主导产品。N型电池的制备需要对N型硅片进行硼掺杂工艺,以制备p型掺杂层,从而形成pn结。采用硼扩散制结是N型电池制备的关键步骤,然而N型电池pn结的制备化学反应比较复杂,不易控制,所以对扩散工艺的优化较困难。因此,如何提供一种在N型硅片制备合格的p+层的硼扩散工艺已成为N型电池制备亟待解决的关键问题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种能得到结深浅、方块电阻值为75Ω/□~85Ω/□和方阻均匀性较好的硼扩散pn结的N型电池硼扩散工艺。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种N型电池硼扩散工艺,包括以下步骤:
(1)抽气:将清洗制绒后的硅片置于扩散炉炉管内,并抽气至管内呈负压状态;
(2)硼扩散沉积:将温度升至硼扩散沉积温度设定值后,通入氮气、硼源和氧气进行硼扩散沉积;
(3)推阱:停止硼源和氧气的通入,继续通入氮气,将温度升至推阱温度设定值进行推阱;
(4)取样:升压降温,取样,完成扩散过程。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,所述步骤(1)中,抽气至管内压力为180mbar~220mbar。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,所述步骤(2)中,所述硼扩散沉积温度设定值为840℃~860℃,沉积时间为5min~7min。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,所述步骤(3)中,所述推阱温度设定值为910℃~930℃,所述推阱的时间为8min~10min。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,所述步骤(2)中,所述硼源为BBr3,所述氮气流量为2000sccm~3000sccm,所述硼源流量为600sccm~800sccm,所述氧气流量为1000sccm~1200sccm。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,所述步骤(3)中,通入氮气的流量为2000sccm~3000sccm。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,在步骤(1)和步骤(2)之间,还包括扩散前氧化。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,所述扩散前氧化的工艺参数为:氧化温度800℃~820℃,氧化时间500s~600s,氮气流量2000sccm~3000sccm,氧气流量1000sccm~1200sccm。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,在步骤(3)和步骤(4)之间,还包括扩散后氧化。
上述的N型电池硼扩散工艺,优选的,所述扩散后氧化的工艺参数为:氧化温度910℃~930℃,氧化时间400s~500s,氮气流量2000sccm~3000sccm,氧气流量1000sccm~1200sccm。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明的N型电池硼扩散工艺,在负压状态下对N型硅片进行硼扩散,扩散形成的pn结结深0.26μm~0.3μm左右,方块电阻75Ω/□~85Ω/□左右,方阻均匀性6%以内,完全符合太阳电池pn结结深与掺杂的要求,对应制备的N型单晶太阳电池效率>19%。
附图说明
图1为本发明实施例的N型电池硼扩散工艺流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1:
一种本发明的N型电池硼扩散工艺,如图1所示,包括以下步骤:
(1)清洗制绒:将N型单晶硅片进行清洗制绒处理,先通过清洗去除硅片表面机械损伤层,接着制备金字塔绒面,硅片表面损伤层单面去除6μm,所制备的金字塔绒面尺寸为3~4μm。
(2)放样:将清洗制绒的硅片置于扩散炉的炉管中,硅片垂直于石英舟放置,每管放入400片,完成样片的插片进管过程。
(3)加热抽真空:通入氮气,升温并抽气,通入氮气流量为5000sccm,抽气至180mbar,形成管内负压状态。
(4)扩散前氧化:待温度升至810℃时,氮气流量调整为2000sccm,通入干氧(干燥的氧气)进行扩散前氧化,干氧流量为1200sccm,氧化时间为600s。
(5)硼扩散:将温度升至840℃,温度稳定后,通入硼源BBr3,进行硼扩散沉积,氮气流量调整为2000sccm,硼源流量为600sccm,氧气流量调整为1000sccm,沉积7min。
(6)恒温推阱:停止硼源和干氧的通入,氮气流量调整为3000sccm,升温至910℃,待温度稳定后,进行恒温推阱,恒温推阱时间为10min;
(7)扩散后氧化:恒温推阱结束后,将氮气流量调整为2000sccm,并通入流量为1000sccm的干氧,进行扩散后氧化,氧化时间为500s;
(8)取样:通入氮气升压,并降温,待气压升至大气压且温度降为常温后取样,完成硼扩散。
通过测试发现,本实施例在N型单晶硅片上得到了较好的硼扩散pn结,结深在0.28μm左右,方块电阻80Ω/□左右,方阻均匀性5%以内,完全符合太阳电池pn结结深与掺杂的要求,将本实施例经硼扩散后的N型单晶硅片制备得到N型单晶太阳电池,所得的太阳电池效率19.158%(Voc=644.4mV,Isc=9.098A,FF=79.51)。
实施例2:
一种本发明的N型电池硼扩散工艺,如图1所示,包括以下步骤:
(1)清洗制绒:将N型单晶硅片进行清洗制绒处理,先通过清洗去除硅片表面机械损伤层,接着制备金字塔绒面,硅片表面损伤层单面去除8μm,所制备的金字塔绒面尺寸为4~6μm。
(2)放样:将清洗制绒的硅片置于扩散炉的炉管中,硅片垂直于石英舟放置,每管放入400片,完成样片的插片进管过程。
(3)加热抽真空:通入氮气,升温并抽气,通入氮气流量为5000sccm,抽气至200mbar,形成管内负压状态。
(4)扩散前氧化:待温度升至820℃时,氮气流量调整为2000sccm,通入干氧(干燥的氧气)进行扩散前氧化,氧气流量为1000sccm,氧化时间为500s。
(5)硼扩散:将温度升至860℃,温度稳定后,通入硼源BBr3,进行硼扩散沉积,氮气流量调整为3000sccm,硼源流量为800sccm,干氧流量调整为1200sccm,沉积6min。
(6)恒温推阱:停止硼源和干氧的通入,氮气流量调整为3000sccm,升温至930℃,待温度稳定后,进行恒温推阱,恒温推阱时间为8min;
(7)扩散后氧化:恒温推阱结束后,将氮气流量调整为3000sccm,并通入流量为1200sccm的干氧,进行扩散后氧化,氧化时间为400s;
(8)取样:通入氮气升压,并降温,待气压升至大气压且温度降为常温后取样,完成硼扩散。
通过测试发现,本实施例在N型单晶硅片上得到了较好的硼扩散pn结,结深在0.3μm左右,方块电阻78Ω/□左右,方阻均匀性4%以内,完全符合太阳电池pn结结深与掺杂的要求,将本实施例经硼扩散后的N型单晶硅片制备得到N型单晶太阳电池,所得的太阳电池效率为19.246%(Voc=644.3mV,Isc=9.056A,FF=80.274)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种N型电池硼扩散工艺,包括以下步骤:
(1)抽气:将清洗制绒后的硅片置于扩散炉炉管内,并抽气至管内呈负压状态;
(2)硼扩散沉积:将温度升至硼扩散沉积温度设定值后,通入氮气、硼源和氧气进行硼扩散沉积;
(3)推阱:停止硼源和氧气的通入,继续通入氮气,将温度升至推阱温度设定值进行推阱;
(4)取样:升压降温,取样,完成扩散过程。
2.根据权利要求1所述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,所述步骤(1)中,抽气至管内压力为180mbar~220mbar。
3.根据权利要求2所述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,所述步骤(2)中,所述硼扩散沉积温度设定值为840℃~860℃,沉积时间为5min~7min。
4.根据权利要求3所述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,所述步骤(3)中,所述推阱温度设定值为910℃~930℃,所述推阱的时间为8min~10min。
5.根据权利要求1~4任一项所述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,所述步骤(2)中,所述硼源为BBr3,所述氮气流量为2000sccm~3000sccm,所述硼源流量为600sccm~800sccm,所述氧气流量为1000sccm~1200sccm。
6.根据权利要求1~4任一项所述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,所述步骤(3)中,通入氮气的流量为2000sccm~3000sccm。
7.根据权利要求1~4任一项所述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,在步骤(1)和步骤(2)之间,还包括扩散前氧化。
8.根据权利要求7述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,所述扩散前氧化的工艺参数为:氧化温度800℃~820℃,氧化时间500s~600s,氮气流量2000sccm~3000sccm,氧气流量1000sccm~1200sccm。
9.根据权利要求1~4任一项所述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,在步骤(3)和步骤(4)之间,还包括扩散后氧化。
10.根据权利要求9述的N型电池硼扩散工艺,其特征在于,所述扩散后氧化的工艺参数为:氧化温度910℃~930℃,氧化时间400s~500s,氮气流量2000sccm~3000sccm,氧气流量1000sccm~1200sccm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160203 |