專利名稱：一種pn結(jié)的擴散方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池片的生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及ー種PN結(jié)的擴散方法。
背景技術(shù)：
近年來，太陽能電池片生產(chǎn)技術(shù)不斷進步，生產(chǎn)成本不斷降低，轉(zhuǎn)換效率不斷提高，使得光伏發(fā)電的應(yīng)用日益普及并迅猛發(fā)展，逐漸成為電カ供應(yīng)的重要來源。太陽能電池片可以在陽光的照射下，把光能轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)光伏發(fā)電。太陽能電池片的生產(chǎn)エ藝比較復(fù)雜，簡單說來，目前的太陽能電池片的生產(chǎn)過程主要包括制絨、擴散、刻蝕、鍍膜、印刷和燒結(jié)等。而PN結(jié)是太陽能電池片的心臟，也是電池質(zhì)量好壞的關(guān)鍵之一，因此，擴散是制作太陽能電池片的ー個重要環(huán)節(jié)。 目前采用較多的擴散方法為沉積加推進的兩步擴散方法。兩步擴散是指在一定溫度下通入磷源，通過控制エ藝時間及其摻雜源的流量、濃度來控制摻雜引入雜質(zhì)的總量；接下來在不通雜質(zhì)源的情況下進行推迸，目的是獲得一定的PN結(jié)結(jié)深和雜質(zhì)濃度分布，從而完成PN結(jié)的制備。兩步擴散エ藝擴散出的娃片的方塊電阻一般為55-65歐姆/平方左右。擴散時，磷原子在硅片內(nèi)部的濃度呈階梯分布，硅片表面的濃度較高，超過磷原子在硅片上的最大固溶度，于是就會有部分磷原子析出，不能作為施主雜質(zhì)提供電子，反而會因為晶格失配、位錯，成為復(fù)合中心，少子壽命極低。過高的表面雜質(zhì)濃度會造成“死層”，“死層”中存在著大量的填隙原子、位錯和缺陷，少子壽命遠低于1ns，在“死層”中發(fā)出的光生載流子都無謂地復(fù)合掉，導(dǎo)致效率下降。因此如何降低硅片表面雜質(zhì)濃度，減少缺陷，提高電池片的轉(zhuǎn)換效率，成為現(xiàn)在太陽能電池片生產(chǎn)エ藝中的ー項重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供ー種PN結(jié)的擴散方法,該擴散方法可以降低娃片表面雜質(zhì)濃度，減少缺陷，進而提高電池片的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明提供如下技術(shù)方案ー種PN結(jié)的擴散方法，包括在硅片表面形成氧化層；提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層向所述硅片內(nèi)部進行擴散。優(yōu)選的，所述氧化層的厚度為20nnT50nm。優(yōu)選的，所述在ー硅片表面上形成氧化層的過程，具體包括將所述硅片置于擴散爐的爐管內(nèi)，并使所述擴散爐升溫至800°C、00°C ；按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣，并持續(xù)5mirTl0min，在所述硅片表面形成氧化層。
優(yōu)選的，所述氧化層為氧化硅層。優(yōu)選的，所述氧氣的流量為1500sccnT2000sccm。優(yōu)選的，所述氧氣為電子級純度的氧氣。優(yōu)選的，所述提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層在所述硅片內(nèi)進行擴散的過程，具體包括使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800°C、00°C，按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣和攜帶有三氯化磷的氮氣，在 所述氧化層的表面上沉積磷，持續(xù)10mirT20min ；使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800°C、00°C，按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣，通過氧氣促進磷原子的擴散，持續(xù)5mirTl()min ；使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800°C ^900°C，保持10mirTl5min，使磷原子向硅片內(nèi)
部進行擴散。優(yōu)選的，所述按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣和攜帯有三氯化磷的氮氣的過程中，所述氮氣的流量為500sccnT2000sccm,所述氧氣的流量為300sccnTl000sccm。優(yōu)選的，所述按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣的過程中，所述氧氣的流量為 1500sccm 2000sccm。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所提供的PN結(jié)的擴散方法，首先在硅片表面形成氧化層；然后提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層向所述硅片內(nèi)部進行擴散。如此磷原子透過氧化層向硅片內(nèi)部擴散的的擴散方法，可以降低硅片表面雜質(zhì)濃度，減少高濃度淺結(jié)磷擴散對硅片表面帶來的晶格損傷，進而提高電池片的轉(zhuǎn)換效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例所提供的ー種PN結(jié)的擴散方法的示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所提供的ー種PN結(jié)的擴散方法步驟S2的示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例公開了ー種PN結(jié)的擴散方法，如圖I所示，包括步驟SI、在硅片表面形成氧化層。所述氧化層是通過熱氧化生長エ藝形成的，具體包括首先，將所述硅片置于擴散爐的爐管內(nèi)，并使所述擴散爐爐管內(nèi)的溫度升至8000C 900°C，優(yōu)選為 8500C ；然后，按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣，所述氧氣為電子級純度的氧氣，且所述氧氣的預(yù)設(shè)流量為1500sccnT2000sccm,優(yōu)選為1700sccm。持續(xù)通入氧氣5min IOmin,優(yōu)選為8min，在800°C、00°C的高溫且充滿電子級純度的氧氣的環(huán)境下，硅片表面的硅發(fā)生氧化反應(yīng)，得到氧化硅層，即為在所述硅片表面的氧化層，且所述氧化層的厚度優(yōu)選為20nm 50nm,更優(yōu)選為40nm。步驟S2、提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層向所述硅片內(nèi)部進行擴散。具體如圖2所示，包括 步驟S21、使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800°C、00°C，優(yōu)選為850°C，按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣和攜帯有三氯化磷的氮氣，即首先將氮氣通入盛有三氯氧磷的容器中，再使之流出，此時氮氣便攜帯了三氯氧磷蒸汽，然后再與氧氣一同通入爐管內(nèi)，所述氧氣為電子級純度的氧氣。在爐管內(nèi)，進行一系列的化學(xué)反應(yīng)，持續(xù)10mirT20min，優(yōu)選為150mino所述按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣和攜帯有三氯化磷的氮氣的過程中，所述氮氣的流量為500sccnT2000sccm,優(yōu)選為IOOOsccm,所述氧氣的流量為300sccm 1000sccm,優(yōu)選為 700sccm。步驟S22、使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800°C、00°C，優(yōu)選為850°C，按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣，所述氧氣為電子級純度的氧氣，通過氧氣促進磷原子的擴散，持續(xù)5min IOmin,優(yōu)選為8min。所述氧氣的預(yù)設(shè)流量為1500sccnT2000sccm,優(yōu)選為1700sccm。步驟S23、使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800 V、00で，優(yōu)選為850 V，保持10min 15min,優(yōu)選為13min,使磷原子向娃片內(nèi)部進行擴散。本發(fā)明所提供的PN結(jié)的方法，首先在硅片表面形成氧化層；然后提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層向所述硅片內(nèi)部進行擴散。如此磷原子透過氧化層向硅片內(nèi)部擴散的的擴散方法，可以降低娃片表面雜質(zhì)濃度，減少高濃度淺結(jié)磷擴散對娃片表面帶來的晶格損傷，進而提聞電池片的轉(zhuǎn)換效率。利用上述實施例所提供的方法生產(chǎn)出來的PN結(jié)，硅片表面的磷濃度可降至4X IO2Vcm3 以下。常規(guī)擴散エ藝過程中，硅片表面會不斷有磷元素擴散進入，在高溫情況下，磷元素又不斷被推入表層以下，硅片表面作為ー個過渡層，會有大量磷元素富集在此，導(dǎo)致該處會產(chǎn)生ー些晶格的畸變和錯位，從而產(chǎn)生的高復(fù)合區(qū)，常規(guī)的擴散エ藝中，硅片表面的磷濃度為6X1021/cm3以上，并且電池片的轉(zhuǎn)換效率通常只能達到16. 8%，對常規(guī)磷擴散方法而言，硅片近表面O. 05 μ m范圍內(nèi)的雜質(zhì)分布平坦，無濃度梯度，此處的磷沒有電活性，并且短波光子被硅吸收，此處區(qū)域即所謂“死層”。所述“死層”造成電池對短波響應(yīng)變差，若要提高電池的短波響應(yīng)，就要設(shè)法減少雜質(zhì)分布曲線平坦段的范圍。本實施例所提供的擴散方法中，通過在硅片表面形成氧化層，使磷透過氧化層擴散的方法，可以減緩高濃度淺結(jié)磷擴散對硅片表層帶來的晶格損傷。按照此方法所生產(chǎn)的太陽能電池可以減少晶格損傷(即死層)，提高400nnT600nm光波的光譜響應(yīng)。所述光譜響應(yīng)表示不同波長的光子產(chǎn)生電子-空穴對的能力，定量地說，太陽能電池的光譜響應(yīng)就是當(dāng)某一波長的光照射在電池表面上時，每ー光子平均所能產(chǎn)生的載流子數(shù)。從太陽電池的應(yīng)用角度來說，太陽電池的光譜響應(yīng)特性與光源的輻射光譜特性相匹配是非常重要的，這樣可以更充分地利用光能并提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，本實施例所提供的PN結(jié)的擴散方法可以提高太陽能電池400nnT600nm光波的光譜響應(yīng)，進而可以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，常規(guī)擴散エ藝過程中，高溫推進磷擴散的過程需要15mirT20min，而在本實施例中，在沉積磷后，通入氧氣，繼續(xù)形成氧化層，由于磷在氧化硅中的固溶度低于在硅中的固溶度，所以，可以促進磷向硅片內(nèi)部進行擴散，從而縮短 后續(xù)的高溫推進時間至IOmirTl 5min,進而進ー步減小高溫過程給娃片帶來的晶格損傷,提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)
換效率。并且，發(fā)明人對按照本實施例所提供的方法生產(chǎn)出來的太陽能電池進行了 ECV電化學(xué)測試，測試結(jié)果顯示，利用本實施例所提供的擴散方法所生產(chǎn)得到的太陽能電池的開路電壓Uoc的平均值由常規(guī)エ藝中的O. 621V升至O. 624V，短路電流Isc的平均值由常規(guī)エ藝中的8. 479A升至8. 538A，都較常規(guī)エ藝有明顯提高，電池的轉(zhuǎn)換效率提升也由16. 8%提高到了 16. 9% 17· 0%，提高了 O. 1%-0. 2%ο本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，相關(guān)之處可互相參考。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種PN結(jié)的擴散方法，其特征在于，包括 在硅片表面形成氧化層； 提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層向所述硅片內(nèi)部進行擴散。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述氧化層的厚度為20nnT50nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述在ー硅片表面上形成氧化層的過程，具體包括 將所述硅片置于擴散爐的爐管內(nèi)，并使所述擴散爐升溫至800°C ^900oC ； 按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣，并持續(xù)5mirTl0min，在所述硅片表面形成氧化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述氧化層為氧化硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法,其特征在于,所述氧氣的流量為1500sccnT2000sccm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述氧氣為電子級純度的氧氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層在所述硅片內(nèi)進行擴散的過程，具體包括 使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800°C、00°C，按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣和攜帶有三氯化磷的氮氣，在所述氧化層的表面上沉積磷，持續(xù)10mirT20min ； 使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800°C、00°C，按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣，通過氧氣促進磷原子的擴散，持續(xù)5mirTl()min ； 使所述爐管內(nèi)的溫度保持在800°C、00°C，保持10mirTl5min，使磷原子向硅片內(nèi)部進行擴散。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，所述按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣和攜帶有三氯化磷的氮氣的過程中，所述氮氣的流量為500sccnT2000sccm,所述氧氣的流量為 300sccm 1000sccm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，所述按照預(yù)設(shè)的流量向所述爐管內(nèi)通入氧氣的過程中，所述氧氣的流量為1500sccnT2000sccm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PN結(jié)的擴散方法，包括在硅片表面形成氧化層；提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層向所述硅片內(nèi)部進行擴散。由于本發(fā)明所提供的PN結(jié)的擴散方法，首先在硅片表面形成氧化層；然后提供磷原子，并使所述磷原子通過所述氧化層向所述硅片內(nèi)部進行擴散。如此磷原子透過氧化層向硅片內(nèi)部擴散的擴散方法，可以降低硅片表面雜質(zhì)濃度，減少高濃度淺結(jié)磷擴散對硅片表面帶來的晶格損傷，進而提高電池片的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L21/223GK102637778SQ20121014341
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者宋連勝, 張東升, 田世雄, 馬桂艷 申請人:英利能源(中國)有限公司