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一种晶体 硅 太阳能 电池的硼扩散方法

阅读：522发布：2024-02-10

专利汇可以提供一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，包括如下步骤：(1)将制绒清洗后的硅片放入扩散炉管内，升温至800~1100℃，通入氧气进行氧化，氧化时间为1~30min；(2)保持步骤(1)中的温度或升温至900~1100℃，通硼源、氧气和氮气进行硼扩散；(3)停止通源，保持温度或降温至800~900℃，在氮气气氛下保温5~50min；(4)降温，出舟，完成扩散过程。本发明的扩散方法可以提高硼扩散的均匀性，避免或减少富硼层的形成，提高硅片的少子寿命，同时可以保持较高的表面杂质浓度，有利于形成良好的欧姆接触，从而提高电池性能。，下面是一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将制绒清洗后的硅片放入扩散炉管内，升温至800~1100℃，通入氧气进行氧化，氧化时间为1~30min；
(2) 保持步骤(1)中的温度或升温至900~1100℃，通硼源、氧气和氮气进行硼扩散；
(3) 停止通源，保持温度或降温至800~900℃，在氮气气氛下保温5~50 min；
(4) 降温，出舟，完成扩散过程。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，其特征在于：所述步骤(1)中氧气的流量为5~20L/min。
3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，其特征在于：所述步骤(2)中硼源为BBr3，其流量为50~2000mL/min；氧气流量为50~2000mL/min；氮气流量为5~20L/min；硼扩散的时间为10~85min。
4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，其特征在于：所述步骤(3)中的氮气流量5~10L/min。
5.一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将制绒清洗后的硅片放入扩散炉管内，升温至750~900℃后通入氧气进行氧化，然后在1~30min内继续升温至900~1100℃；
(2) 保持步骤(1)中的温度或升温至900~1100℃，通硼源、氧气和氮气进行硼扩散；
(3) 停止通源，保持温度或降温至800~900℃，在氮气气氛下保温5~50 min；
(4) 降温，出舟，完成扩散过程。
6.根据权利要求5所述的晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，其特征在于：所述步骤(1)中氧气的流量为5~20L/min。
7.根据权利要求5所述的晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，其特征在于：所述步骤(2)中硼源为BBr3，其流量为50~2000mL/min；氧气流量为50~2000mL/min；氮气流量为5~20L/min；硼扩散的时间为10~85min。
8.根据权利要求5所述的晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，其特征在于：所述步骤(3)中的氮气流量为5~10L/min。

说明书全文

一种晶体硅 太阳能 电池的硼扩散方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，属于晶体硅太阳能电池制造领域。

背景技术

[0002] 常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能，硅太阳能电池在光伏领域占据着重要的地位。因此，研发高性价比的硅太阳能电池已经成为各国光伏企业的主要研究方向之一。

[0003] 在晶体硅太阳能电池的制备过程中，采用硼扩散制结是关键步骤。现有的硼扩散方法主要是：升温至扩散温度，通入BBr3和O2进行硼扩散。然而，上述方法的缺点是扩散后会形成富硼层，降低硅片的少子寿命，严重影响了电池性能。

[0004] 针对上述问题，出现了如下硼扩散方法：升温至扩散温度，通入BBr3和O2进行硼扩散，然后通入大量的O2进行氧化。此方法有利于去除扩散时形成的富硼层，但是氧化过程会降低扩散层的表面杂质浓度，不利于形成良好的欧姆接触，，并且会导致扩散方阻不均匀，最终影响电池性能。

发明内容

[0005] 本发明目的是提供一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，以提高硼扩散的均匀性，保持较高的表面杂质浓度，同时避免富硼层的形成。

[0006] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，包括如下步骤：

[0007] (1) 将制绒清洗后的硅片放入扩散炉管内，升温至800~1100℃，通入氧气进行氧化，氧化时间为1~30min；

[0008] (2) 保持步骤(1)中的温度或升温至900~1100℃，通硼源、氧气和氮气进行硼扩散；

[0009] (3) 停止通源，保持温度或降温至800~900℃，在氮气气氛下保温5~50 min；

[0010] (4) 降温，出舟，完成扩散过程。

[0011] 上述技术方案中，所述步骤(1)中氧气的流量为5~20L/min。

[0012] 上述技术方案中，所述步骤(2)中硼源为BBr3，其流量为50~2000mL/min；氧气流量为50~2000mL/min；氮气流量为5~20L/min；硼扩散的时间为10~85min。

[0013] 上述技术方案中，所述步骤(3)中的氮气流量5~10L/min。

[0014] 与之相应的另一种技术方案，一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，包括如下步骤：

[0015] (1) 将制绒清洗后的硅片放入扩散炉管内，升温至750~900℃后通入氧气进行氧化，然后在1~30min内继续升温至900~1100℃；

[0016] (2) 保持步骤(1)中的温度或升温至900~1100℃，通硼源、氧气和氮气进行硼扩散；

[0017] (3) 停止通源，保持温度或降温至800~900℃，在氮气气氛下保温5~50 min；

[0018] (4) 降温，出舟，完成扩散过程。

[0019] 上述步骤(2)至(4)都和前一种方法相同，不同的地方在于步骤(1)，该方法是变温氧化，而前一种方法是恒温氧化。

[0020] 上述技术方案中，所述步骤(1)中氧气的流量为5~20L/min。

[0021] 上述技术方案中，所述步骤(2)中硼源为BBr3，其流量为50~2000mL/min；氧气流量为50~2000mL/min；氮气流量为5~20L/min；硼扩散的时间为10~85min。

[0022] 上述技术方案中，所述步骤(3)中的氮气流量5~10L/min。

[0023] 本发明在通入硼源进行扩散前先行在硅片表面进行氧化，形成一层氧化膜，可以有效避免或减少硼扩散时形成富硼层，提高硅片的少子寿命；硼扩散后直接降温完成扩散过程，没有进一步采用氧化过程，因而可以提高扩散均匀性，保持较高的表面杂质浓度，有利于形成良好的欧姆接触，从而提高电池性能。

[0024] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

[0025] 1．本发明的扩散方法可以提高扩散均匀性；保持较高的表面杂质浓度，有利于形成良好的欧姆接触；可以避免或减少富硼层的形成，提高硅片的少子寿命，从而提高电池性能。

[0026] 2．本发明的制备方法简单，易于操作，适于推广应用。附图说明

[0027] 附图1是本发明实施例一、对比例一和对比例二中的硅片的硼原子分布图。

具体实施方式

[0028] 下面结合实施例对本发明作进一步描述：

[0029] 实施例一

[0030] 一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，包括如下步骤：

[0031] (1) 将带有绒面的硅片放入扩散炉管内，升温至980℃，通入氧气10min，氧气流量为10L/min；

[0032] (2) 通入BBr3、O2和N2进行硼扩散，其中BBr3流量为800mL/min； O2流量为500mL/min；N2流量为10L/min；硼扩散时间为50min；

[0033] (3) 停止通源，在氮气氛围下保温10min，氮气流量10L/min；

[0034] (4) 降温，取出硅片，完成扩散过程。

[0035] 实施例二

[0036] 一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，包括如下步骤：

[0037] (1) 将带有绒面的硅片放入扩散炉管内，升温至900℃后开始通入氧气15min，氧气流量为10L/min；

[0038] (2) 升温，当温度达到980℃后通入BBr3、O2和N2，其中BBr3流量为800mL/min；O2流量为500mL/min；N2流量为10mL/min；时间为50min；

[0039] (3) 停止通源，降温至900℃，在氮气氛围下保温10min，氮气流量10L/min；

[0040] (4) 降温，取出硅片，完成扩散过程。

[0041] 实施例三

[0042] 一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，包括如下步骤：

[0043] (1) 将带有绒面的硅片放入扩散炉管内，升温至800℃后开始通入氧气，在30min内继续升高温度至980℃，氧气流量为10L/min；

[0044] (2) 温度达到980℃后通入BBr3、O2和N2，其中BBr3流量为800mL/min；O2流量为500mL/min；N2流量为10mL/min；时间为50min；

[0045] (3) 停止通源，降温至900℃，在氮气氛围下保温10min，氮气流量10L/min;

[0046] (4) 降温，取出硅片，完成扩散过程。

[0047] 对比例一（已有方法1）

[0048] 一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，包括如下步骤：将带有绒面的硅片放入扩散炉管内，升温至980℃，通入BBr3和O2进行硼扩散；其中BBr3流量为800mL/min；O2流量为500mL/min；N2流量为10L/min；时间为50min；降温，取出硅片，完成扩散过程。

[0049] 对比例二（已有方法2）

[0050] 一种晶体硅太阳能电池的硼扩散方法，包括如下步骤：将带有绒面的硅片放入扩散炉管内，升温至980℃，通入BBr3、O2和N2进行硼扩散，其中BBr3流量为800 mL/min；O2流量为500mL/min；N2流量为10L/min；硼扩散时间为50min；停止通源，并降温至850℃，通入氧气，时间20min，氧气流量为20L/min；降温，取出硅片，完成扩散过程。

[0051] 一、测定实施例一、对比例一、对比例二中的硅片的硼原子分布，结果如附图1所示。

[0052] 由图可见，对比例一（已有方法1）的硅片表面的硼原子浓度较高，形成了富硼层，将降低硅片的少子寿命，影响电池性能；对比例二（已有方法2）的硅片表面的硼原子浓度较低，显著降低了扩散层的表面杂质浓度，不利于形成良好的欧姆接触，影响电池性能；而本发明实施例一可以保持较高的表面杂质浓度，有利于形成良好的欧姆接触，可以避免扩散对少子寿命的不利影响，从而提高电池性能。

[0053] 二、测定实施例一、对比例一、对比例二中的N型硅片少子寿命，结果如下表所示：

[0054]

[0055] 由上表可见，本发明实施例一的少子寿命明显高于对比例一，与对比例二的少子寿命相当，说明本发明可以有效降低富硼层对硅片少子寿命的影响。

[0056] 三、将实施例一、对比例一、对比例二中的N型硅片根据常规工艺制成太阳能电池，然后测定其电性能，结果如下表所示：

[0057]

[0058] 由上表可见，本发明实施例一的开路电压和短路电流明显高于对比例一，填充因子较对比例二有明显的提高，说明使用本发明可以综合对比例一和对比例二的优势，显著提高电池的性能。

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