電池擴散后處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電池擴散后處理工藝。
【背景技術】
[0002]在晶體硅太陽能電池生產工藝中，擴散是核心工序。目前，常規生產的擴散工藝是在管式的擴散爐內，通過液態磷源(或硼源)的揮發，在硅片表面沉積磷原子(或硼原子)，然后進行向硅片體內擴散，制成p-n結。在爐管擴散過程中，硅片表面不可避免的會出現一層含高濃度磷(或硼)原子的重摻雜層，其中大量的磷(或硼)原子處于間隙態，形成了高密度的缺陷，而這些缺陷是少數載流子的強復合中心，極大地影響了載流子的收集，被稱為擴散死層。擴散死層極大地影響了載流子的收集，從而降低開路電壓和短路電流，大大降低電池效率。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種電池擴散后處理工藝。
[0004]為實現上述目的，本發明的技術方案是設計一種電池擴散后處理工藝，在爐管擴散之后，通過光照快速熱處理，對硅片進行氧化處理，在硅片表面生成一層氧化膜；通過濕化學清洗，將氧化膜腐蝕剝離；
[0005]所述光照快速熱處理，包括如下步驟:將硅片置入充滿氧化氣體的腔體內，腔體內的氧化氣體保持在常壓狀態，硅片表面各處的氧分壓保持相同，采用均勻的光照對硅片進行加熱，硅片表面各處溫度相同，在硅片表面形成氧化膜。
[0006]優選的，所述爐管擴散之后的光照快速熱處理:光照的波長為250?1500nm，光照加熱的溫度為550?950°C，光照的時間為0.5?8min，氧化氣體為氧氣、空氣、水蒸氣中的一種或幾種。
[0007]優選的，所述氧化氣體中摻入了氯氣、無水氯化氫、三氯乙烯中的一種或幾種。
[0008]優選的，所述爐管擴散之后的光照快速熱處理，在擴散爐管內進行。
[0009]優選的，所述爐管擴散之后的光照快速熱處理，在擴散爐管外進行。
[0010]優選的，所述爐管擴散，包括:磷源或硼源沉積步驟，磷或硼原子深入推進步驟。[0011 ] 優選的，所述爐管擴散，其在磷源或硼源沉積步驟前，還包括爐內氧化步驟。
[0012]本發明采用擴散后的過氧化(在爐管擴散之后，通過光照快速熱處理，對硅片進行氧化處理，在硅片表面生成一層氧化膜)，能夠將嚴重的死層變成氧化層，在隨后的濕化學清洗中，這部分氧化層被HF腐蝕剝離，這樣有效地去除了部分擴散死層，能夠降低電池表面少數載流子的復合；同時，爐管擴散之后的過氧化處理，使微觀上局部不均勻的磷(或硼)濃度分布得到改善，提高P-n結的均勻性，從而提升電池效率。而且本發明采用低溫快速氧化，氧化層在很短的時間內形成，不會導致硅片體內產生缺陷，也不會明顯影響磷摻雜曲線。
[0013]爐管擴散之后，通過對硅片進一步深度氧化處理，使磷(或硼)原子在硅片中進一步擴散，從而使微觀上局部不均勻的磷(或硼)濃度分布得到改善，使得硅片表面的p-n結更均勻，尤其適用于絨面上有微觀結構的硅片(如RIE制絨后的硅片或倒金字塔絨面結構的硅片)。
[0014]硅片的擴散是一個有限元擴散過程，即擴散磷(或硼)原子是先儲存在氧化層中然后從氧化層中往硅中擴散，擴散時磷(或硼)原子的總數不變，即氧化層中的原子數量減少，硅中的原子數量增加。擴散結束后，磷(或硼)原子的濃度從硅片表面向體內逐漸降低，接近于正態分布曲線的右側，而近表面由于磷(或硼)濃度過高(高達I X 1020/cm3)，遠超于常溫下磷(或硼)在硅中的飽和濃度，大量的摻雜原子處于間隙位，形成了大量的缺陷，是少數載流子的高復合中心，即光照形成的非平衡載流子在這些處，很容易復合，無法導出電池片形成電流。因此，這層高磷(或硼)濃度的表面層被稱為擴散死層。擴散死層在硅片各個區域都有，一般方阻越小(磷或硼濃度越高)，死層越嚴重。死層與硅片的微觀絨面也有很大的關系，例如在單晶硅金字塔絨面的底部和頂部，P-n結的深度相差很大，頂部結深大，對應死層也更厚，底部結深小，對應死層也較薄。硅中磷(或硼)原子濃度越高，氧化速度越快，因而擴散結越深，表面被深度氧化的厚度也更深，通過后續HF的漂洗后，表面擴散結的差異將被縮小，改善了 P-n結的均勻性，也有效降低了硅表面的復合。對于多晶電池，不僅絨面蟲洞的底部和頂部的死層有差異，而且在不同晶粒由于取向不同，熱氧化和磷(或硼)原子擴散速度也會不同，導致晶粒間p-n結深度也不同。通過擴散后深度氧化，可以進一步減小這種結深差異，改善P-n結均勻性，并且大大減少表面復合，提升多晶電池的效率。
[0015]氧化氣體中摻入了氯氣、氯化氫、三氯乙烯中的一種或幾種，會使氧化層中有一定量的氯原子，從而可以減少鈉離子沾污，鈍化S12中的鈉離子的活性，抑制或消除熱氧化缺陷，將雜質轉換為可揮發氯化物蒸發掉，改善截面狀況。
[0016]進一步來說，本發明通過控制光照快速熱處理的工藝參數，進而控制氧化的深度，以使氧化的深度(即氧化層厚度)達到最優狀態。氧化深度不夠:死層無法有效去除，同時磷濃度較高的區域氧化不夠導致無法改善P-n結均勻性；氧化深度過深:擴散層變得過淺，在后續金屬化過程中容易被銀漿燒穿，而導致電池漏電；本發明通過優化光照的波長、溫度、時間以及氧化氣氛，以使氧化的深度達到最優狀態，將死層完全去除，同時不會導致擴散層明顯變薄。
[0017]更進一步來說，本發明光照快速熱處理有別于一般的氧化處理，本發明光照快速熱處理為低溫快速氧化，而一般的氧化處理為高溫低速氧化。為達到同樣的氧化效果，高溫低速的氧化通常需要更長的時間，在較長時間的高溫處理過程中，硅片體內會形成大量缺陷，這些缺陷產生的深能級復合中心會導致硅片體少子壽命下降，從而影響最終的電池效率；另外，在長時間的高溫氧化過程中，磷摻雜曲線會發生明顯的改變，結深變得更深，不利于表面產生的光生載流子的收集；而本發明采用低溫快速氧化，氧化層在很短的時間內形成，不會導致硅片體內產生缺陷，也不會明顯影響磷摻雜曲線。
[0018]具體來說，采用光照快速熱處理與在常規爐管氧化處理的方式相比，有三大優勢:
1.光照快速熱處理不會顯著改變擴散結的特性，這是因為快速熱處理中的光照，光波在250?1500nm之間，其中短波長的光會促進水分子的分解，形成活性很高的氧自由基，導致硅的氧化速度極快，在800°C下，氧化速度幾乎是干氧氧化速度的十倍以上，并且光照處理的升溫和降溫都特別快，在I?2分鐘的加熱過程中，磷雜質的擴散可以忽略，不會明顯改變擴散結的特性；2.利用快速熱處理，可以實現濕氧氧化的方法，大大節約氧化時間，從而提高擴散設備的利用率；3.利用平面式的處理方式，可以提高硅片表面氧化的均勻性，不僅可以提高同一片硅片上氧化的均勻性，而且大大提升同一批次硅片氧化的均勻性，這是快速熱處理最大的優勢。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0020]本發明具體實施的技術方案是:
[0021]一種電池擴散后處理工藝，在爐管擴散之后，通過光照快速熱處理，對硅片進行氧化處理，在硅片表面生成一層氧化膜；通過濕化學清洗，將氧化膜腐蝕剝離。
[0022]所述光照快速熱處理，包括如下步驟:將硅片置入充滿氧化氣體的腔體內，腔體內的氧化氣體保持在常壓狀態，硅片表面各處的氧分壓保持相同，采用均勻的光照對硅片進行加熱，硅片表面各處溫度相同，在硅片表面形成氧化膜。
[0023]所述爐管擴散之后的光照快速熱處理:光照的波長為250?1500nm(優選為250?100nm)，光照加熱的溫度為550?950°C，光照的時間為0.5?8min，氧化氣體為氧氣、空氣、水蒸氣中的一種或幾種，所述氧化氣體中摻入了氯氣、無水氯化氫、三氯乙烯中的一種或幾種。
[0024]所述爐管擴散之后的光照快速熱處理，可在擴散爐管內或擴散爐管外進行。
[0025]所述爐管擴散，包括:爐內氧化步驟，磷源或硼源沉積步驟，磷或硼原子深入推進步驟。
[0026]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.電池擴散后處理工藝，其特征在于，在爐管擴散之后，通過光照快速熱處理，對硅片進行氧化處理，在硅片表面生成一層氧化膜；通過濕化學清洗，將氧化膜腐蝕剝離； 所述光照快速熱處理，包括如下步驟:將硅片置入充滿氧化氣體的腔體內，腔體內的氧化氣體保持在常壓狀態，硅片表面各處的氧分壓保持相同，采用均勻的光照對硅片進行加熱，硅片表面各處溫度相同，在硅片表面形成氧化膜。2.根據權利要求1所述的電池擴散后處理工藝，其特征在于，所述爐管擴散之后的光照快速熱處理:光照的波長為250?1500nm，光照加熱的溫度為550?950°C，光照的時間為0.5?8min，氧化氣體為氧氣、空氣、水蒸氣中的一種或幾種。3.根據權利要求1所述的電池擴散后處理工藝，其特征在于，所述氧化氣體中摻入了氯氣、無水氯化氫、三氯乙烯中的一種或幾種。4.根據權利要求3所述的電池擴散后處理工藝，其特征在于，所述爐管擴散之后的光照快速熱處理，在擴散爐管內進行。5.根據權利要求3所述的電池擴散后處理工藝，其特征在于，所述爐管擴散之后的光照快速熱處理，在擴散爐管外進行。6.根據權利要求4或5所述的電池擴散后處理工藝，其特征在于，所述爐管擴散，包括:磷源或硼源沉積步驟，磷或硼原子深入推進步驟。7.根據權利要求6所述的電池擴散后處理工藝，其特征在于，所述爐管擴散，其在磷源或硼源沉積步驟前，還包括爐內氧化步驟。
【專利摘要】本發明公開了一種電池擴散后處理工藝，在爐管擴散之后，通過光照快速熱處理，對硅片進行氧化處理，在硅片表面生成一層氧化膜。本發明采用擴散后的過氧化，能夠將嚴重的死層變成氧化層，在隨后的濕化學清洗中，這部分氧化層被HF腐蝕剝離，這樣有效地去除了部分擴散死層，能夠降低電池表面少數載流子的復合；同時，爐管擴散之后的過氧化處理，使微觀上局部不均勻的磷(或硼)濃度分布得到改善，提高p-n結的均勻性，從而提升電池效率。而且本發明采用低溫快速氧化，氧化層在很短的時間內形成，不會導致硅片體內產生缺陷，也不會明顯影響磷摻雜曲線。
【IPC分類】C30B33/02, C30B33/00
【公開號】CN105200525
【申請號】CN201510515642
【發明人】黃冬焱
【申請人】黃冬焱
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月20日