專利名稱：一種太陽能電池片及其擴散方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種太陽能電池片及其擴散方法。
背景技術：
在目前的太陽能電池市場上以晶體硅太陽能電池為主，發展的趨勢是在減少生產成本的同時進一步提高太陽能電池的轉換效率。目前提高太陽能電池轉化效率主要通過兩個方面來實現一方面是均勻太陽能電池表面的雜質濃度；另一方面是降低太陽能電池片的PN結結深。在太陽能電池片的制作過程中，太陽能電池表面的雜質濃度和太陽能電池片的PN結結深主要取決于擴散工藝步驟。傳統的太陽能電池片的制作過程采用的擴散工藝一般為在恒溫條件下進行干法
氧化擴散，主要包括兩個步驟首先進行雜質沉積，使雜質分布在半導體襯底表面；然后再進行干法氧化擴散，即在擴散的過程中通入干燥的氧氣，對制絨后的半導體襯底進行氧化，從而在所述半導體襯底表面沉積有雜質的一側形成氧化層，用于雜質再分布。但是，現有技術中利用上述工藝形成的太陽能電池轉換效率較低。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種太陽能電池片及其擴散方法，用于改善太陽能電池片的表面雜質濃度及太陽能電池片的PN結結深，從而提高太陽能電池片的轉化效率。為實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案一種太陽能電池電池片的擴散方法，包括提供半導體襯底；在第一溫度條件下，在所述半導體襯底的待擴散表面形成雜質層；在第二溫度條件下，利用濕法氧化工藝對半導體襯底表面形成有雜質層的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層；在第二溫度條件下，對氧化后的半導體襯底進行保溫；其中，所述第一溫度小于第二溫度。優選的，所述第一溫度為780°C 810°C。優選的，所述第一溫度下的反應時間為12min-17min。優選的，所述第二溫度為825°C 870°C。優選的，在所述第二溫度下，進行濕法氧化工藝的反應時間為5min_10min。優選的，在所述第二溫度下，對氧化后的半導體襯底進行保溫的反應時間為20min_30mino優選的，所述利用濕法氧化工藝對半導體襯底表面形成有雜質層的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層包括加熱DI純凈水，使DI純凈水保持在大于110°C的溫度直至完全汽化；用氮氣將汽化后的DI純凈水，推進擴散爐內；
對半導體襯底表面形成有雜質層的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層優選的，所述擴散方法適用于管式擴散爐。一種太陽能電池片，包括半導體襯底；形成于所述半導體襯底表面的氧化層；形成于所述半導體襯底內的淺結；其中，所述半導體襯底與所述氧化層交界面處的雜質均勻分布；所述淺結內的雜 質也均勻分布。與現有技術相比，本發明實施例具有以下優點本發明提供的太陽能電池片的擴散方法，利用雜質在不同溫度下活躍度不同的特性，分別在雜質層形成過程和雜質再分布過程采用不同的反應溫度，具體為雜質層形成過程采用較低的第一溫度，在低溫條件下，雜質的活躍度較低，從而使得雜質能在在半導體襯底的表面分布均勻；在雜質再分布過程中采用較高的第二溫度，并通入水汽進行濕法氧化，形成比較疏松的厚氧化層，此時大部分雜質被留在氧化層內，從而降低了半導體襯底表面的雜質濃度。之后再保持第二溫度進行保溫，由于在雜質層形成過程中形成了均勻分布的雜質層，故雜質在氧化層和半導體襯底的交界處也是均勻分布的，再對所述半導體襯底進行保溫，使得氧化層和半導體襯底的交界處均勻分布的部分雜質進入半導體襯底內部形成均勻的PN結，又由于所述半導體襯底表面氧化層對雜質的吸附作用，在一定程度上阻礙了雜質向半導體襯底內部的推進，使得半導體襯底內形成的PN結結深比較淺，即在半導體襯底內形成淺結，從而增強短波響應，提高太陽能電池片的轉化效率。此外，在雜質再分布的過程中，可以通過延長在第二溫度條件的下的反應時間，來提高雜質進入半導體襯底內部的深度，從而也可以在半導體襯底內部形成深度要求更高的PN結。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發明實施例一提供一種太陽能電池片擴散方法的工藝流程示意圖；圖2-圖5是本發明實施例一提供的一種太陽能電池片擴散方法過程的剖面結構示意圖；圖6是本發明實施例二提供的一種太陽能電池片的剖面圖。
具體實施例方式正如背景技術部分所述，現有技術中太陽能電池的轉換效率較低。發明人研究發現，形成上述問題的原因是，在太陽能電池片的制作過程中，其擴散過程為恒溫擴散，即在雜質擴散和雜質再分布過程中所采用的擴散溫度恒定不變，此種擴散方式主要有兩方面的缺陷首先，恒溫擴散條件下，由于雜質再分布過程需要較高的溫度，導致雜質擴散過程溫度也較高，使得在雜質擴散的過程中，雜質的活躍度較高，由于半導體襯底固有的晶格缺陷，雜質在半導體襯底缺陷處富集量就較大，導致雜質在半導體襯底表面的分布不均勻，影響太陽能電池片的轉換效率。其次，雜質再分布過程中采用干法氧化工藝，在半導體襯底表面形成的氧化層厚度較薄且結構緊湊致密，使得所述氧化層內包含的雜質數量有限，從而導致半導體襯底表面的雜質濃度較高；而結構緊湊致密的氧化層，對雜質再分布有一定的阻礙作用，影響雜質向所述氧化層中擴散，進一步導致所述半導體襯底表面的雜質濃度較高。此外，由于在雜質擴散過程中，雜質在半導體襯底表面的分布并不均勻，所以雜質向半導體襯底內部推進后形成的PN結的濃度和深度也不均勻，從而影響太陽能電池片的轉換的效率。基于上述原因，本發明實施例提供了一種新的太陽能電池片及其擴散方法，如圖I所示，包括以下步驟步驟SlOl :提供半導體襯底；步驟S102 :在第一溫度條件下，在所述半導體襯底的待擴散表面形成雜質層；步驟S103 :在第二溫度條件下，利用濕法氧化工藝對半導體襯底表面形成有雜質層的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層，所述第二溫度大于所述第一溫度；步驟S104 :在第二溫度條件下，對氧化后的半導體襯底進行保溫；由以上所述可知，本發明提供的太陽能電池片的擴散方法，主要分為三部分。首先，在第一溫度反應條件下，在提供的半導體襯底的表面形成雜質層；由于第一溫度較低，雜質活躍度不高，使得雜質不會因為半導體襯底內固有的晶格缺陷，而導致半導體襯底缺陷處富集量較大，非缺陷處富集量較小，從而使得雜質在半導體襯底的表面均勻分布。然后再提高反應溫度，并通入水汽，在第二溫度反應條件下進行濕法氧化，從而在半導體襯底表面形成一層疏松的厚氧化層。最后在第二溫度條件下進行保溫，使氧化層內的雜質與半導體襯底的雜質重新分布，由于本實施例中所形成的氧化層結構疏松，從而使得所述氧化層對雜質的阻礙作用較小，使得雜質易于向氧化層中擴散，從而降低了所述半導體襯底表面的雜質濃度，提高了太陽能電池片的轉化效率。而且，保溫過程中，會將雜質向半導體襯底內部推進，以形成PN結，由于在第一溫度下形成的雜質層是均勻分布的，故雜質進入半導體襯底內部形成的PN的結深和濃度也是均勻分布的。此外，由于厚氧化層對雜質的吸附作用，在一定程度上阻礙雜質向半導體襯底內推進，從而使得雜質向半導體襯底內部推進的深度較淺，在半導體襯底內部形成淺結。因此，經過此種擴散方法形成的太陽能電池片的表面雜質濃度低，且PN結濃度均勻，結深較淺，從而提高了太陽能電池片的轉換效率。為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。下面結合具體實施例對本發明實施例所提供的太陽能電池片的擴散方法進行具體描述。實施例一步驟S101，如圖2所示，提供半導體襯底201。半導體襯底201為后續擴散方法的實現提供工作平臺，所示半導體襯底材料可以為單晶材料、也可以多晶材料。半導體襯底的摻雜類型可以為N型摻雜，也可以為P型摻雜。步驟S102，如圖3所示，第一溫度條件下，在所述半導體襯底201的待擴散表面形成雜質層202 ； 采用低溫通源的方式通入雜質，即在通入雜質時溫度較低。由于在低溫條件下，雜質的活躍度較低，雜質在半導體襯底表面均勻分布，且大部分雜質只是沉積在半導體襯底的表面，并未擴散進入到半導體襯底內部，故在半導體襯底表面形成一層均勻分布的雜質層202。此時半導體襯底表面的雜質濃度較高，但是PN結極淺。在本發明的一個實施例中，所述第一溫度的溫度范圍優選在780°C 810°C之間，反應時間優選為12min-17min,但本發明對此并不限定。步驟S103，如圖4所示，在第二溫度條件下，利用濕法氧化工藝對半導體襯底201表面形成有雜質層202的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層203 ；在步驟S102的雜質通入完成后，提高反應溫度至第二溫度，在第二溫度條件下通過外圍氮氣將汽化后的DI純凈水推入擴散爐內，使汽化后的DI純凈水與半導體襯底201的形成有雜質層202的一側進行氧化反應，在半導體襯底201表面形成氧化層203，所述氧化層203的厚度大約為干法氧化形成的氧化層的厚度的2倍。此時，大部分雜質存在于氧化層203中。在本發明的一個實施例中，所述第二溫度的溫度范圍優選在825°C 870°C之間，反應時間優選為5min-10min,但本發明對此并不限定。此步驟中，DI純凈水的汽化過程由外圍的加熱器完成，在加熱器DI純凈水進行汽化的過程中，加熱器的溫度保持在110°C以上的高溫，以保證DI純凈水能夠完全汽化。步驟S104，如圖5所示，在第二溫度條件下，對氧化后的半導體襯底201進行保溫;在第二溫度的高溫條件下對步驟S103形成的半導體襯底進行保溫，使氧化層203內的雜質和半導體襯底內201的雜質進行重新分布。在雜質再分布過程中，雜質層內的部分雜質進入疏松的厚氧化層203內部形成磷硅玻璃型的氧化層203’。因為步驟103形成的氧化層203較厚，且結構疏松，所以大部分雜質進入氧化層203內部，從而使得半導體襯底201表面的雜質濃度較小；同時，雜質層202內的另一部分雜質向半導體襯底201內部推進形成PN結204。由于氧化層203對雜質的吸附的作用，阻礙了雜質向半導體襯底內部的推進，故只有小部分雜質進入了半導體襯底201內部，從而在所述半導體襯底201內形成的PN結204屬于淺結，而且由于步驟102在半導體襯底表面形成的雜質層均勻分布，所以雜質進入半導體襯底內部形成的PN結204的雜質分布也較為均勻，因此在半導體襯底內部形成了均勻分布的且深度較淺的PN結204。由此可見，由圖5可以看出，雜質層的雜質大部分擴散到了氧化層203中，形成磷硅玻璃型的氧化層203’，小部分擴散到了半導體襯底中，形成了PN 結 204。在本發明的一個實施例中，所述第二溫度的溫度范圍優選在825V 870°C之間，保溫時間優選為20min-30min,但本發明對此并不限定。綜上所述，本發明提供的太陽能電池片的擴散方法，能在降低半導體襯底表面雜質濃度的同時，在半導體襯底內部形成均勻分布的淺結，進而從兩個方面提高了太陽能電池片的轉化效率。實施例二
對應于本發明實施例一提供的擴散方法，本發明實施例二提供了一種太陽能電池片。下面結合圖6對該太陽能電池電池片的結構進行詳細說明。該太陽能電池片包括半導體襯底601;需要說明的是，本實施例中的半導體襯底材料可以為單晶、也可以為多晶；半導體襯底的摻雜類型可以為N型摻雜，也可以為P型摻雜、本發明對此并不做限定。形成于所述半導體襯底601內的淺結602 ；所述淺結602與半導體襯底601的摻雜類型相反，從而在所述半導體襯底601內形成PN結。由于氧化層603對雜質的吸附作用，一定程度上阻礙了雜質向半導體襯底內部的擴散，從而使得在半導體襯底內部形成的PN結較淺，即在半導體襯底內部形成淺結603。又因為在雜質擴散過程中，在半導體襯底表面形成的雜質層均勻分布，故在雜質向半導體襯底內部擴散后，在半導體襯底內部后形成的淺結602的雜質也是均勻分布的。形成于所述半導體襯底601表面的氧化層603 ；所述氧化層603的厚度為干法氧化形成的氧化層的厚度的2倍。此時，氧化層603內保留著大部分雜質，因此半導體襯底601表面的雜質濃度較低。而且由于在雜質擴散時，在半導體襯底表面形成的雜質層是均勻分布的，所以氧化層603與半導體襯底601交界面的雜質是均勻分布的。由此可見，本發明提供的太陽能電池片的PN結為低濃度淺結，且由于氧化層的作用使得半導體襯底的表面雜質濃度較低。此外PN結內雜質和氧化層和半導體襯底之間的雜質也都是均勻分布的，故此種太陽能電池片對太陽光的轉換效率較高。以上所述實施例，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種太陽能電池片的擴散方法，其特征在于，包括 提供半導體襯底； 在第一溫度條件下，在所述半導體襯底的待擴散表面形成雜質層； 在第二溫度條件下，利用濕法氧化工藝對半導體襯底表面形成有雜質層的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層； 在第二溫度條件下，對氧化后的半導體襯底進行保溫； 其中，所述第一溫度小于第二溫度。
2.根據權利要求I所述的擴散方法，其特征在于，所述第一溫度為780V 810°C。
3.根據權利要求2所述的擴散方法，其特征在于，所述第一溫度下的反應時間為12min-17min。
4.根據權利要求I所述的擴散方法，其特征在于，所述第二溫度為825°C 870°C。
5.根據權利要求4所述的擴散方法，其特征在于，在所述第二溫度下，進行濕法氧化工藝的反應時間為5min-10min。
6.根據權利要求4所述的擴散方法，其特征在于，在所述第二溫度下，對氧化后的半導體襯底進行保溫的反應時間為20min-30min。
7.根據權利要求I所述的擴散方法，其特征在于，所述利用濕法氧化工藝對半導體襯底表面形成有雜質層的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層包括 加熱DI純凈水，使DI純凈水保持在大于110°C的溫度直至完全汽化； 用氮氣將汽化后的DI純凈水，推進擴散爐內； 對半導體襯底表面形成有雜質層的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層。
8.根據權利要求I所述的擴散方法，其特征在于，所述擴散方法適用于管式擴散爐。
9.一種采用權利要求1-8任一項所述形成方法形成的太陽能電池片，其特征在于，包括 半導體襯底； 形成于所述半導體襯底表面的氧化層； 形成于所述半導體襯底內的淺結； 其中，所述半導體襯底與所述氧化層交界面處的雜質均勻分布；所述淺結內的雜質也均勻分布。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能電池片及其擴散方法，包括提供半導體襯底；在第一溫度條件下，在所述半導體襯底的待擴散表面形成雜質層；在第二溫度條件下，利用濕法氧化工藝對半導體襯底表面形成有雜質層的一側進行氧化，在所述半導體襯底表面形成氧化層；在第二溫度條件下，對氧化后的半導體襯底進行保溫；其中，所述第一溫度小于第二溫度。利用本發明提供的太陽能電池片的擴散方法，能在降低半導體襯底表面雜質濃度的同時，在半導體襯底內部形成均勻分布的淺結，進而從兩個方面提高了太陽能電池片的轉化效率。
文檔編號H01L21/22GK102938370SQ20121046399
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日
發明者王路, 蘇亞立, 吳衛平, 曾德棟, 彭麗霞, 王家道, 朱志文 申請人:海南英利新能源有限公司