N型硅片的硼擴散方法、晶體硅太陽能電池及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種N型硅片的硼擴散方法、晶體硅太陽能電池及其制作方法。硼擴散方法包括以下步驟：沉積階段，將濕法刻蝕后的硅片放入擴散爐內升溫，并通入氮氣、氧氣和硼源對硅片進行表面沉積；擴散階段，將表面沉積后的硅片升溫至預定溫度，推進硼擴散；以及降溫階段，將硼擴散后的硅片降溫，并在降溫過程中通入氮氣，得到硼擴散后的硅片。采用本發明的沉積擴散工藝降低了硅片表面的硼原子濃度，減小了表面的復合速率和晶格損傷，將方阻標準差（STDEV）控制在2.0左右，改善了硼擴散方阻均勻性，提高了電池的轉換效率，也降低了硼源耗量，避免了生成過多的硼硅玻璃（BGS），節約了成本。
【專利說明】N型硅片的硼擴散方法、晶體硅太陽能電池及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池制造【技術領域】，具體而言，涉及一種N型硅片的硼擴散方法、晶體硅太陽能電池及其制作方法。
【背景技術】
[0002]常規的化石燃料日益消耗殆盡，在現有的可持續能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽能電池中，硅太陽能電池是得到大范圍商業推廣的太陽能電池之一，這是由于硅材料在地殼中有著極為豐富的儲量，同時硅太陽能電池相比其他類型的太陽能電池，有著優異的電學性能和機械性能，硅太陽能電池在光伏領域占據著重要的地位。因此，研發高性價比的硅太陽能電池已經成為各國光伏企業的主要研究方向之一。
[0003]在晶體硅太陽能電池的制備過程中，N型晶體硅電池的硼擴散工藝是形成P-N結的核心工藝，由于硼原子在晶體硅中的固溶度遠低于磷原子的固溶度，且硼擴散要求在9000C以上的高溫下進行擴散，化學反應比較復雜，不易控制，因此對擴散工藝的優化較困難。現有的硼擴散方法通常是高溫下(一般為930°C以上)對硅片表面進行沉積，同時高溫下對雜質原子進行擴散推進。但是高溫沉積、高溫擴散方式工藝復雜，不易控制，并且單管單次產能較低，每根爐管的產量僅有80%，硼源耗量較大，過量的硼源與石英爐管反應形成大量硼硅玻璃(BGS)，不僅嚴重腐蝕了擴散爐等設備，還造成了硼源的嚴重浪費。最重要的是，采用高溫沉積高溫擴散的工藝得到的擴散方阻的均勻性較差，其標準差(STDEV)在4.0以上，從而使p-n結不均勻，形成的內建電場強度對少數載流子的遷移速度產生影響，并且在硅片表面產生了較厚的富硼層(SiB化合物)，在后續濕化學反應中不易刻蝕，嚴重破壞了硅片表面晶格，增加了表面復合速率，降低了少數載流子的壽命，嚴重影響了電池的轉換效率。
[0004]因此，如何對硼擴散工藝進行改進，在減少硼源消耗減低成本的前提下以制備出具有均勻方阻的太陽能電池片進而提高電池轉換效率成了目前研究的重要方向。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種N型硅片的硼擴散方法、晶體硅太陽能電池及其制作方法，該擴散方法減少了硼源消耗，改善了硅片方阻的均勻性，進而提高了電池轉換效率。
[0006]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種N型硅片的硼擴散方法，包括以下步驟:沉積階段，將濕法刻蝕后的硅片放入擴散爐內升溫，并通入氮氣、氧氣和硼源對硅片進行表面沉積；擴散階段，將表面沉積后的硅片升溫至預定溫度，推進硼擴散；以及降溫階段，將硼擴散后的硅片降溫，并在降溫過程中通入氮氣，得到硼擴散后的硅片。
[0007]進一步地，沉積階段的沉積溫度為850°C?880°C，沉積的時間為15?30分鐘，氮氣的流量為22?24slm,氧氣的流量為250sccm?800sccm,硼源的流量為170sccm?lOOOsccm。[0008]進一步地，沉積階段的沉積溫度為860°C?880°C，沉積時間為20?25分鐘，氮氣的流量為22.5?23slm，氧氣的流量為350sccm?550sccm，硼源的流量為500sccm?800sccm。
[0009]進一步地，沉積階段的沉積溫度為870°C，沉積時間為23分鐘，氮氣的流量為23slm,氧氣的流量為450sccm,硼源的流量為650sccm。
[0010]進一步地，在擴散階段，以5?15°C /分鐘將表面沉積后的硅片升溫至950°C?1100°C，恒溫擴散15?30分鐘。
[0011]進一步地，在擴散階段，以10°C /分鐘將表面沉積后的硅片升溫至1000°C，恒溫擴散25分鐘。
[0012]進一步地，在降溫階段，氮氣的流量為10?20slm。
[0013]在降溫階段，將擴散后的硅片降溫至750°C?800°C ;降溫速率為4?5.2°C /分鐘。
[0014]根據本發明的另一方面，提供了一種晶體硅太陽能電池的制作方法，包括硼擴散步驟，其中硼擴散步驟采用上述任一種的硼擴散方法。
[0015]根據本發明的另一方面，提供了一種晶體硅太陽能電池，該晶體硅太陽能電池是采用上述的制作方法制作而成。
[0016]應用本發明的技術方案，在N型硅片硼擴散過程中采用低溫沉積高溫推進的工藝，并對沉積溫度、擴散溫度、硼源流量等進行調控優化，降低了硅片表面的硼原子濃度，減小了太陽能電池的表面復合速率以及硅片表面的晶格損傷，使得方阻的平均標準差(STDEV)控制在2.0左右，改善了硼擴散方阻均勻性差的問題，從而得到了分布均勻的p-n結。采用本發明所提供的方法使得硅片的合格率從目前的97.2%上升到99.6%，提高了電池的轉換效率，同時也避免了生成硼硅玻璃(BGS)，降低了硼源耗量，節約了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為采用現有技術中的硼擴散工藝得到的硅片的擴散方阻的分布示意圖；以及
[0019]圖2為采用本發明的硼擴散工藝得到的硅片的擴散方阻的分布示意圖。
【具體實施方式】
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0021]為了解決采用現有技術中采用高溫沉積高溫擴散的硼擴散方法時存在的硅片方阻均勻性差、硼源耗量過大以及電池轉換效率低的問題，本發明提供了一種晶體硅太陽能電池的硼擴散方法，包括以下步驟:沉積階段，將濕法刻蝕后的硅片放入擴散爐內升溫，并通入氮氣、氧氣和硼源對硅片進行表面沉積；擴散階段，在氮氣氣氛下將表面沉積后的硅片升溫至預定溫度，推進擴散；以及降溫階段，將擴散后的硅片降溫，并在降溫過程中通入氮氣，得到硼擴散后的硅片。
[0022]在N型硅片硼擴散過程中采用低溫沉積高溫推進的工藝，并對沉積溫度、擴散溫度、源氣流量等進行調控優化，降低了硅片表面的硼原子濃度，減小了太陽能電池的表面復合速率以及硅片表面的晶格損傷，使得方阻的平均標準差(STDEV)控制在2.0左右，改善了硼擴散方阻均勻性差的問題，從而得到了分布均勻的P-n結。采用本發明所提供的方法使得硅片的合格率從目前的97.2%上升到99.6%，提高了電池的轉換效率，同時也避免了生成硼硅玻璃(BGS)，降低了硼源耗量，節約了成本。
[0023]硅片是太陽能電池片的載體，在制作N型太陽能電池的硼擴散工序前需要對硅片進行質量檢測，之后將硅片表面的損傷污染層刻蝕掉，然后正常制絨，具體地，可利用硅的各向異性腐蝕，在硅片表面形成起伏不平的絨面。由于入射光在表面經過多次反射和折射，絨面可以增加光的吸收，提高了電池的短路電流和轉換效率。制絨后需要對硅片進行水洗和酸洗，以去除硅片表面的金屬雜質，優選采用不影響硅片硼擴散效果且能將硅片表面金屬雜質轉化為溶于水的化合物的試劑對硅片進行清洗，以更好地去除硅片表面殘留的金屬雜質。這是因為硅片表面的金屬雜質的存在會影響硼在高溫下向硅片內部的擴散，形成載流子復合中心，降低硅片內部少子的壽命，進而降低N型太陽能電池的光電轉換效率。將制絨清洗后的硅片放入擴散爐的石英舟內，一般石英舟內具有刻槽，將硅片放入石英舟的刻槽內使得硅片豎直放置，以保證硼擴散的均勻性和成品率。
[0024]將硅片升溫至沉積溫度，待等溫度穩定幾分鐘后，開始通入氮氣、氧氣和硼源對硅片表面進行沉積。其中所采用三溴化硼作為硼源，主要是考慮到三溴化硼具有成本相對較低、純度相對較高的優勢。常溫常壓下三溴化硼為液態，一般采用氮氣攜帶三溴化硼進入到擴散爐中，其中硼源流量即是指攜帶三溴化硼的氮氣流量。
[0025]為了使得爐管內上下兩部分的混合氣體分布均勻一致，較大程度地改善遠離硼源區的爐門區域處硅片的方阻均勻性，本發明將沉積階段的沉積溫度控制為850°C?880°C，沉積的時間控制為15?30分鐘，氮氣的流量控制為22?24slm，氧氣的流量控制為250sccm?880sccm,硼源的流量控制為170sccm?lOOOsccm。其中沉積溫度會影響娃片表面沉積后的硼原子濃度及富硼層的厚度，如果沉積溫度高于880°C，會導致靠近硼源區域的硅片表面上沉積的硼原子濃度較高，而遠離硼源區域的硅片表面上硼原子的濃度較低，造成相同爐管內不同溫區的硅片擴散后方阻差別較大；如果沉積的溫度低于850°C，會造成硼源與氧氣的反應速率較慢，造成工藝時間延長，使得硅片表面沉積的硼原子濃度降低，在規定的時間內造成部分硼源的浪費。
[0026]在上述沉積溫度下如果沉積的時間高于30分鐘，會導致硅片內部硼原子擴散濃度較大，形成的P-N結較深，對硅片內部晶格的破壞加重；如果沉積的時間低于15分鐘，則會導致硅片擴散后表面的方阻均勻性較差，且擴散深度較淺，表面的硼原子擴散濃度較大。因此，本發明綜合考慮，將沉積溫度控制為850°C?880°C，同時將沉積時間控制為15?30分鐘，得到了擴散后表面濃度較低，片內均勻性較好的硼擴散硅片。
[0027]本發明將氮氣流量控制為22?24slm，氧氣流量控制為250sccm?880sccm，硼源的流量控制為170sCCm?lOOOsccm。其中氮氣流量的大小主要影響遠離硼源區的硅片方阻，如果氮氣流量大于24slm，則會導致源區的硼源被推進到爐門附近，造成了位于石英舟內的硅片上沉積的硼源較低，只有硅片邊緣位置存在少量硼源，中間沉積量更低，擴散方阻的均勻性差；如果氮氣流量小于22slm，則會導致爐門區的硼原子濃度低，導致擴散方阻的均勻性較差。如果氧氣的流量大于SSOsccm，則會導致生成的硼硅玻璃過厚，而導致硅片內部擴散進入的硼原子濃度較小；如果氧氣的流量小于250sCCm，則會導致生成的氧化硼量較低且硼源不能完全反應，而是以尾氣的形式排出，造成硼源的浪費。如果硼源流量高于lOOOsccm,則會因硼源流量過大導致無法完全反應，以至于過量的硼源易與石英舟或爐管內壁反應，生成氧化硼等物質，造成硼源的浪費，且腐蝕石英舟和爐管；如果硼源流量小于170sCCm，則會導致硅片擴散后方阻均勻性較差，表面的硼原子濃度較少。
[0028]經綜合考慮，本發明將氮氣、氧氣以及硼源的流量限定在上述范圍內，較大程度地降低了硅片表面的硼原子濃度、擴散后硅片的表面復合速率以及硅片表面的晶格損傷，較好地改善了硼擴散方阻均勻性較差的缺陷，從而得到了分布更加均勻的P-n結，增加了硅片的少數載流子壽命，較大地提高了電池的轉換效率。采用具有上述范圍內條件的低溫沉積和高溫擴散工藝，較大地提高了電池的轉換效率。
[0029]優選地，沉積階段的沉積溫度為860°C?880°C，沉積時間為20?25分鐘，氮氣流量為22.5?23slm,氧氣流量為350sccm?550sccm,砸源流量為500sccm?800sccm。最優選地，沉積階段的沉積溫度為870°C，沉積時間為23分鐘，氮氣流量為23slm，氧氣流量為450sccm,硼源流量為 650sccm。
[0030]由于硼原子在晶體硅中的固溶度遠低于磷原子的固溶度，在低溫沉積時可以通過控制溫度來控制硅片表面的沉積濃度。通入的三溴化硼與氧氣反應生成氧化硼和溴氣，而氧化硼與硅原子反應生成硼原子和氧化硅，低溫沉積的硅片表面形成一層富硼區，表面呈淺褐色，并且厚度在幾十個納米范圍內。在沉積階段，也存在少量硼源向硅片內部擴散的現象，但是由于溫度較低，擴散速率較慢，一般忽略不計。為了使得富集在硅片表面上的較厚的富硼層繼續向硅片內部擴散以形成方阻均勻的P-n結，在完成沉積步驟后，以5?15°C /分鐘將表面沉積后的硅片升溫至950°C?1100°C，恒溫擴散15?30分鐘。在升溫以及恒溫擴散過程中停止通入氧氣和硼源，保持與沉積階段同樣的氮氣流量。如果升溫速率高于15°C/分鐘則會使石英爐管由于膨脹系數不同而出現裂紋，如果升溫速率低于5°C/分鐘則會延長工藝時間。如果硼在擴散階段的溫度高于1100°C則會使大量的硼原子進入硅片體內，增加其內部的晶格缺陷，增加復合中心處硼原子的濃度，如果低于950 V則會使硅片內部硼原子濃度降低。因此，經綜合考慮，本發明優選以5?15°C /分鐘將表面沉積后的硅片升溫至950°C?1100°C。進一步優選地，在氮氣氣氛下，以10°C /分鐘將表面沉積后的硅片升溫至1000°C，恒溫擴散25分鐘。
[0031]采用本發明所提供的硼擴散方法，并且將氧氣和三溴化硼流量、氮氣流量以及沉積和擴散的時間控制在上述范圍內就可以得到方阻均勻的硅片，同時減少了硅片表面的富硼層，減少了硅片表面載流子的復合速率，提高了電池的轉換效率。
[0032]待擴散完畢后，將爐管以4?5.2°C /分鐘的速率將硅片降溫至750°C?800°C，并在降溫過程中向爐管內通入流量為10?20slm氮氣。在后期降溫階段，氮氣的作用是推動并運輸其他氣體，由于硼源的沉積過程是在低溫下進行的，根據該溫度范圍內的固溶度，硅片表面沉積的硼原子濃度較低。
[0033]本發明擴散爐的爐管從爐管門區至爐管源區共分為五個溫區，即第一溫度區至第五溫度區，在降溫時根據溫度區的不同降溫速率也不同。優選地，第一溫度區的降溫速率為
4.7?5.2°C /分鐘，第二溫度區的降溫速率為4.5?4.7°C /分鐘，第三溫度區的降溫速率為4.3?4.5°C /分鐘，第四溫度區的降溫速率為4.15?4.3°C /分鐘，第五溫度區的降溫速率為4°C /分鐘。采用分區降溫的方式有助于控制氧化過程中各溫區內硅片的均勻性。
[0034]根據本發明的另一方面，提供了一種晶體硅太陽能電池的制作方法，包括硅片預處理，表面制絨，硼擴散，去磷硅玻璃，等離子刻蝕，鍍減反射膜，絲網印刷，燒結以及封裝步驟，其中硼擴散步驟中采用上述任一種硼擴散方法。
[0035]根據本發明的再一方面，提供了一種晶體硅太陽能電池，該晶體硅太陽能電池是采用上述制作方法制作而成。
[0036]下面結合具體實施例進一步說明本發明的有益效果。
[0037]實施例1
[0038]I)沉積階段:取N型硅片依次進行磷擴散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至870°C，通入氮氣、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮氣，其中氧氣流量為450SCCm，攜帶三溴化硼的氮氣流量為650SCCm，氮氣流量為23slm，沉積時間為23分鐘。
[0039]2)擴散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續通入流量為23slm的氮氣，同時以10°C /分鐘升溫至1000°C，在1000°C下表面擴散25分鐘。
[0040]3)后氧化階段:將硅片降溫至800°C (降溫按照以下方式:第一溫度區為4.7V /分鐘，第二溫度區為4.5°C /分鐘，第三溫度區為4.3°C /分鐘，第四溫度區為4.15°C /分鐘，第五溫度區為4°C /分鐘來降溫)，降溫過程中繼續以15slm的流量通入氮氣并保持40分鐘。
[0041]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴散步驟。
[0042]實施例2
[0043]I)沉積階段:取N型硅片依次進行磷擴散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至860°C，通入氮氣、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮氣，其中氧氣流量為350SCCm，攜帶三溴化硼的氮氣流量為500SCCm，氮氣流量為23slm，沉積時間為20分鐘。
[0044]2)擴散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續通入流量為23slm的氮氣，同時以5°C /分鐘升溫至950°C，在950°C下表面擴散15分鐘。
[0045]3)后氧化階段:將硅片降溫至750°C (降溫按照以下方式:第一溫度區為5.2V /分鐘，第二溫度區為4.7V /分鐘，第三溫度區為4.5°C /分鐘，第四溫度區為4.3°C /分鐘，第五溫度區為4°C /分鐘來降溫)，降溫過程中繼續以IOslm的流量通入氮氣并保持10分鐘。
[0046]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴散步驟。
[0047]實施例3
[0048]I)沉積階段:取N型硅片依次進行磷擴散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至880°C，通入氮氣、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮氣，其中氧氣流量為550SCCm，攜帶三溴化硼的氮氣流量為800SCCm，氮氣流量為22.5slm，沉積時間為25分鐘。[0049]2)擴散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續通入流量為22.5slm的氮氣，同時以15°c /分鐘升溫至1100°C，在1100°C下表面擴散30分鐘。
[0050]3)后氧化階段:將硅片降溫至800°C (降溫按照以下方式:第一溫度區為5.(TC /分鐘，第二溫度區為4.6°C /分鐘，第三溫度區為4.40C /分鐘，第四溫度區為4.2V /分鐘，第五溫度區為4°C /分鐘來降溫)，降溫過程中繼續以20slm的流量通入氮氣并保持10分鐘。
[0051]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴散步驟。
[0052]實施例4
[0053]I)沉積階段:取N型硅片依次進行磷擴散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至850°C，通入氮氣、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮氣，其中氧氣流量為250SCCm，攜帶三溴化硼的氮氣流量為170SCCm，氮氣流量為22slm，沉積時間為15分鐘。
[0054]2)擴散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續通入流量為22slm的氮氣，同時以5°C /分鐘升溫至950°C，在950°C下表面擴散20分鐘。
[0055]3)后氧化階段:將硅片降溫至750°C (降溫按照以下方式:第一溫度區為5.(TC /分鐘，第二溫度區為4.6°C /分鐘，第三溫度區為4.40C /分鐘，第四溫度區為4.2V /分鐘，第五溫度區為4°C /分鐘來降溫)，降溫過程中繼續以IOslm的流量通入氮氣并保持10分鐘。
[0056]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴散步驟。
[0057]實施例5
[0058]I)沉積階段:取N型硅片依次進行磷擴散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至880°C，通入氮氣、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮氣，其中氧氣流量為800sccm,攜帶三溴化硼的氮氣流量為lOOOsccm,氮氣流量為24slm,沉積時間為30分鐘。
[0059]2)擴散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續通入流量為24slm的氮氣，同時以15°C /分鐘升溫至1100°C，在1100°C下表面擴散30分鐘。
[0060]3)后氧化階段:將硅片降溫至800°C (降溫按照以下方式:第一溫度區為5.(TC /分鐘，第二溫度區為4.6°C /分鐘，第三溫度區為4.40C /分鐘，第四溫度區為4.2V /分鐘，第五溫度區為4°C /分鐘來降溫)，降溫過程中繼續以12slm的流量通入氮氣并保持18分鐘。
[0061]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴散步驟。
[0062]實施例6
[0063]I)沉積階段:取N型硅片依次進行磷擴散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至900°C，通入氮氣、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮氣，其中氧氣流量為200sccm,攜帶三溴化硼的氮氣流量為150sccm,氮氣流量為18slm,沉積時間為35分鐘。[0064]2)擴散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續通入流量為ISslm的氮氣，同時以3°C /分鐘升溫至920°C，在920°C下表面擴散10分鐘。
[0065]3)后氧化階段:將硅片降溫至700°C (降溫按照以下方式:第一溫度區為4.5°C /分鐘，第二溫度區為4.3°C /分鐘，第三溫度區為4.1°C /分鐘，第四溫度區為4.(TC /分鐘，第五溫度區為3°C /分鐘來降溫)，降溫過程中繼續以3slm的流量通入氮氣并保持8分鐘。
[0066]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴散步驟。
[0067]實施例7
[0068]I)沉積階段:取N型硅片依次進行磷擴散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片(由保定天威英利新能源有限公司提供)置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入500片。以10°C /分鐘升溫至830°C，通入氮氣、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮氣，其中氧氣流量為850sccm,攜帶三溴化硼的氮氣流量為IlOOsccm,氮氣流量為28slm,沉積時間為8分鐘。
[0069]2)擴散階段:停止通入氧氣和硼源，繼續通入流量為28slm的氮氣，同時以20°C /分鐘升溫至1200°C，在1200°C下表面擴散45分鐘。
[0070]3)后氧化階段:將硅片降溫至900°C (降溫按照以下方式:第一溫度區為5.5°C /分鐘，第二溫度區為5.3°C /分鐘，第三溫度區為5.(TC /分鐘，第四溫度區為4.7°C /分鐘，第五溫度區為5°C /分鐘來降溫)，降溫過程中繼續以3slm的流量通入氮氣并保持8分鐘。
[0071]4)降溫完畢，出舟，取出硅片，完成硼擴散步驟。
[0072]對比例I
[0073]I)高溫沉積高溫擴散階段:取N型硅片依次進行磷擴散、濕法刻蝕，將濕法刻蝕后的硅片置于擴散爐的爐管中，硅片垂直于石英舟放置，每根爐管放入400片。以10°C/分鐘升溫至938°C,通入氮氣、氧氣以及攜帶三溴化硼的氮氣,其中氧氣流量為160sccm,攜帶三溴化硼的氮氣流量為500sCCm，氮氣流量為16.5slm，沉積時間為43分鐘。
[0074]2)后氧化階段:按照每個溫區均以10°C /分鐘的速率將硅片降至750°C，降溫過程中繼續通入IOslm的氮氣與5.5slm氧氣，保持20分鐘。
[0075]對實施例1至7以及對比例I中擴散后得到的硅片進行測試，采用少子壽命測試儀WT-2000檢測少子壽命,采用直線四探針方阻電阻率測試儀(4P automatic four pointprobe meter model280)檢測方阻均勻性,具體數據見表I。其中，圖1為對比例I中娃片的擴散方阻分布圖，圖2為實施例1中硅片的擴散方阻分布圖。
[0076]將實施例1至7以及對比例I中制備的硅片經去磷硅玻璃，等離子刻蝕，鍍減反射膜，絲網印刷，燒結以及封裝等步驟，得到太陽能電池片，測定太陽能電池片的電性能。采用Halm測試儀測定太陽能電池片的Uoc，Isc, FF和Eff。具體性能數據見表2。
[0077]表I
[0078]
【權利要求】
1.一種N型硅片的硼擴散方法，其特征在于，包括以下步驟: 沉積階段，將濕法刻蝕后的硅片放入擴散爐內升溫，并通入氮氣、氧氣和硼源對所述硅片進行表面沉積； 擴散階段，將表面沉積后的所述硅片升溫至預定溫度，推進硼擴散；以及 降溫階段，將硼擴散后的所述硅片降溫，并在所述降溫過程中通入所述氮氣，得到硼擴散后的所述娃片。
2.根據權利要求1所述的硼擴散方法，其特征在于，所述沉積階段的沉積溫度為850°C?880°C，沉積時間為15?30分鐘，所述氮氣的流量為22?24sIm，所述氧氣的流量為250sccm?800sccm,所述砸源的流量為170sccm?lOOOsccm。
3.根據權利要求2所述的硼擴散方法，其特征在于，所述沉積階段的沉積溫度為860°C?880°C，沉積時間為20?25分鐘，所述氮氣的流量為22.5?23slm，所述氧氣的流量為350sccm?550sccm,所述砸源的流量為500sccm?800sccm。
4.根據權利要求3所述的硼擴散方法，其特征在于，所述沉積階段的沉積溫度為870°C，沉積時間為23分鐘，所述氮氣的流量為23slm，所述氧氣的流量為450sCCm，所述硼源的流量為650sccm。
5.根據權利要求1所述的硼擴散方法，其特征在于，在所述擴散階段，以5?15°C/分鐘將表面沉積后的所述硅片升溫至950°C?1100°C，恒溫擴散15?30分鐘。
6.根據權利要求5所述的硼擴散方法，其特征在于，在所述擴散階段，以10°C/分鐘將表面沉積后的所述硅片升溫至1000°c，恒溫擴散25分鐘。
7.根據權利要求1所述的硼擴散方法，其特征在于，在所述降溫階段，所述氮氣的流量為 10 ?20slm。
8.根據權利要求1所述的硼擴散方法，其特征在于，在所述降溫階段，將擴散后的所述硅片降溫至750°C?800°C ;所述降溫速率為4?5.2°C /分鐘。
9.一種晶體硅太陽能電池的制作方法，包括硼擴散步驟，其特征在于，所述硼擴散步驟采用權利要求1至8中任一項所述的硼擴散方法。
10.一種晶體硅太陽能電池，其特征在于，采用權利要求9所述的制作方法制作而成。
【文檔編號】H01L21/22GK103632933SQ201310625943
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】袁廣鋒, 何廣川, 陳艷濤, 李雪濤 申請人:英利集團有限公司