一种磷吸杂工艺.docx

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一种磷吸杂工艺

说明书

一种硅片的磷吸杂工艺

技术领域

本发明属于光伏技术领域，特别是涉及太阳能电池制造中的一种硅片的磷吸杂工艺。

背景技术

随着工业化的发展，电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。

在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业不仅争相投入巨资，扩大生产，还纷纷建立自己的研发机构，研究和开发新的电池项目，提高产品的质量和转化效率。

然而硅片作为基体材料制作太阳能电池单晶硅存在微缺陷和金属杂质，这些杂质和缺陷在硅禁带中引入多重深能级，成为少数载流子的复合中心，严重影响了太阳电池的光电转换效率。

在单晶硅中，由于杂质与杂质，杂质与缺陷之间的相互作用，重金属杂质或微观缺陷在一定的温度下会发生迁移和再凝聚现象，利用这种现象，在硅片的背面引入机械损伤、缺陷或沉淀某一种薄膜，也可在体内引入缺陷，使重金属杂质从器件的工作区域富集到这些特殊的区域，即称为杂质的吸除，前者称为外吸杂，后者为内吸杂。

吸杂技术是减少硅片的加工和器件工艺过程的污染，改善器件的性能的一种非常有效的方法。

利用杂质向具有晶格的不完整性的区域聚集的特性引入缺陷形成杂质富集区域，然后将这一层杂质富集的损伤区域去掉，就可打到去除硅片中部分杂质的目的，减少硅片中少数载流子复合中心，提高电池的短路电流，从而提高太阳电池光电转换效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种有效减小重掺杂“死层”，提高电池短波响应，改进电池的Isc和Voc的硅片的磷吸杂工艺。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

所述磷吸杂工艺包括如下步骤：

（1）预沉积：

将制备好绒面的硅片放入扩散炉里进行扩散，该工序共分六步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、第一步扩散：

扩散时间为300~400s，炉口温度为870~880℃，炉中温度为820~830℃，炉尾温度为820~830℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（b）、第二步扩散：

扩散时间为120~180s，炉口温度为880~890℃，炉中温度为840~850℃，炉尾温度为860~870℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（c）、第三步扩散：

扩散时间为360~420s，炉口温度为870~880℃，炉中温度为850~860℃，炉尾温度为840~860℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（d）、第四步扩散：

扩散时间为1200~1300s，炉口温度为890~900℃，炉中温度为860~880℃，炉尾温度为870~890℃，氮气的通入量为25000~26000ml，三氯氧磷的通入量为1900~2100ml，氧气的通入量为0ml；

（e）、第五步扩散：

扩散时间为300~420s，炉口温度为840~860℃，炉中温度为820~830℃，炉尾温度为820~830℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3000~4000ml；

（f）、第六步扩散：

扩散时间为300~400s，炉口温度为840~860℃，炉中温度为820~830℃，炉尾温度为820~830℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3000~4000ml；

待扩散完成后，将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温，测量硅片的方块电阻，控制扩散后硅片的方块电阻在100Ω~110Ω之间；

（2）去磷硅玻璃层：

上述预沉积处理后的硅片表面会形成一层较薄的磷硅玻璃层，将经过预沉积处理后的硅片放入浓度为5%~6%的氢氟酸溶液中浸泡50~60s，去掉硅片表面上的磷硅玻璃层；

（3）再分布：

将上述去掉磷硅玻璃层后的硅片再次放入扩散炉中进行高温氧化和吸杂处理，该工序共分4步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、第一步扩散：

扩散时间为300~400s，炉口温度为1020~1040℃，炉中温度为1010~1030℃，炉尾温度为1010~1030℃，氮气的通入量为0ml，三氯乙烷的通入量为0ml，氧气的通入量为20000~21000ml；

（b）、第二步扩散：

扩散时间为1620~1800s，炉口温度为1000~1100℃，炉中温度为1000~1100℃，炉尾温度为1000~1100℃，氮气的通入量为0ml，三氯乙烷的通入量500ml，氧气的通入量为20000~21000ml；

（c）、第三步扩散：

扩散时间为180~360s，炉口温度为1020~1040℃，炉中温度为1010~1030℃，炉尾温度为1010~1030℃，氮气的通入量为20000~22000ml，三氯乙烷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（d）、第四步扩散：

扩散时间为300~400s，炉口温度为1020~1040℃，炉中温度为1000~1100℃，炉尾温度为1000~1100℃，氮气的通入量为20000~22000ml，三氯乙烷的通入量为0ml，氧气的通入量为0ml；

待第四步完成后，将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温后，测量硅片的方块电阻，控制方块电阻在70Ω-80Ω之间；

（4）去氧化层：

经过再分布处理后的硅片表面上形成一层蓝色的氧化膜，将经过再分布处理后的硅片放入浓度为5%~6%的氢氟酸溶液中浸泡300~400s,，去掉硅片表面上的氧化层；

（5）二次扩散：

将上述经过清洗后去除掉表面氧化层的硅片放到扩散炉里再次进行扩散处理，该工序共分七步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、第一步扩散：

扩散时间为300~400s，炉口温度为900~910℃，炉中温度为850~860℃，炉尾温度为850~870℃，氮气的通入量为28000~30000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（b）、第二步扩散：

扩散时间为360~420s，炉口温度为910~920℃，炉中温度为870~880℃，炉尾温度为880~890℃，氮气的通入量为28000~30000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（c）、第三步扩散：

扩散时间为120~210s，炉口温度为920~930℃，炉中温度为890~900℃，炉尾温度为890~900℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3000~4000ml；

（d）、第四步扩散：

扩散时间为460~580s，炉口温度为930~940℃，炉中温度为880~890℃，炉尾温度为890~900℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷的通入量2000~2100ml，氧气的通入量为3000~4000ml；

（e）、第五步扩散：

扩散时间为920~1200s，炉口温度为930~940℃，炉中温度为880~890℃，炉尾温度为890~900℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷的通入量2200~2300ml，氧气的通入量为3000~4000ml；

（f）、第六步扩散：

扩散时间为300~420s，炉口温度为890~900℃，炉中温度为850~860℃，炉尾温度为860~870℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3000~4000ml；

（g）、第七步扩散：

扩散时间为300~400s，炉口温度为900~910℃，炉中温度为850~860℃，炉尾温度为860~870℃，氮气的通入量为22000~23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

二次扩散完毕后，将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温，测量硅片的少子寿命及方块电阻，控制二次扩散后硅片的方块电阻在30Ω-40Ω之间。

本发明与传统工艺相比，优点在于：

处理后硅片的平均少子寿命大大提高；按照电池片的正常工艺完成刻蚀、PECVD、丝网烧结等工艺后，做出的电池片平均转化效率进一步提高，电池片的各项电性能参数更优。

具体实施方式

下面结合具体实施对本发明作进一步描述。

实施例1

选用生产线上效率水平在15%以下的单晶125×125型号的硅片共300片进行磷吸杂处理，具体步骤如下：

（1）预沉积：

将制备好绒面的硅片放入扩散炉里进行扩散，该工序共分六步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为360s，炉口温度为875℃，炉中温度为825℃，炉尾温度为825℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（b）、扩散时间为150s，炉口温度为885℃，炉中温度为845℃，炉尾温度为865℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（c）、扩散时间为390s，炉口温度为875℃，炉中温度为855℃，炉尾温度为855℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（d）、扩散时间为1250s，炉口温度为895℃，炉中温度为870℃，炉尾温度为880℃，氮气的通入量为25500ml，三氯氧磷的通入量为2000ml，氧气的通入量为0ml；

（e）、扩散时间为360s，炉口温度为850℃，炉中温度为825℃，炉尾温度为825℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3500ml；

（f）、扩散时间为360s，炉口温度为850℃，炉中温度为825℃，炉尾温度为825℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3500ml；

待扩散完成后,将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温，用四探针测量硅片的方块电阻，该经过扩散处理后硅片的方块电阻为105Ω；

（2）去磷硅玻璃层：

上述预沉积处理后的硅片表面会形成一层较薄的磷硅玻璃层，将经过预沉积处理后的硅片放入浓度为5.5%的氢氟酸溶液中浸泡56s，去掉硅片表面上的磷硅玻璃层；

（3）再分布：

将上述去掉磷硅玻璃层后的硅片再次放入扩散炉中进行高温氧化和吸杂处理，该工序共分4步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为360s，炉口温度为1030℃，炉中温度为1020℃，炉尾温度为1020℃，氮气的通入量为0ml，三氯乙烷的通入量为0ml，氧气的通入量为20500ml；

（b）、扩散时间为1760s，炉口温度为1050℃，炉中温度为1050℃，炉尾温度为1050℃，氮气的通入量为0ml，三氯乙烷的通入量500ml，氧气的通入量为20500ml；

（c）、扩散时间为320s，炉口温度为1030℃，炉中温度为1020℃，炉尾温度为1020℃，氮气的通入量为21000ml，三氯乙烷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（d）、扩散时间为360s，炉口温度为1030℃，炉中温度为1050℃，炉尾温度为1050℃，氮气的通入量为2100ml，三氯乙烷的通入量为0ml，氧气的通入量为0ml；

待第四步完成后，将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温后，用四探针测量硅片的方块电阻，该经过再分布处理后硅片的方块电阻为75Ω左右；

（4）去氧化层：

经过再分布处理后的硅片表面上形成一层蓝色的氧化膜，，将经过再分布处理后的硅片放入浓度为5.5%的氢氟酸溶液中浸泡350s，去掉硅片表面上的氧化层；

（5）二次扩散：

将上述经过清洗后去除掉表面氧化层的硅片放到扩散炉里再次进行扩散处理，该工序共分七步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为360s，炉口温度为905℃，炉中温度为855℃，炉尾温度为860℃，氮气的通入量为29000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（b）、扩散时间为390s，炉口温度为915℃，炉中温度为875℃，炉尾温度为885℃，氮气的通入量为29000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（c）、扩散时间为180s，炉口温度为925℃，炉中温度为895℃，炉尾温度为895℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3500ml；

（d）、扩散时间为520s，炉口温度为935℃，炉中温度为885℃，炉尾温度为895℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷的通入量2050ml，氧气的通入量为3500ml；

（e）、扩散时间为1080s，炉口温度为935℃，炉中温度为885℃，炉尾温度为895℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷的通入量2250ml，氧气的通入量为3400ml；

（f）、扩散时间为360s，炉口温度为895℃，炉中温度为855℃，炉尾温度为865℃，氮气的通入量为22500ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3300ml；

（g）、扩散时间为380s，炉口温度为905℃，炉中温度为855℃，炉尾温度为865℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

二次扩散完毕后，将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温，用少子寿命仪测量硅片的少子寿命，用四探针测量硅片的方块电阻；经测量，本发明的工艺处理后硅片的平均少子寿命比传统工艺扩散后的少子寿命高6.0μs左右，硅片的方块电阻为35Ω左右。

按照电池片的正常工艺完成刻蚀、PECVD、丝网烧结等工艺后，做出的电池片平均转化效率达到16.26％，比传统工艺提高了2％左右。

实施例2

选用生产线上效率水平在15%以下的单晶125×125型号的硅片共300片进行磷吸杂处理，具体步骤如下：

（1）预沉积：

将制备好绒面的硅片放入扩散炉里进行扩散，该工序共分六步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为300s，炉口温度为870℃，炉中温度为820℃，炉尾温度为823℃，氮气的通入量为22100ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml;

（b）、扩散时间为120s，炉口温度为880℃，炉中温度为840℃，炉尾温度为860℃，氮气的通入量为22100ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（c）、扩散时间为360s，炉口温度为870℃，炉中温度为850℃，炉尾温度为840℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（d）、扩散时间为1200s，炉口温度为890℃，炉中温度为860℃，炉尾温度为870℃，氮气的通入量为25000ml，三氯氧磷的通入量为1900ml，氧气的通入量为0ml；

（e）、扩散时间为300s，炉口温度为840℃，炉中温度为820℃，炉尾温度为820℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3000ml；

（f）、扩散时间为300s，炉口温度为840℃，炉中温度为820℃，炉尾温度为820℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3000ml；

待扩散完成后,将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温，用四探针测量硅片的方块电阻，该经过扩散处理后硅片的方块电阻为110Ω左右；

（2）去磷硅玻璃层：

去磷硅玻璃层：

上述预沉积处理后的硅片表面会形成一层较薄的磷硅玻璃层，将经过预沉积处理后的硅片放入浓度为5%的氢氟酸溶液中浸泡60s，去掉硅片表面上的磷硅玻璃层；

（3）再分布：

将上述去掉磷硅玻璃层后的硅片再次放入扩散炉中进行高温氧化和吸杂处理，该工序共分4步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为300s，炉口温度为1020℃，炉中温度为1010℃，炉尾温度为1010℃，氮气的通入量为0ml，三氯乙烷的通入量为0ml，氧气的通入量为20000ml；

（b）、扩散时间为1620s，炉口温度为1000℃，炉中温度为1000℃，炉尾温度为1000℃，氮气的通入量为0ml，三氯乙烷的通入量500ml，氧气的通入量为20000ml；

（c）、扩散时间为180s，炉口温度为1020℃，炉中温度为1010℃，炉尾温度为1010℃，氮气的通入量为20000ml，三氯乙烷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（d）、扩散时间为300s，炉口温度为1020℃，炉中温度为1030℃，炉尾温度为1010℃，氮气的通入量为20000ml，三氯乙烷的通入量为0ml，氧气的通入量为0ml；

待第四步完成后，将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温后，用四探针测量硅片的方块电阻，该经过再分布处理后硅片的方块电阻为80Ω左右；

（4）去氧化层：

经过再分布处理后的硅片表面上形成一层蓝色的氧化膜，，将经过再分布处理后的硅片放入浓度为5%的氢氟酸溶液中浸泡400s，去掉硅片表面上的氧化层；

（5）二次扩散：

将上述经过清洗后去除掉表面氧化层的硅片放到扩散炉里再次进行扩散处理，该工序共分七步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为300s，炉口温度为900℃，炉中温度为850℃，炉尾温度为850℃，氮气的通入量为28000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（b）、扩散时间为360s，炉口温度为910℃，炉中温度为870℃，炉尾温度为880℃，氮气的通入量为28030ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（c）、扩散时间为120s，炉口温度为920℃，炉中温度为890℃，炉尾温度为890℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3000ml；

（d）、扩散时间为460s，炉口温度为930℃，炉中温度为880℃，炉尾温度为890℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷的通入量2000ml，氧气的通入量为3000ml；

（e）、扩散时间为920s，炉口温度为930℃，炉中温度为880℃，炉尾温度为890℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷的通入量2200ml，氧气的通入量为3000ml；

（f）、扩散时间为300s，炉口温度为890℃，炉中温度为850℃，炉尾温度为860℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为3000ml；

（g）、扩散时间为300s，炉口温度为900℃，炉中温度为850℃，炉尾温度为860℃，氮气的通入量为22000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

二次扩散完毕后，将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温，用少子寿命仪测量硅片的少子寿命，用四探针测量硅片的方块电阻；经测量，本发明的工艺处理后硅片的平均少子寿命比传统工艺扩散后的少子寿命高4.6μs左右，硅片的方块电阻为40Ω左右。

按照电池片的正常工艺完成刻蚀、PECVD、丝网烧结等工艺后，做出的电池片平均转化效率达到15.80％，比传统工艺提高了1.6％左右。

实施例3

选用生产线上效率水平在15%以下的单晶125×125型号的硅片共300片进行磷吸杂处理，具体步骤如下：

（1）预沉积：

将制备好绒面的硅片放入扩散炉里进行扩散，该工序共分六步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为400s，炉口温度为880℃，炉中温度为830℃，炉尾温度为830℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（b）、扩散时间为180s，炉口温度为890℃，炉中温度为850℃，炉尾温度为870℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（c）、扩散时间为420s，炉口温度为880℃，炉中温度为860℃，炉尾温度为860℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷和氧气的通入量均为0ml；

（d）、扩散时间为1300s，炉口温度为900℃，炉中温度为880℃，炉尾温度为890℃，氮气的通入量为26000ml，三氯氧磷的通入量为2100ml，氧气的通入量为0ml；

（e）、扩散时间为420s，炉口温度为860℃，炉中温度为830℃，炉尾温度为830℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为4000ml；

（f）、扩散时间为400s，炉口温度为860℃，炉中温度为830℃，炉尾温度为830℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为4000ml；

待扩散完成后,将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温，用四探针测量硅片的方块电阻，该经过扩散处理后硅片的方块电阻为100Ω左右；

（2）去磷硅玻璃层：

上述预沉积处理后的硅片表面会形成一层较薄的磷硅玻璃层，将经过预沉积处理后的硅片放入浓度为6%的氢氟酸溶液中浸泡50s，去掉硅片表面上的磷硅玻璃层；

（3）再分布：

将上述去掉磷硅玻璃层后的硅片再次放入扩散炉中进行高温氧化和吸杂处理，该工序共分4步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为400s，炉口温度为1040℃，炉中温度为1030℃，炉尾温度为1030℃，氮气的通入量为0ml，三氯乙烷的通入量为0ml，氧气的通入量为21000ml；

（b）、扩散时间为1800s，炉口温度为1100℃，炉中温度为1100℃，炉尾温度为1100℃，氮气的通入量为0ml，三氯乙烷的通入量500ml，氧气的通入量为21000ml；

（c）、扩散时间为360s，炉口温度为1040℃，炉中温度为1030℃，炉尾温度为1030℃，氮气的通入量为22000ml，三氯乙烷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（d）、扩散时间为400s，炉口温度为1040℃，炉中温度为1100℃，炉尾温度为1100℃，氮气的通入量为22000ml，三氯乙烷的通入量为0ml，氧气的通入量为0ml；

待第四步完成后，将硅片从扩散炉中取出并冷却至室温后，用四探针测量硅片的方块电阻，该经过再分布处理后硅片的方块电阻为70Ω左右；

（4）去氧化层：

经过再分布处理后的硅片表面上形成一层蓝色的氧化膜，，将经过再分布处理后的硅片放入浓度为6%的氢氟酸溶液中浸泡300s，去掉硅片表面上的氧化层；

（5）二次扩散：

将上述经过清洗后去除掉表面氧化层的硅片放到扩散炉里再次进行扩散处理，该工序共分七步，每步的时间、温度及各种气体的通入量详细如下：

（a）、扩散时间为400s，炉口温度为910℃，炉中温度为860℃，炉尾温度为870℃，氮气的通入量为30000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（b）、扩散时间为420s，炉口温度为920℃，炉中温度为880℃，炉尾温度为890℃，氮气的通入量为30000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为0ml；

（c）、扩散时间为210s，炉口温度为930℃，炉中温度为900℃，炉尾温度为900℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为4000ml；

（d）、扩散时间为580s，炉口温度为940℃，炉中温度为890℃，炉尾温度为900℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷的通入量2100ml，氧气的通入量4000ml；

（e）、扩散时间为1200s，炉口温度为940℃，炉中温度为890℃，炉尾温度为900℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷的通入量2200~2300ml，氧气的通入量为4000ml；

（f）、扩散时间为420s，炉口温度为900℃，炉中温度为860℃，炉尾温度为870℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧磷的通入量0ml，氧气的通入量为4000ml；

（g）、扩散时间为400s，炉口温度为910℃，炉中温度为860℃，炉尾温度为870℃，氮气的通入量为23000ml，三氯氧