专利名称：一种n型晶体硅太阳能电池用pn结制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池的制造工艺，具体地，涉及一种N型晶体硅太阳能电池用 PN结制备方法。
背景技术：
目前，能源紧缺以及环境恶化已引起一系列经济和社会问题，发展可再生能源变得尤为紧迫。太阳能电池是解决该问题的途经之一，高转换效率与低成本则是太阳能电池发展的主要趋势。晶体硅太阳能电池具有转换效率较高与生产技术成熟的优点，占据绝大部分的光伏电池市场份额。在晶体硅太阳能电池的生产中，PN结(PN junction)的制备是主要的核心技术。在现有技术中，太阳能电池工业化生产中通常采用掺硼的P型硅材料进行生产，然而，硼掺杂P型单晶硅中普遍存在光致衰减现象，这是因为P型单晶硅的硼氧复合缺陷和碳氧复合缺陷的存在。针对上述问题，一般采用掺镓的P型硅片或者掺磷的N型硅片进行生产；掺镓硅片和N型硅片不存在硼氧复合缺陷，因此硅片不存在少子寿命衰减现象。中国专利 CN200910024890. 9对掺镓单晶扩散方法进行了阐述，中国专利CN200510039002. 2对BBriW 扩散方法也进行了阐述。现有的N型硅片的PN结制备工艺主要是在1000度左右通BBrt 硼源，进行扩散。然而，上述现有的工艺的方块电阻均勻性较差，不均勻度一般在10%以上，这是因为在扩散时会产生富硼层，一方面富硼层会增加体内的复合降低少子寿命，另一方面富硼层的存在也大大降低了方块电阻的均勻性，给金属化烧结带来很大的困难，同时BBrt在工艺过程中会产生Brt剧毒的化学废气，对操作人的安全性具有一定的威胁，因此，开发一种高均勻性、高安全性的N型硅片的硼扩散工艺尤为重要。综上所述，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷 ⑴方块电阻均勻性差现有技术的N型硅片的PN结制备工艺，在1000°C左右通88^硼
源进行扩散，扩散时会产生富硼层，富硼层的存在也大大降低了方块电阻的均勻性；
⑵安全性差在1000°C左右通BBrt硼源进行扩散，BBri在工艺过程中会产生Β,2剧毒的化学废气，对操作人的安全性具有一定的威胁。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，以实现方块电阻均勻性好、安全性好与操作方式简便的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，包括以下步骤a、对制绒清洗后的N型硅片进行旋涂硼源处理，得到硼源片；b、 在150-300°C的温度条件下，对步骤a所得硼源片进行烘干处理；C、在1000-1050°C的温度条件下，在氮气和氧气的混合气氛中对步骤b所得硼源片进行推进处理10-50min，其中，氮气流量为1-5 L/min，氧气流量为1-5 L/min ；d、将步骤c所得硼源片降温处理至850-900°C 的温度条件时，在氧气气氛中进行氧化处理15-30min ；其中，氧气流量为1_5 L/min ；e、继续将步骤d所得硼源片降温处理至600-700°C的温度条件时，进行保温处理10-20min。进一步地，在步骤e之后，还包括以下步骤f、将步骤e保温处理后的硼源片，自然冷却至常温。进一步地，在步骤a中，所述硼源是纯度大于99. 9995%、且质量浓度为1. 1_3%的硼酸溶液。进一步地，在步骤b中，所述烘干处理的时间为2-5min。进一步地，所述步骤e具体包括继续将步骤d所得硼源片降温处理至600-700°C 的温度条件时，在流量为1-6 L/min的氮气气氛中进行保温处理10-20min。在上述N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法中，由于采用的硼源是高纯度的硼酸溶液，在工艺过程中不会产生有害的化学废气，具体的化学反应方程式如下
2H3B03 ^ B2O3+ 2H20 2B203+3Si — 4B+3Si02
而常规扩散工艺中采用BBr3作为硼源，在工艺过程中会产生Br2有毒气体，具体的化学反应方程式如下
2BBr3+302 — 2B203+3Br2 2B203+3Si — 4B+3Si02
本发明各实施例的N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，由于包括步骤a、对制绒清洗后的N型硅片进行旋涂硼源处理，得到硼源片；b、在150-300°C的温度条件下，对步骤a所得硼源片进行烘干处理；C、在1000-1050°C的温度条件下，在氮气和氧气的混合气氛中对步骤b所得硼源片进行推进处理10-50min ；d、将步骤c所得硼源片降温处理至 850-900°C的温度条件时，在氧气气氛中进行氧化处理15-30min ；e、继续将步骤d所得硼源片降温处理至600-700°C的温度条件时，进行保温处理10-20min ；由于采用的硼源是高纯度的硼酸溶液，与现有技术中的常规扩散工艺相比，在工艺过程中不会产生有害的化学废气；从而可以克服现有技术中方块电阻均勻性差与安全性差的缺陷，以实现方块电阻均勻性好、安全性好与操作方式简便的优点，有利于N型晶体硅太阳能电池的制备，适于推广应用。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书与权利要求书所特别指出的结构来实现和获得。下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例一
根据本发明实施例，提供了一种N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，包括以下步
骤
a、在制绒清洗后的一组N型单晶硅片(以25片为例)的表面，旋涂质量浓度为3%的硼酸溶液，得到硼源片；在步骤a中，硼酸溶液的纯度大于99. 9995% ；
b、在150°C的温度条件下，对步骤a所得硼源片进行烘干处理5min；
C、在1000°C的温度条件下，在氮气和氧气的混合气氛中对步骤b所得硼源片进行推进处理30min，其中，氮气流量为5 L/min，氧气流量为2L/min ；
d、将步骤c所得硼源片降温处理至900°C的温度条件时，在氧气气氛中进行氧化处理 15min ；其中，氧气流量为5 L/min ；
e、继续将步骤d所得硼源片降温处理至700°C的温度条件时，在氮气气氛中进行保温处理15min，完成工艺过程；其中，氮气流量为3 L/min。在上述实施例中，在步骤e之后还可以包括步骤f，即将步骤e保温处理后的硼源片，自然冷却至常温。对比实施例一
为了与上述实施例一进行对比，将制绒清洗后的另外一组25片N型单晶硅片进行常规扩散处理，包括以下步骤
a、在975°C的温度条件下，在氮气和氧气的混合气氛中对上述N型单晶硅片进行通BBrt 硼源处理，得到BBri硼源片；其中，氮气流量8L/min，氧气流量为0. 8L/min, BBr3的流量为 0.3 L/min ；
b、将步骤a所得BBri硼源片降温处理至860°C后，在流量为8L/min的氧气气氛中进行保温处理40min ；
c、继续将步骤b所得BBrt硼源片降温处理至820°C后，通流量为8L/min的氮气，完成扩散过程。工艺结束后，从上述实施例一与对比实施例一得到的两组硅片中，在每组的均勻位置各抽取3片硅片进行方块电阻均勻性测试，得到如下数据
表一由实施例一所导硅片的方土央E民阻均匀性测试数据
权利要求
1.一种N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，其特征在于，包括以下步骤a、对制绒清洗后的N型硅片进行旋涂硼源处理，得到硼源片；b、在150-300°C的温度条件下，对步骤a所得硼源片进行烘干处理；C、在1000-1050°C的温度条件下，在氮气和氧气的混合气氛中对步骤b所得硼源片进行推进处理10-50min，其中，氮气流量为1_5 L/min，氧气流量为1_5 L/min ；d、将步骤c所得硼源片降温处理至850-900°C的温度条件时，在氧气气氛中进行氧化处理15-30min ；其中，氧气流量为1-5 L/min ；e、继续将步骤d所得硼源片降温处理至600-700°C的温度条件时，进行保温处理 10-20min。
2.根据权利要求1所述的N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，其特征在于，在步骤e之后，还包括以下步骤f、将步骤e保温处理后的硼源片，自然冷却至常温。
3.根据权利要求1或2所述的N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，其特征在于， 在步骤a中，所述硼源是纯度大于99. 9995%、且质量浓度为1. 1-3%的硼酸溶液。
4.根据权利要求1或2所述的N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，其特征在于， 在步骤b中，所述烘干处理的时间为2-5min。
5.根据权利要求1或2所述的N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，其特征在于， 所述步骤e具体包括继续将步骤d所得硼源片降温处理至600-700°C的温度条件时，在流量为1-6 L/min的氮气气氛中进行保温处理10-20min。
全文摘要
本发明公开了一种N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，包括对制绒清洗后的N型硅片进行旋涂硼源处理；在150-300℃的温度条件下，对前述所得硼源片进行烘干处理；在1000-1050℃的温度条件下，在氮氧混合气氛中对前述所得硼源片进行推进处理10-50min；将前述所得硼源片降温处理至850-900℃的温度条件时，进行氧化处理15-30min；继续将前述所得硼源片降温处理至600-700℃的温度条件时，进行保温处理10-20min。本发明所述N型晶体硅太阳能电池用PN结制备方法，可以克服现有技术中方块电阻均匀性差与安全性差等缺陷，以实现方块电阻均匀性好、安全性好与操作方式简便的优点。
文档编号H01L31/18GK102437232SQ20111007165
公开日2012年5月2日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者李潘剑, 王立建 申请人:无锡市佳诚太阳能科技有限公司