用于磷浆扩散的太阳电池硅片
扩散工艺及控制要点
扩散工艺及控制要点1.由于硅太阳能电池实际生产中均采用P型硅片，因此需要形成N型层才能得到PN结，这通常是通过在高温条件下利用磷源扩散来实现的。
这种扩散工艺包括两个过程：首先是硅片表面含磷薄膜层的沉积，然后是在含磷薄膜中的磷在高温条件下往P型硅里的扩散。
2.在高温扩散炉里，汽相的POCL3（phosphorus oxychloride）或PB r3(phosphorus tribromide)首先在表面形成P2O5（phosphorus pentoxide）;然后，其中的磷在高温作用下往硅片里扩散。
3.扩散过程结束后，通常利用“四探针法”对其方块电阻进行测量以确定扩散到硅片里的磷的总量，对于丝网印刷太阳电池来说，方块电阻一般控制在40-50欧姆。
4.发射结扩散通常被认为是太阳电池制作的关键的工艺步骤。
扩散太浓，会导致短路电流降低（特别是短波长光谱效应很差，当扩散过深时，该效应还会加剧）；扩散不足，会导致横向传输电阻过大，同样还会引起金属化时硅材料与丝网印刷电结之间的欧姆接触效果。
5.导致少数载流子寿命低的原因还包括扩散源的纯度、扩散炉的清洁程度、进炉之前硅片的清洁程度甚至是在热扩散过程中硅片的应力等。
6.扩散结的质量同样依赖于扩散工艺参数，如扩散的最高温度、处于最高温度的时间、升降温的快慢（直接影响硅片上的温度梯度所导致的应力和缺陷）。
当然，大量的研究表明，对于具有600mv左右开路电压的丝网印刷太阳电池，这种应力不会造成负面影响，实际上有利于多晶情况时的吸杂过程。
7.发射结扩散的质量对太阳能电池电学性能的影响反映在串联电阻从而在填充因子上：（1）光生载流子在扩散形成的N-型发射区是多数载流子，在这些电子被金属电极收集之前需要经过横向传输，传输过程中的损失依赖于N-型发射区的横向电阻；（2）正面丝网印刷金属电极与N-型发射区的电接触，为了避免形成SCHOTTKY势垒或其它接触电阻效应而得到良好的欧姆接触，要求N-型发射区的搀杂浓度要高。
磷扩散
PN结的形成
管内气体中杂质源的浓度
扩散温度
扩散时间
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
pocl3分解产生的p2o5淀积在硅片表面p2o5与硅反应生成sio2和磷原子并在硅片表面形成一层磷硅玻璃然后磷原子再向硅中进行扩散pocl3液态源扩散方法具有生产效率较高得到pn结均匀平整和扩散层表面良好等优点这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的
太阳电池制造的核心工序
扩散的目的：形成PN结
所有工夹具必须永远保持干净的状态，包括 teflon夹子、石英舟、石英舟夹子、碳化硅臂桨。 teflon夹子应放在干净的玻璃烧杯内，不得直接 与人体或其它未经清洗的表面接触。 石英舟和石英舟夹子应放置在清洗干净的玻璃 表面上。 碳化硅臂桨暴露在空气中的时间应做到越短越 好。
所有的石英器具都必须轻拿轻放。 源瓶更换的标准操作过程 依次关闭进气阀门、出气阀门，拔出连 接管道，更换源瓶，连接管道，打开出 气阀门、进气阀门。
戴好防护口罩和干净的塑料手套，将清 洗甩干的硅片从传递窗口取出，放在洁 净台上。 用teflon夹子依次将硅片从硅片盒中取出， 插入石英舟。
用舟叉将装满硅片的石英舟放在碳化硅 臂浆上，保证平稳，缓缓推入扩散炉。
打开O2，等待石英管升温至设定温度。
打开小N2，以设定流量通小N2（携源） 进行扩散
POCl + O → 2P O + 6Cl ↑
3 2 2 5 2
POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表 面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子， 并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然 后磷原子再向硅中进行扩散 。
太阳能电池片扩散工艺
扩散工艺培训一、扩散目的在P 型衬底上扩散N 型杂质形成PN 结。
达到合适的掺杂浓度ρ/方块电阻R □。
即获得适合太阳能电池PN 结需要的结深和扩散层方块电阻。
R □的定义：一个均匀导体的立方体电阻 ,长L ，宽W ，厚d R= ρ L / d W =(ρ/d) (L/W)此薄层的电阻与（L / W ）成正比，比例系数为（ ρ /d ）。
这个比例系数叫做方块电阻，用R □表示： R □ = ρ / dR = R □（L / W ）二、太阳电池磷扩散方法1、三氯氧磷（POCl 3）液态源扩散（本公司现在采用的方法）2、喷涂磷酸水溶液后链式扩散3、丝网印刷磷浆料后链式扩散三、磷扩散的基本原理三氯氧磷（POCl 3）在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl 5）和五氧化二磷（P 2O 5），其反应式如下：生成的五氧化二磷（P 2O 5）在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO 2）和由上面反应式可以看出，三氯氧磷（POCl 3）热分解时，如果没有外来的氧（O 2）参与其分解是不充分的，生成的五氯化磷（PCl 5）是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。
但在有外来O 2存在的情况下，五氯化磷（PCl 5）会进一步分解成五氧化二磷（P 2O 5）并放出氯气（Cl 2）其反应式如下：生成的五氧化二磷（P 2O 5）又进一步与硅作用，生成二氧化硅(SiO 2)和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使五氯化磷（PCl 5）充分的分解和避免五氯化磷（PCl 5）对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气 。
在有氧气的存在时，三氯氧磷（POCl 3）热分解的反应式为：三氯氧磷（POCl 3）分解产生的五氧化二磷（P 2O 5）淀积在硅片表面，五氧化二磷（P 2O 5）与硅反应生成二氧化硅（SiO 2）和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。
三氯氧磷（POCl 3）液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN 结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。
光伏电池制备工艺-项目三-扩散
9）看PLC上实际流量是否达到设定值，如果一致， 再设定小氮流量，增大到扩散时小氮流量值的一半，流量 稳定且达到设定值后，再隔着玻璃看源瓶是否漏源（注意 未稳定前不能直接看源瓶是否漏源，以免流量增大时可能 导致的喷源，造成人员伤害）。 10）实际流量和设定值一致后，把流量设定为扩散时 的流量，再隔着玻璃看源瓶是否漏源。 11）如果实际流量和设定值一致，把小氮设为零，在 PLC控制面板上关小氮进气电磁阀，关小氮出气电磁阀。 12）把大氮电磁阀打开，大氮设为25000。 13）检查恒温槽中纯水量是否达到恒温槽容积的2/3。
2 石英管清洗
1) 石英管清洗槽的清洗 2) 领取所需化学品（HF） 3) 戴好防毒面具和长乳胶手套进行配液 4) 将石英管运至清洗机边（使用纸盒包装内充海绵） 将石英管放入HF槽中 （三人操作，尾端先放入，注意不要碰断进气管和热偶管） 6) 加水稀释至液位淹没进气管为止 ; 7) 打开启动按钮使石英管转动进行清洗,间隔15~20分钟检 查一下管子的位置，谨防破裂
石英管清洗
8) 1~1.5小时后将管子取出，放入清水槽中漂洗 9) 先提高管尾，将管中HF倒出 10) 再提高管口，将热偶管中HF倒出 11) 排水，用水枪反复冲洗管子的内外壁 12) 用氮气枪将管子吹干（吹时保持管子的旋转状态） 13) 关闭清洗机电源 14) 将管子装入纸盒中备用 15) 将盖板全部盖好 16) 打扫卫生，保持洁净
任务二 扩散工艺操作流程
一、工艺、质量要求
1 扩散后硅片表面呈咖啡色，颜色均匀； 2 表面清洁，无染色，无明显斑迹； 3 单晶薄层电阻在50～60Ω/□之间； 多晶薄层电阻在55～65Ω/□之间，单片方块电阻控制在正 负5Ω/□以内； 4 P-N结深为0.2～0.4µm 方块电阻，简称方阻，指一个
电池片背部磷扩散
电池片背部磷扩散电池片是太阳能光伏系统的核心组件之一，用于将太阳能转化为电能。
为了提高太阳能电池的效率和性能，研究人员一直在努力寻找新的材料和工艺来改进电池片的制造过程。
其中，磷扩散技术是一种常用的工艺方法，可以在电池片背部形成磷掺杂层，从而提高电池片的性能。
磷扩散是一种通过在材料表面引入磷元素来改变材料性质的过程。
在太阳能电池片的制造中，磷扩散主要用于背面电场形成和电池片的电性能优化。
下面将详细介绍电池片背部磷扩散的工艺过程和其对电池性能的影响。
1. 磷扩散的工艺过程电池片背部磷扩散的工艺过程主要包括以下几个步骤：1.1 清洗：首先，需要对电池片进行表面清洗，以去除表面的污垢和杂质。
这可以通过浸泡在酸性或碱性溶液中、超声波清洗或机械刷洗等方法来实现。
1.2 磷源制备：接下来，需要准备磷源。
常用的磷源包括磷酸、磷酸盐或磷化氢等。
磷酸和磷酸盐在高温下可以分解释放出磷，而磷化氢则需要特殊的设备和条件来生成。
1.3 扩散：在背部扩散过程中，将磷源涂覆在电池片的背面，然后将其暴露在高温环境中。
高温会促进磷元素的扩散，使其渗透到电池片的表面和内部。
1.4 烧结：扩散完成后，需要进行烧结以稳定磷的分布并形成均匀的磷掺杂层。
烧结温度和时间的选择对于磷扩散层的性能和稳定性至关重要。
2. 磷扩散对电池性能的影响电池片背部磷扩散可以对太阳能电池的性能和效率产生多方面的影响。
2.1 背面电场形成：磷扩散可以在电池片背面形成掺杂层，增加背面的载流子浓度，从而形成背面电场。
这种电场可以减小电池片的反射损失、提高光吸收效率，并增强电池片的光电转换效率。
2.2 电池片效率：磷扩散可以提高电池片的效率。
通过形成磷掺杂层，可以增加电池片的导电性能和光电转换效率，从而提高电池片的整体效率。
2.3 电池片稳定性：磷扩散可以增强电池片的稳定性。
磷掺杂层可以提高电池片的抗腐蚀性能和抗氧化性能，从而延长电池片的使用寿命。
2.4 热稳定抱歉，我在之前的回答中意外地截断了。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程
提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下：
（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。
（2）清洗:用常规的硅片清洗方法清洗,然后用酸(或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。
（3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。
（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为0。
3－0。
5um。
(5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路,用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。
（6）去除背面PN＋结.常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结.
（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。
先制作下电极，然后制作上电极。
铝浆印刷是大量采用的工艺方法.
（8）制作减反射膜:为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜.制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ,Al2O3，SiO ，Si3N4 ,TiO2 ，Ta2O5等。
工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。
(9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。
(10）测试分档:按规定参数规范，测试分类。
由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求,这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。
基于Silvaco和PC1D的太阳电池磷扩散工艺仿真研究
基于Silvaco和PC1D的太阳电池磷扩散工艺仿真研究作者：马新尖来源：《中文信息》2015年第07期摘要：晶体硅太阳电池制作过程中磷扩散工艺对其电学性能存在一定的影响。
本文通过Silvaco软件对单晶硅太阳电池的一步扩散和两步扩散进行了仿真，将其结果代入PC1D对太阳电池电学特性进行模拟与分析。
结果表明，两步扩散可以提高太阳电池的电学特性；相比扩散方阻为44.91Ω·□-1，结深为0.33μm单晶硅太阳电池，扩散方阻为59.58Ω·□-1，结深为0.31μm 的单晶硅太阳电池转换效率增加了0.15%，为实际工业生产实现浅结高方阻工艺提供了理论依据。
关键词：太阳能电池 Silvaco PC1D 扩散工艺中图分类号：TN36 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）07-0337-02一、引言太阳能以其储量丰富、清洁无污染等优点是各种可再生能源中最重要的基本能源之一，也是目前人类可利用的最丰富的能源。
太阳能电池能够将太阳能直接转换为电能而备受人们的关注。
太阳能电池转换效率的高低受硅片原料、制作工艺等的影响，其中，扩散工艺的好坏对太阳电池的转换效率起着至关重要的作用。
2012年，上海大学的李鹏荣等人对多晶硅扩散工艺进行了研究[1]；同年，王丽等人从扩散温度和时间方面研究了薄层方块电阻对单晶硅太阳能电池转换效率的影响[2]；2013年豆维江等人研究了多晶硅片反应离子刻蚀制绒后扩散工艺的匹配性[3]；2014年顾江通过Silvaco软件对太阳电池湿法氧化、二氧化硅保护和无氧扩散三种两步扩散工艺进行了仿真研究，结果表明，湿法氧化二次扩散工艺可以获得最佳光谱相应性能[4]。
2015年代术华对多晶硅太阳电池扩散氧化层进行了研究[5]。
虽然目前对晶体硅太阳电池扩散工艺的研究已近成熟，但将Silvaco软件与PC1D软件结合来研究单晶硅太阳能电池工艺的较少，因此，通过上述两种半导体器件模拟软件的结合对单晶硅太阳能电池磷扩散工艺的研究具有一定的意义。
太阳能电池硅片 反应促进剂
太阳能电池硅片反应促进剂一、磷（P）1. 作用原理。
- 在硅片的掺杂过程中，磷是一种常用的n型掺杂剂。
磷原子有5个价电子，当它掺入硅晶格中时，会取代硅原子的位置。
由于磷原子比硅原子多一个价电子，这个多余的电子很容易在硅的导带中成为自由电子，从而提高硅片的导电性，促进电池中与电子传导相关的反应。
2. 应用方式。
- 通常以磷烷（PH₃）气体的形式，通过化学气相沉积（CVD）等工艺将磷掺入硅片中。
在高温环境下，磷烷分解，磷原子扩散进入硅片内部，实现掺杂过程，进而促进电池性能相关的反应。
二、硼（B）1. 作用原理。
- 硼是p型掺杂剂。
硼原子只有3个价电子，当它掺入硅晶格时，会在硅的价带中形成空穴。
空穴在硅片中可以作为正电荷的载流子，这对于构建太阳能电池的p - n结等结构至关重要。
在p - n结处，电子和空穴的分离和迁移是电池发电的关键反应，硼的掺杂促进了这些反应的进行。
2. 应用方式。
- 一般以乙硼烷（B₂H₆）气体为源，采用类似磷掺杂的CVD等工艺，将硼原子引入硅片。
在合适的温度和压力条件下，乙硼烷分解，硼原子扩散到硅片中实现掺杂，从而对硅片的电学性能进行调控，促进电池相关反应。
三、铝（Al）1. 作用原理。
- 在硅片背面场（BSF）的形成过程中，铝起着重要作用。
铝与硅形成合金，在硅片背面形成一个高掺杂的p⁺层。
这个p⁺层可以降低硅片背面的复合速率，促进少数载流子（电子）向正面的n型区扩散，提高电池的开路电压和转换效率等性能。
2. 应用方式。
- 可以通过丝网印刷含铝的浆料，然后在高温烧结过程中，铝与硅发生反应，在硅片背面形成所需的结构，从而促进与提高电池性能相关的反应。
电池片背部磷扩散
电池片背部磷扩散摘要：一、电池片背部磷扩散的概述二、磷扩散的作用和意义三、磷扩散技术的应用四、磷扩散过程中存在的问题及解决方案五、未来磷扩散技术的发展趋势正文：电池片背部磷扩散是近年来在我国光伏产业中得到广泛关注和应用的一种新技术。
磷扩散作为一种优化太阳能电池性能的关键工艺，通过对电池片背部进行磷扩散，可以提高电池片的开路电压和短路电流，从而提升电池片的转换效率。
磷扩散的作用和意义主要体现在以下几点：1.提高电池片转换效率：磷扩散可以调整电池片的内部结构，降低复合速率，减少载流子损失，进而提高电池片的能量转换效率。
2.优化电池片性能：磷扩散可以改善电池片的导电性能，提高电池片的开路电压和短路电流，使电池片在弱光条件下也能保持较高的发电性能。
3.降低成本：磷扩散工艺的应用可以简化电池片的生产流程，降低生产成本，有利于光伏发电的普及和推广。
然而，在磷扩散过程中，我们也面临着一些问题和挑战：1.磷扩散均匀性：磷扩散过程中，扩散速率和扩散均匀性对电池片性能具有重要影响。
如何保证磷扩散的均匀性，提高电池片的品质，是当前磷扩散技术面临的关键问题。
2.磷扩散过程中的污染：磷扩散过程中，可能会产生一些有害物质，对环境和人体健康造成危害。
如何实现磷扩散过程的绿色环保，是未来磷扩散技术发展的一个重要方向。
针对这些问题，我国科研人员和产业界正在积极寻求解决方案，如优化磷扩散工艺、采用环保型磷源等。
随着技术的不断进步，未来磷扩散技术将呈现出以下发展趋势：1.高性能磷扩散剂的研发：研究新型磷扩散剂，提高磷扩散速率和均匀性，进一步提升电池片性能。
2.绿色环保磷扩散工艺：发展环保型磷源和无污染磷扩散技术，降低磷扩散过程对环境和人体健康的危害。
3.智能化磷扩散设备：利用人工智能和大数据技术，实现磷扩散过程的智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。
总之，电池片背部磷扩散技术在提高电池片性能、降低成本等方面具有重要意义。
电池片背部磷扩散
电池片背部磷扩散（原创实用版）目录一、电池片背部磷扩散的概述二、电池片背部磷扩散的作用三、电池片背部磷扩散的具体操作过程四、电池片背部磷扩散的优缺点五、电池片背部磷扩散的未来发展趋势正文一、电池片背部磷扩散的概述电池片背部磷扩散是一种在太阳能电池片生产过程中的重要工艺，主要目的是提高太阳能电池的光电转换效率。
磷扩散是指在电池片的背部，通过一定的工艺手段，将磷元素扩散到硅片中，形成一层磷硅化合物，从而改变电池片背面的电导率，提高电池片的光电转换效率。
二、电池片背部磷扩散的作用电池片背部磷扩散的主要作用有以下几点：1.减少反射损失：磷扩散可以增加电池片背面的电导率，降低反射损失，提高太阳能电池对长波长光的吸收。
2.提高光电转换效率：通过磷扩散，可以形成一层磷硅化合物，提高电池片的光电转换效率。
3.增强电池片的稳定性：磷扩散可以提高电池片的稳定性，延长电池片的使用寿命。
三、电池片背部磷扩散的具体操作过程电池片背部磷扩散的具体操作过程主要包括以下几个步骤：1.清洗硅片：首先，需要对硅片进行清洗，去除表面的油污和氧化物。
2.磷扩散：将清洗好的硅片放入磷扩散炉中，加入适量的磷源，然后进行高温扩散，使磷元素扩散到硅片中。
3.退火：磷扩散后，需要对硅片进行退火处理，以消除磷扩散过程中产生的缺陷。
4.清洗：退火后，需要对硅片进行清洗，去除表面的磷源和氧化物。
四、电池片背部磷扩散的优缺点电池片背部磷扩散的优点主要有：提高电池片的光电转换效率，减少反射损失，增强电池片的稳定性。
缺点主要有：工艺复杂，对设备和材料的要求高，成本较高。
五、电池片背部磷扩散的未来发展趋势随着太阳能电池技术的不断发展，电池片背部磷扩散技术也将不断进步，未来发展趋势主要表现在以下几个方面：1.工艺简化：未来电池片背部磷扩散工艺将朝着简化方向发展，降低成本，提高效率。
2.材料优化：随着材料的不断优化，电池片背部磷扩散将使用更优质的磷源和硅片，提高扩散效果。
一种制备硅太阳能电池的磷扩散方法[发明专利]
![一种制备硅太阳能电池的磷扩散方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/842b05b677232f60dccca12f.png)
专利名称：一种制备硅太阳能电池的磷扩散方法
专利类型：发明专利
发明人：贾洁静,孟祥熙,党继东,费正洪,王永伟,徐义胜,辛国军,章灵军
申请号：CN201110378576.8
申请日：20111124
公开号：CN102522449A
公开日：
20120627
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种制备硅太阳能电池的磷扩散方法，包括如下步骤：(1)将待处理硅片放于扩散炉中，升温至780~810℃；(2)升温至810~870℃，待温度稳定后，同时通入携磷源氮气和干氧进行恒定源扩散，携磷源氮气的流量为1~1.7L/min，干氧流量为0.4~0.7L/min；磷源为三氯氧磷，源温恒定在12~20℃，使硅片表面的磷杂质表面浓度为1.0e+21~1.3e+21cm；(3)保持扩散炉温度和干氧流量不变，停止通入携磷源氮气，进行有氧限定源扩散；(4)降温，出舟完成扩散过程。
本发明的磷扩散方法降低了硅片表面的磷杂质表面浓度，降低了表面少子复合率，提高光电转换效率；相比现有的磷扩散工艺，采用本发明的方法获得的太阳能电池的光电转换效率约有0.1%的绝对值提升，具有意想不到的技术效果。
申请人：苏州阿特斯阳光电力科技有限公司,阿特斯(中国)投资有限公司
地址：215129 江苏省苏州市苏州高新区鹿山路199号
国籍：CN
代理机构：苏州创元专利商标事务所有限公司
更多信息请下载全文后查看。