多晶电池二次扩散工艺研究

2019-01-25 09:47焦朋府贾宇龙李雪方
山西化工 2018年6期
关键词:硅片色差丝网

焦朋府, 贾宇龙, 李雪方

(山西潞安太阳能科技有限责任公司,山西 长治 046000)

引 言

在发展迅速的新能源市场中,光伏行业取得了巨大的成绩,而多晶硅太阳能电池约占总额的90%[1]以上,市场竞争非常激烈。为提升企业竞争力,只有提高转换效率、节能降耗,生产出优质电池片,才能在万花齐开的光伏企业中站立脚跟。

本公司电池生产车间基于现有设备,结合扩散烧焦片、色差片影响车间整体合格率的情况,针对现有返工工艺下电池片的转换效率较生产片低0.15%左右的实际,采用优化返工二次扩散配方来提升其转换效率。

1 实验辅材及设备

实验所用电池片为产线金刚多晶扩散烧焦片、PE镀膜色差片。实验设备罗列如下:Centrotherm湿法切边设备用来清洗硅片。Centrotherm厂家的进口扩散炉。丝网采用灯光模拟器模拟标准光照条件。

目前,车间烧焦片的生产流程为:制绒低刻蚀、扩散、湿法切边、PE镀膜、丝网印刷、检测分选。色差片的生产流程为:PSG去蓝膜、切边清洗、扩散、湿法切边、PE镀膜、丝网印刷、检测分选。本文主要针对烧焦片、色差片在扩散前不同的方阻值,优化不同的扩散配方达到提升转换效率的目的。

2 实验结果分析

2.1 方阻值为95 Ω~120 Ω的二次扩散配方优化

图1为方阻值为95 Ω~120 Ω硅片经原扩散配方后在湿法切边出现的黑边和不良亲水性现象。推测是由于扩散推进阶段的含氧量为零,使硅片表面的亲水性氧化物磷硅玻璃[2](P2O5)量较少,从而导致湿法切边水膜不能完全覆盖于硅片表面,致使刻蚀槽液体翻液形成黑边。同时由于通氧量过低,使经酸洗槽清洗过后的硅片表面亲水基团较少,从而导致亲水性较差。为此优化此扩散配方如表1所示。

图1 原工艺效果图

表1 优化扩散配方1

配方中沉积阶段的反应物流量加大,时间延长,保证沉积足量的磷硅玻璃(P2O5),同时将推进阶段的氧气流量调至最大2 900 mL/min,使在推进阶段仍有足量的氧气与小氮(N2POCL)反应生成足量的P2O5,进而保证硅片表面的磷源浓度和亲水性。该运行配方后方阻实测为85 Ω~95 Ω,达到车间目标要求值。

2.2 方阻值为120 Ω~150 Ω的配方优化

图2为色差膜厚不均匀,经PSG去膜后氮化硅膜[3]未去除干净的硅片外观图。为加大清洗效果,将PSG中HF浓度加大,保证清洗外观效果,但由于清洗力度较大,膜厚不均匀处表面磷硅玻璃的清洗程度也不一样,导致表面沉积磷源浓度不均匀,即方阻均匀性变差,实测方阻值在120 Ω~150 Ω左右。建立优化配方如表2所示。

图2 氮化硅膜残留

表2 优化扩散配方2

此配方在之前一步沉积、一步扩散的生产配方基础上,进行了修改。由于方阻为120 Ω~150 Ω的硅片表面磷浓度过低,一定程度上影响了PN结[4]的结构,因此配方采用794 ℃低温沉积,810 ℃高温推进,同时推进时间延长为16 min,从而达到修复硅片PN结结构,改善方阻值的目的。运用此配方后实测方阻值为85 Ω~95 Ω。

2.3 方阻大于150 Ω的扩散配方优化

图3为方阻大于150 Ω经丝网印刷后,呈现为低效片,EL测试均为烧不透,可见部分片子方阻过高,表面磷浓度过低,与产线烧结温度不匹配,不能形成有效的欧姆接触,从而产生烧不透的现象。为此,采用以下的扩散配方,见表3。

方阻大于150 Ω的返洗片,由于方阻为此范围的硅片表面浓度过低,没有形成PN结或者PN结结构被破坏,因此优化后的生产配方重塑硅片PN结结构,方阻得以优化,运行此配方后方阻实测为85 Ω~95 Ω。

图3 烧不透图片

表3 优化扩散配方3

2.4 电学性能结果

表4中A、B、C三组分别为方阻为95 Ω~110 Ω、120 Ω~15 Ω、>150 Ω的硅片,经扩散优化配方后丝网印刷效率,可见,优化配方后,丝网转换效率与生产持平,优化扩散方阻值,达到了提升转换效率的效果。

表4 电学性能

3 结语

本文针对烧焦、色差片在扩散前出现的不同方阻,采用不同的扩散配方,有效提高硅片表面磷浓度值,修复PN结,降低方阻,提高了转换效率。

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