强强 发表于 2011-6-9 18:35:53

太阳能电池片的扩散工艺

一、太阳电池磷扩散方法1、三氯氧磷(POCl3)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 二、磷扩散的基本原理三氯氧磷(POCl3)在高温下(>600℃)分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5)
生成的五氧化二磷(P2O5)在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅(SiO2)和磷原子, 由上面反应式可以看出,三氯氧磷(POCl3)热分解时,如果没有外来的氧(O2)参与其分解是不充分的,生成的五氯化磷(PCl5)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O2存在的情况下,五氯化磷(PCl5)会进一步分解成五氧化二磷(P2O5)并放出氯气(Cl2).
生成的五氧化二磷(P2O5)又进一步与硅作用,生成二氧化硅(SiO2)和磷原子,由此可见,在磷扩散时,为了促使五氯化磷(PCl5)充分的分解和避免五氯化磷(PCl5)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。
三氯氧磷(POCl3)分解产生的五氧化二磷(P2O5)淀积在硅片表面,五氧化二磷(P2O5)与硅反应生成二氧化硅(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。三氯氧磷(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。五氧化二磷(P2O5)与空气中的水会发生反应,生成偏磷酸。偏磷酸对呼吸道有刺激性。眼接触可致灼伤,造成永久性损害。皮肤接触可致严重灼伤。 三、扩散工艺基本程序1、清洗饱和:
初次扩散前扩散炉石英舟首先进行TCA清洗。清洗结束后对石英管进行饱和,即运行正常扩散工艺。(初次扩散前或停产后恢复生产及石英舟清洗后,必须对石英管及石英舟进行饱和。)2、升温装片:
打开大氮,调节气体流量到指定数,使炉管升温。装片时须戴好口罩和干净的棉布及乳胶手套,用石英吸笔依次将硅片从白片盒中吸出插入石英舟。双面扩散一个槽插入一片,单面扩散一个槽插入背靠背两片。3、进炉稳定:
用石英舟叉将装满硅片的石英舟放在碳化硅桨上,保证平稳,用步进电机缓缓推入炉管。稳定炉管,使炉管内温度达到工艺设定值,管内气体趋于稳定。稳定时通入定量氧气,使硅片表面形成一层SiO2,使扩散速度更均匀。前氧适用于多晶工艺。4、通源驱入:
待炉管温度均升到设定温度,通入小氮(携带磷源的少量氮气)及氧气,设定气体流量及通入时间。通源是磷在硅片表面扩散的过程。通源指定时间后,关闭小氮,通入大氮,进行驱入。驱入是磷向硅片内部扩散,扩结深,同时降低表面浓度。驱入时通入定量氧气,可与管内残留的磷源充分反应,并可与管内的五氯化磷(PCl5)反应,避免其腐蚀硅片表面5、出炉检验:
驱入指定时间后,将碳化硅桨退出炉管,待石英舟冷却用石英舟叉抬下。从炉口到炉尾的顺序均匀抽取六片硅片进行方阻测试。检验合格后可卸片,不合格返工。

hf1220 发表于 2011-6-13 20:12:00

谢谢楼主,学习了,问下双面扩散,和单面扩散区别,如果是双面扩散,结束后那面是P,那面是N,PN结多厚,大概在哪个位置?

强强 发表于 2011-6-14 16:32:29

双面扩散的效率要高一点,可能是考虑到磷吸杂的影响。对于国内参差不齐的硅片,磷吸杂作用应该还是比较明显的。产能虽然打了对折,不过貌似整条线的产能瓶颈不在扩散这段……对于管理不是很完善的小公司而言,双面扩散能避免员工的一些低级失误,比如镀膜反了——零效;
pn结厚25um

hf1220 发表于 2011-6-14 19:32:29

PN结的厚度25um?我在网上查怎么是0.5um?正如你说员工镀膜错误,那么怎么才能让员工知道那边是P,那边是N?才能正确镀膜?
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