学文网摘要：太阳能电池做为一种新型绿色能源已广泛的应用于各个领域，做为太阳能电池制造企业，提高太阳能电池的制造工艺，一直被我们追求与探讨，本文主要介绍扩散炉对于晶体硅太阳能电池扩散均匀性的影响与优化，为同行借鉴参考。
关键词：晶体硅太阳能电池 扩散均匀性 影响因素 优化
1.晶体硅太阳能电池的概述及步骤
目前为止,开发的最快的一种太阳能电池就是晶硅太阳能电池,已经定型的是它的构造和生产工艺,产品已经在空间和地面上有很广泛的应用。单晶硅棒是这种太阳能电池的原料。为了能使生产的成本降低,现在对于太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒在地面的应用,已经基本上放宽了材料性能的指标。一些也可以对半导体器件加工的头尾和废次单晶硅材料进行使用,经过复拉制成太阳能电池专业的单晶硅棒。0.3mm是将单晶硅棒切片以后的厚度。经过抛磨、清晰等工序对硅片,把代加工的原料硅片进行制作。对太阳能电池片进行加工,首先要掺杂和扩散在硅片上,少量的硼、磷、锑等是通常的掺杂物,可以在石英管制成的高温扩散炉中进行扩散,P＞N结就会在这样的硅片上形成。然后对丝网印刷法进行采用,在硅片上把好的银浆印进行精配做成栅线,烧结以后,同时把背电极制成,并且在栅线的面涂覆减反射源,对大量的光子进行防范,把被光滑的硅片表面反射掉。
2.扩散均匀性影响因素及优化
根据管式扩散炉的特点,可以扩大扩散均匀性,主要运用的技术是取温补偿。在大规模的生产中,通过对工艺反应时间、气体流量和反应温度三者的实现进行调整,以便对这种方式进行运用。将悬臂装载机构扩散炉进行配备,其本身的特点以及恒温区位置的固定,对桨、石英保温挡圈、均流板和石英舟的固定位置的石使用都有所确保。
2.1均流板分流设计对扩散片内片间均匀性的影响
在扩散炉中,气体的均匀分流中起着尤为重要作用的是均流板,在悬臂式扩散炉中,均流板的重要性也是不容忽视的。为了对影响扩散炉均匀性进行分析和研究,分别采用了均流板A和B,进行试验。3.6%是均流板B的直径和均流板A的直径之间的相差范围。在对炉口的密封性,工艺气体、时间、温度以及排气等条件设置有所保证的情况下(都是把之前的条件作为参照进行后续试验),在炉尾处放置均流板A,把均流板A、B在炉口处分别进行放置,然后进行实验对比。
从以下的表1中会发现,内极差较大的是D152-A实验的炉口片内片,原因是较为小的片间极差,通过对温度、气体流量和工艺时间的调整,炉口方阻片内极差是很难改善的;采用均流板B的是D152-B试验炉口,也就是适当地对均流板的直径进行增加,均流板B对炉口方阻片内极差的改善特别的明显,这就是其结果,同时也会增大片间方阻极差,对整体气氛场的片间均匀性不利,但是这可以容易地通过对温度、气体流量等进行调整,对整体气氛场的片间均匀性进行改善(如表1)。
2.2废气排放位置对炉口均匀性的影响
扩散炉恒温区中有矛盾关联的是其有限性和生产产量的最大化。在生产中,扩散硅片在恒温区需要最大限度地进行放置,这样对恒温区温度的精度和稳定性就会有所保证。因为配置悬臂式装载系统的扩散炉炉口对于温度在很大的程度上有所干扰,可以放置废气管口唉炉门的位置,同时也能对靠近炉口方向硅片反应区域气氛场的均匀性进行改善。所以,将废弃排放位置分别进行调整,并且进行试验对比。
从以下的表2中会发现,恒温区和废气排放口的距离越远,也就是距离和炉口的越近,对于改善炉口的方阻片内/片间均匀性就会越好,但是在排放废气的同时,也会有大量的热能排除,会聚集很多的热能在排放区域,因为对于炉门的低温(一般为小于200℃)要求进行考虑,在一定程度上就会对排放到炉口的距离有所限制,不能够太近,所以,一个两向平衡距离范围内就是生产总废气排放口的最好的位置(如表2）。
2.3排风量大小对炉口均匀性的影响
在进入扩散炉中有石英管内有一定的工艺气体总流量,扩散炉内的气氛场压强变化会受到排风量大小设定的直接影响,但是和气氛场压强有密切联系的是炉内工艺气体的浓度,从而对扩散的均匀性有很大的影响,特别是炉口的均匀性。
3.结语
制绒、扩散、刻蚀、镀膜、印刷、烧结等都是晶体硅太阳电池主要工艺制作过程中所包括的内容,每一道工序的相关控制参数对和电池电性能都有直接或者间接的参数相关联。
对于扩散工序而言,扩散的均匀性直接体现在硅片形成的P-N结结深差异性上,均匀性好反映出结深差异性小,相反就会有很大的不同。
运用实验方法对影响晶体硅太阳电池扩散均匀性的气氛场因素及其工艺调节优化改善方法进行分析,在工艺调试过程中,这些气氛因素之间的关联影响是一定要注意的,通常先对均流板的均匀分流设计和废气排放位置因素进行优化和改善,再与工艺气体流量、排气量等其他相关因素系统进行综合,对炉内压强平衡进行调整。
参考文献：
[1] 何堂贵,唐广.晶体硅太阳能电池扩散气氛场均匀性研究[J].电子设计工程,2009(9).
[2] 何堂贵.晶体硅太阳能电池制作中的扩散工艺研究[D].电子科技大学硕士论文,2009(4).
作者简介：
林少锐（1971.6—— ），男，籍贯：广东揭阳，研究方向：机电一体化,为电器工程师，现任职揭阳中诚集团有限公司。
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