太阳能电池片的扩散工艺

强强

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

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

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

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？