一种链式吸杂工艺的制作方法

1.本发明涉及光伏技术领域，具体为一种链式吸杂工艺。


背景技术：

2.晶体硅中杂质的p吸除是一种众所周知的常规方法，通过p捕获杂质来延长整体少数载流子的寿命从而改善电池性能。重掺p杂质层可提供大量吸杂机制，如分凝机制、应力吸杂机制等。目前常规perc和topcon电池制备过程中，就是利用了磷扩散制备的pn结良好的吸杂效果。
3.在太阳能电池领域，磷扩散主要以pocl3为前驱体管式高温扩散为主，扩散设备及自动化设备昂贵，前驱体pocl3剧毒且有强腐蚀性。在应用于吸杂过程中时，为实现更好的双面吸杂效果，产能损失较大，且随着薄片化需求的不断发展，管式吸杂高碎片风险的问题逐渐突出，因而链式吸杂应运而生。
4.目前链式吸杂多采用单次高温吸杂，或者采用简单的变温吸杂手段，吸杂效果有限，相较于管式吸杂优势不明显。因此有必要对现有的链式吸杂工艺进行改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种新型的链式吸杂工艺，以解决现有技术中存在的问题。本发明公开了一种多段快速升降温吸杂工艺，使硅片在吸杂过程中经历多次(≥2)快速升降温过程，能在短时间内(≤180s)获得更优的吸杂效果，使其相较于管式吸杂优势更加突出。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种链式吸杂工艺，包括如下步骤：s1、涂覆：将硅片涂上吸杂源，送入链式吸杂炉；s2、吸杂：采用多个升降温循环方式进行吸杂，每个循环包括升温段、保持段及冷却段，其中循环数不少于2个；s3、酸洗：最后一次降温冷却后，酸洗，进行后续处理工艺。
7.优选地，吸杂源的涂覆包括刷涂、辊涂、旋涂、喷涂。
8.优选地，吸杂步骤具体包括：(1) 硅片经历升温段从室温升到保持段温度t1，达到设定温度后保持一段时间t1后经历冷却段降温到室温；(2) 硅片完成降温后，再次经历升温段升到保持段温度t2，维持时间t2后，再次经历冷却段降温到室温；(3) 经历n次循环后，其中n≥2，硅片完成吸杂过程。
9.进一步，升温段和冷却段的温度变化速率大于400℃/s。
10.进一步，不同循环的保护段的温度相等或者不同。
11.进一步，不同循环的保持段的维持时间相同或者不同。
12.进一步，一个循环中的保持段的温度维持恒温或者温度可变。
13.进一步，保持段的温度高于800℃。
14.进一步，吸杂过程的总时间少于180s。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1．超快速升降温及多段升降温工艺的结合，使吸杂效果进一步优化，相较于传统管式吸杂和单段吸杂工艺，优势更加显著；2. 能在180s以内的时间内获得更优的吸杂效果，相较于常规单次高温吸杂或者简单的变温吸杂方式，能在更短的时间内获得更优的吸杂效果。
附图说明
16.图1是本发明链式吸杂工艺的升降温循环的示意图；图2是实施例1采用本发明900℃多段升降温工艺的温度循环曲线的示意图；图3是与实施例1相比较同样温度下单段变温的温度循环曲线的示意图；图4是实施例2采用本发明1000℃多段升降温工艺的温度循环的示意图；图5是与实施例2相比较同样温度下单段变温的温度循环曲线的示意图。
具体实施方式
17.本发明提供了一种改进的链式吸杂工艺，本发明的链式吸杂工艺采用多段升温方式，将涂有吸杂源的硅片进入链式吸杂炉，利用多个循环的升降温循环过程，完成多段高温吸杂退火过程，经历酸洗后完成后续电池制造步骤。
18.参见图1，将涂有吸杂源的硅片装入链式吸杂炉后，本发明的例示性链式吸杂工艺流程如下进行：1、硅片快速从室温升到800℃以上温度t1，升温速率＞400℃/s，达到设定温度后恒温一段时间t1后快速降温到室温，降温速度大于400℃/s；2、硅片完成降温后，再次进行快速升温到t2，维持(t2-t1)时间后，再次快速降温到室温；3、经历n次快速升降温后，n≥2，硅片完成吸杂过程，进行之后的清洗及电池制造过程。
19.本发明的链式吸杂过程可以控制在总时间tn＜180s。其中在每一段升降温过程中，优选地可通过设置温度梯度实现单段的变温过程，以获得更优的吸杂效果。
20.工作原理：杂质在硅片中的扩散速度存在差异，对于一些快速或相对快速的杂质，在高温退火过程中能较快地扩散到吸杂层，经历后续的化学法能较轻易的清除。而针对一些扩散速度较慢的杂质，如c、o等，在连续的高温过程中很难扩散到吸杂层，而在冷却过程中，能被冻结在硅片体内，并与附近的金属杂质结合，形成例如o-m-si等的复合物，能在后续高温过程中扩散到吸杂层而被去除。因而多次快速升降温的吸杂过程使硅片体内杂质去除更加彻底，获得更优的吸杂效果。
21.下面将结合本发明的具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实
施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
24.硅片表面辊涂磷酸溶液，从室温快速升温至870℃，升温速率400℃/s，保温50s，以400℃/s速率快速降温至室温后，再次升温至900℃，保温50s，快速降温至室温后，快速升温至700℃，保温50s后降温至室温（具体温度曲线见图2）。经历3段快速升降温吸杂处理的硅片去psg后经历后续电池制备过程，比较其与900℃变温吸杂实验组吸杂效果，如下表1所示：表1、实施例1的3段升降温吸杂与单段变温吸杂结果比较。
25.实验组eta(%)isc(a)uoc(v)ff(%)未吸杂24.2910.6380.744684.07900℃变温吸杂24.4010.6350.745384.39900℃快速升降温吸杂24.4710.6370.745384.63
实施例2
26.硅片表面喷涂磷酸二氢铵溶液，从室温快速升温至1000℃，升温速率400℃/s保温30s后降温至900℃，保温20s后以400℃/s的速度快速降温至室温后，再次升温至900℃，保温30s后降温至850℃，保温20s后降温至室温，第三次升温至700℃后保温30s，降温至650℃后保温20s，最后快速降温至室温(具体温度曲线见图4)。经历三段快速升降温处理的硅片去psg后经历后续电池制备过程，比较其与1000℃变温吸杂实验组吸杂效果，如下表2所示：表2、实施例2的3段升降温吸杂与单段变温吸杂结果比较。
27.实验组eta(%)isc(a)uoc(v)ff(%)未吸杂24.3310.6550.744284.131000℃变温吸杂24.4410.6580.744484.461000℃快速升降温吸杂24.6010.6590.745084.94
28.由以上实施例可见，本发明采用多段快速升降温的吸杂工艺，硅片经历2次及以上的升降温过程，从室温以大于400℃/s的升温速度升到800℃以上的高温并快速下降到室温，将采用本发明多段快速升降温变温吸杂工艺与传统的快速高温退火（rtp）吸杂的结果相比较，获得了更好的吸杂效果，并且可以明显缩短时间。
29.本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
30.最后所要说明的是：以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。。

技术特征：
1.一种链式吸杂工艺，其特征在于，包括如下步骤：s1、涂覆：将硅片涂上吸杂源，送入链式吸杂炉；s2、吸杂：采用多个升降温循环方式进行吸杂，每个循环包括升温段、保持段及冷却段，其中循环数不少于2个；s3、酸洗：最后一次降温冷却后，酸洗，进行后续处理工艺。2.如权利要求1所述的链式吸杂工艺，其特征在于，吸杂源的涂覆包括刷涂、辊涂、旋涂、喷涂。3.如权利要求1所述的链式吸杂工艺，其特征在于，吸杂步骤具体包括：(1) 硅片经历升温段从室温升到保持段温度t1，达到设定温度后保持一段时间t1后经历冷却段降温到室温；(2) 硅片完成降温后，再次经历升温段升到保持段温度t2，维持时间t2后，再次经历冷却段降温到室温；(3) 经历n次循环后，其中n≥2，硅片完成吸杂过程。4.如权利要求3所述的链式吸杂工艺，其特征在于，升温段和冷却段的温度变化速率大于400℃/s。5.如权利要求3所述的链式吸杂工艺，其特征在于，不同循环的保护段的温度相等或者不同。6.如权利要求3所述的链式吸杂工艺，其特征在于，不同循环的保持段的维持时间相同或者不同。7.如权利要求3所述的链式吸杂工艺，其特征在于，一个循环中的保持段的温度维持恒温或者温度可变。8.如权利要求3所述的链式吸杂工艺，其特征在于，保持段的温度高于800℃。9.如权利要求3所述的链式吸杂工艺，其特征在于，吸杂过程的总时间少于180s。

技术总结
本发明公开了一种链式吸杂工艺，本发明的工艺采用多段快速升降温吸杂，使硅片在吸杂过程中经历多次(≥2)快速升降温过程，能在短时间内(≤180s)获得更优的吸杂效果，使其相较于管式吸杂优势更加突出。管式吸杂优势更加突出。管式吸杂优势更加突出。


技术研发人员：任常瑞 张佳舟 符黎明
受保护的技术使用者：常州时创能源股份有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/8