Topcon技术——氧化与PN结深

氧化工艺本身涉及到一次扩散和二次扩散的工艺区别
一次扩散和二次扩散是太阳能电池制造过程中的两种不同的扩散技术。它们的主要区别在于扩散过程的次数和所需的步骤。

一次扩散

一次扩散是指在太阳能电池的生产过程中,硅片只经过一次扩散炉的处理。在这个过程中,硅片被放置在扩散炉中,通过高温和扩散气体(如硼烷或磷烷)的作用,使掺杂剂扩散进入硅材料中,形成PN结。这种方法简单直接,但可能难以实现高度均匀的掺杂分布和精确的掺杂浓度控制。

二次扩散

二次扩散则涉及到硅片至少两次进入扩散炉的过程。首先,硅片在第一次扩散中形成初步的PN结,然后通过激光或者其他手段在硅片表面形成新的开口,暴露出未掺杂的区域。接着,硅片再次进入扩散炉,对这些新暴露的区域进行二次掺杂,以形成更加均匀和精确的掺杂分布。二次扩散可以提高电池的电学性能,如开路电压和填充因子,但工艺更为复杂,成本也相对较高。(当然,在去掉SE工艺之后,这个前段的工艺成本其实大大降低,原本的SE工艺由后道的LECO工艺接替)

总的来说,一次扩散和二次扩散的主要区别在于扩散次数和所需的步骤,二次扩散可以提供更好的电学性能,但成本和复杂度也相应增加。

在没有补充LECO(激光辅助烧结工艺的时候)在扩散工艺和后氧化工艺中间其实还有一个SE,跟LECO一样通过激光推结形成局域重参杂,这样在后续丝网做接触优化的时候效果会更好。

由于硼元素的扩散深度和掺杂浓度实际上与反应温度,反应实践,通源量相。关。由于温度/浓度提供的硼元素扩散理论深度是固定的(由反应动力决定),因为在硅片内部硼会自发的由硅向二氧化硅方向扩散,当反应时间一定的时候,反应动力达到平衡,我们就得到了一个相对均匀分布的PN结。

所以为了更好的电性能参数,更加均匀的结果,工业上使用了二步扩散的工艺方式。

发表这个文章的时候,才看见我之前发过一次了
这里就多加一点内容

PN结的结深是指从P型材料到N型材料的过渡区域的深度,它是半导体器件的一个重要参数,尤其是对于太阳能电池和二极管等器件来说。结深与电性能参数之间存在密切的关系,主要包括以下几个方面:

开路电压 (Voc):PN结的开路电压与结深有关。较浅的结深通常会导致较高的开路电压,因为它减少了载流子在PN结内部的复合。然而,如果结深过浅,可能会因为表面复合增加而导致Voc降低。这一步需要控制后氧化过程中氧气与温度。在工艺实践中,其实很少会通过调整时间,因为不管最后的光电转换效率是多少,一个合格能用的电池片,首先要做的就是均匀的PN结深,这一步往往都是依靠工艺时间去保证的。

短路电流 (Isc):结深也会影响短路电流。适中的结深可以确保光生载流子有效地从耗尽区收集,从而提高Isc。如果结深过深,光生载流子可能在没有被收集之前就复合了;如果过浅,则可能无法有效收集所有产生的载流子。

填充因子 (FF):填充因子是衡量太阳能电池性能的一个关键指标,它受到结深的直接影响。理想的结深可以在最小化内部复合的同时最大化载流子的收集效率,从而提高FF。

串联电阻 (Rs):结深还会影响太阳能电池的串联电阻。较浅的结深可能导致较高的串联电阻,因为接触面积减小,而较深的结深可能导致较低的串联电阻,但同时也可能增加复合损失。

反向饱和电流 (I0):PN结的反向饱和电流与结深有关。通常情况下,较深的结深会增加I0,因为它提供了更多的复合中心。这可能会导致更高的暗电流和更低的击穿电压。

氧化本身的目的是高温推结,以及溶出杂质。通过高温通氧,氧气会进入硅片表面形成二氧化硅膜层。推结效果虽然会使用ECV表征,但是在正经的生产过程中,为了防止原料进入下一工序的运输期间的氧化/水汽污染等诸多问题,会酌情改良氧化膜

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