硼扩散设备温度控制系统的研究与实现

近年来,随着光伏行业持续快速的发展,n型TOPCon太阳电池技术路线得到市场认可,产能不断扩张。硼扩散设备作为TOPCon太阳电池核心工艺设备之一受到市场极大的关注,其温度控制系统在工艺生产过程起着决定性的作用。对比硼扩散设备实际应用过程中传统炉体使用水平插片方式和顺气流垂直插片方式后得到的硅片片间的方阻均匀性,发现水平插片方式存在舟内中层硅片方阻偏高,方阻均匀性不满足技术性指标要求的问题。对此设计了新型分区炉体,提出3种温度控制系统方案,并通过工艺验证得出满足技术性指标要求的方案。研究结果表明:分区炉体搭配水平插片方式时,采用温度控制系统方案3可以满足技术性指标的要求。

硼扩散设备若干难点问题的研究

随着针对n型太阳电池的投资提速,国内光伏企业积极开展TOPCon太阳电池布局,产业化进程得到加速,推进新技术落地。硼扩散设备作为TOPCon太阳电池技术的关键工艺设备之一,获得了市场极大的关注。针对硼扩散设备使用过程中遇到的不同类型硼源的问题,通过分析各种硼源的特性,提出了相应的硼源处理方案,并验证了硼源控制效果;针对副产物硼硅玻璃(BSG)粘连的问题,通过分析副产物的特点和危害,提出了斜率升降温功能;针对高能耗的问题,通过分析能耗的主要来源,提出了设备加热功率输出比功能。研究结果表明:所提出的这些方法能有效解决这几个难点问题,有助于提高硼扩散设备的稳定性。

M5211-6-UM 型立式硼扩散设备研制

M5211-6-UM型立式硼扩散炉用于晶体硅太阳能电池片硼扩散工艺,具有全自动化、高产能、低能耗、维护便捷等特点。本文介绍了该型号设备的结构组成及性能,给出了能耗和工艺结果,结果表明该设备各方面性能已达到国内领先水平,具备产业化条件。

TOPCon电池低压硼扩散设备的发展趋势分析

随着太阳能光伏发电对晶体硅电池高转化效率需求的不断增加,对晶体硅电池技术关键设备投资性价比和发电性能的要求更高。对晶硅电池发展工艺技术进行了阐述,分析讨论了国内外隧穿氧化层钝化接触电池(简称“TOPCon”)低压硼扩散炉的发展现状,探讨了硼扩散设备技术难点和未来研究方向。

硼扩散引起薄SiO_2栅介质的性能退化

采用表沟ｐ＋多晶硅栅／ＰＭＯＳＦＥＴ代替埋沟ｎ＋多晶硅栅／ＰＭＯＳＦＥＴ具有易于调节阈值电压、降低短沟效应和提高器件开关特性的优点，因而在深亚微米ＣＭＯＳ工艺中被采纳．但是多晶硅掺杂后的高温工艺过程会使硼杂质扩散到薄栅介质和沟道区内，引起阈值电压不稳...

高浓度硼扩散硅片CMP工艺研究

"叉指式微加速度计"的研制,需要使用高浓度硼扩散硅片,而硅片经过高浓度硼扩散后,硅片双面生长了一层硼硅玻璃,很难将其去除,不能在高浓度硼扩散层上制作更好的"叉指式微加速度计"结构。针对上述问题,在CMP研磨抛光工艺中,针对上述问题,在CMP研磨抛光工艺中,选择合适的研磨料和抛光料以及研磨盘和抛光盘,通过对浆料浓度、流量大小、抛光温度进行改进,优化研磨抛光工艺流程及工艺参数,以完成高浓度硼扩散硅片的表面平坦化。

硼扩散机理及工艺应用技术研究

针对高效晶硅太阳电池对表面扩散掺杂技术的要求,阐述了干法硼扩散掺杂原理及弊端;通过引入湿法再分布扩散方式,分析了气体流量、水汽流量和工艺匹配性等因素对硅片表面扩散效果的影响;根据和干法扩散方式在应用效果方面的对比,分析了湿法再分布扩散工艺在产业化应用方面的优点。

n型太阳电池硼扩散制备正面发射极工艺研究

对于n-PERT电池,硼扩散是形成p-n结的关键工艺并且直接影响电池性能。为优化正面硼扩散掺杂层的性能,研究液态源(BBr3)扩散过程中推进温度和推进时间对硼表面掺杂浓度和结深的影响,并且结合PC1D的模拟结果,分析不同的正面硼发射极对n-PERT太阳电池性能的影响。研究结果表明,推进温度在950~970℃范围变化时,随着推进温度的升高,结深由0.4μm增加到0.63μm,硼表面掺杂浓度由4.3×1019cm-3增加到5.9×1019cm-3;推进时间由25 min增加到40 min过程中,结深由0.47μm增加到0.64μm,硼表面掺杂浓度有较小的下降;当发射极表面浓度较低,结深较深时,有利于提升电池性能;该实验在模拟计算和工艺优化的基础上制备出效率为20.03%的nPERT电池。

乳胶源硼扩散的SENTAURUS模拟

利用半导体TCAD工具Sentaurus对硅片的乳胶源掺硼扩散工艺进行模拟,用淀积后的退火处理过程替代注入后退火的模拟方案,以多种实测条件为标准,用两种条件进行模拟,并结合实测数据,对模型结果进行比较,找到模拟的最终可行方案,弥补Sentaurus软件功能模块上的不足。

两步硼扩散代替硼铝扩散的探讨

本文介绍两步硼扩散工艺,它对改善台面功率晶体管的性能极有帮助.

硼扩散杂质分布研究

本文介绍了用阳极氧化和化学剥层技术测定硅中硼扩散杂质分布的方法．给出了几种不同扩散气氛下硼扩散杂质在硅中分布的实验曲线．并与高斯杂质分布函数做了比较．发现高斯理论杂质分布与实验结果有很大偏差．本文对产生这种偏差的物理机制做了较详细的讨论．

基于硼扩散的多晶硅太阳能电池背钝化工艺研究

本文主要研究一种基于硼扩散的多晶硅太阳能电池背钝化工艺,该工艺可有效的提高多晶电池Uoc可达10 mV。采用硼扩散后形成的硼掺杂层(BSG)作为多晶电池背面钝化工艺。在工艺上采用和磷扩散工艺类似的工艺步骤,通过优化沉积时间,推进氧化过程中的O2,N2流量等,达到最佳的Uoc提升效果,经过优化后的背面钝化工艺可以有效提高多晶电池的转换效率0.5%,从而实现了在多晶电池提高电池效率的目的。

基于BCl_(3)源的低压硼扩散设备及工艺研究

以BCl_(3)为掺杂源的低压硼扩散炉是N型TOPCon太阳能电池重要制造设备之一,其工艺过程具有气体输送控制难、工艺气体腐蚀性强、反应洁净度要求高、尾气高温等特点。针对这些特点本文通过优化气路系统、增加气路伴热,保证BCl_(3)精准稳定;同时采用全石英炉门,增加背水冷法兰和风冷法兰,有效杜绝了金属离子污染,提高了太阳能电池的少子寿命及效率;另一方面通过全包裹水冷设计、双滤芯过滤以及水洗功能,滤芯更换周期及真空泵使用寿命提高了1倍。此外本文也研究了不同插片方式下扩散方阻及不良率,相比顺气流竖直插片方式,水平插片方式同一小舟内上中下硅片的扩散方阻极差大,制成电池后黑边不良比例低。

优化n型接触极钝化多晶硅太阳能电池的硼扩散工艺

光伏产业对高效率和低成本太阳能电池的需求促进了太阳能电池制造工艺的不断优化。在制造过程中,控制硅晶片尺寸和硅中杂质浓度的需求变得越来越重要。目前,太阳能电池的标准化生产线包括采用柴可拉斯基工艺制作硅锭,将硅锭切块,晶圆切片,纹理化,发射极扩散,边缘隔离,抗反射涂层,丝网印刷,退火以及最终测试。该生产线的每个步骤都可以分别进行优化,以提高太阳能电池的效率。文中主要研究n型接触极钝化多晶硅太阳能电池的硼扩散过程,研究扩散曲线对太阳能电池效率的影响。首先,使用EDNA2进行仿真模拟以确定重掺杂区的参数,进而使用Quokka软件进行进一步模拟,从而获得光伏参数开路电压(V OC)和填充因数(FF),并确定最佳扩散温度和时间,为后续的实验节省大量时间并提供指导方案。通过对扩散温度和氧化时间的分析,优化扩散过程中的相关参数,提高太阳能电池的性能。最终将实验结果与模拟结果相对应,判断工艺优化是否有效,符合预期结果。

硼扩散工艺对多晶黑硅效率的影响分析

本文针对硼扩散下多晶黑硅的表面复合速率高光电转换效率低的问题,在多晶黑硅太阳电池片上采用了多步变温扩散工艺增加前氧化工艺方法,研究了多步硼扩散工艺下进行的方阻梯度变化情况。结果表明:多晶黑硅在背面硼扩散方阻280Ω左右的条件下,电性能最佳,方阻过高或过低均不利于电池片光电转换。

Bipolar制造工艺中硼扩散工艺的优化与改进

传统的双极电路制造工艺普遍采用了硼扩散工艺，主要用来形成重掺杂区。一般硼扩散都采用固相源扩散，通常用氮化硼圆片做为硼扩散的固相源，这些圆片的直径与硅片的直径相同或稍大一些。作为固相源的氮化硼因为在高温下反复进出炉，致使其常常容易变形，均匀性变差。采用一种固相源双面交替式使用法，不但使源片变形程度大大减小，也使硼扩散的均匀性得到很大提高。

全TOPCon电池正面多晶硅层硼掺杂工艺

为提升隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池光电转换效率,本文通过高温扩散在n型TOPCon电池正面制作p型隧穿氧化层钝化接触结构,提升发射极钝化性能,减少正面金属复合。本文研究了不同沉积时间、推进温度、推进时间等工艺参数对实验样品钝化性能及掺杂曲线的影响。实验结果表明,当沉积时间为1500 s,推进温度为920℃,推进时间为20 min时,掺硼多晶硅层可获得较优的钝化性能及掺杂浓度,其中样品多晶硅层硼掺杂浓度达到1.40×10^(20)cm^(-3),隐开路电压(iV_(oc))大于720.0 mV。依据该参数制备的TOPCon电池光电转换效率可达23.89%,对应的短路电流密度为39.36 mA/cm^(2),开路电压(V_(oc))达到726.4 mV,填充因子(FF)为83.54%。

二氧化硅纳米球对硼酸源扩散形成p＋硅层性能的影响

为了提高B扩散掺杂层的性能,提出了用含有二氧化硅纳米球的硼酸溶液作为硼源对硅片进行扩散的方法。采用扫描电子显微镜、四探针和少子寿命测试等技术研究了SiO_2纳米球对硼酸源扩散形成p^+硅层性能的影响。综合分析发现,与未添加SiO_2纳米球相比,扩散后生成的富硼层厚度明显减小,由130nm降低到15nm;同时,扩散的均匀性由88.17%提高到了96.79%。此外,添加SiO_2纳米球进行扩散后p-n结深有所减小,少数载流子寿命明显提高。研究结果表明,SiO_2纳米球可以显著提高液态硼源扩散掺杂形成p^+硅层的性能。

二次硼离子热扩散制作微电阻

为了在微机电系统(microelectromechanical systems,MEMS)器件中进行热驱动,提出了设计微电阻作为热源的方法.电阻是通过微晶硼硅玻璃在硅基底上进行二次热扩散的方法制备的,利用硼离子扩散制作的电阻可以提高热源加热效率.通过数值计算,建立了制备过程中硅基底中的硼离子的空间浓度分布的理论模型,优化了二次硼扩散工艺条件.盘旋形的电阻形状设计提供了良好的温度控制和热量利用率,加热温度可以从室温一直加热至200℃.测量得到了电阻的有效结深及方块电阻,实验结果表明,电阻内部扩散区域的结深非常浅,硼离子掺杂浓度非常高,与理论模拟基本吻合.

高浓度硼深扩散自停止腐蚀层硅片工艺研究

为制备用于硅溶片工艺的高浓度硼深扩散自停止腐蚀层硅片,对扩散掺杂工艺进行了研究。结合预淀积和再分布两种条件下扩散的特点,采用两步法工艺制备了高浓度硼深扩散硅片,研究了影响杂质浓度和扩散深度的再分布与预淀积时间比。扩散所得硅片的测试结果与理论计算相当吻合,当再分布与预淀积时间比为1.5倍时,扩散结深为21.7μm,自停止腐蚀层为14μm。