阅读说明：本技术 晶硅太阳能电池扩散用石英舟的清洗与饱和方法 (Cleaning and saturation method of quartz boat for diffusion of crystalline silicon solar cell ) 是由 江建楷 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种晶硅太阳能电池扩散用石英舟的清洗与饱和方法,包括如下步骤：1)将石英舟置入HF与HCL的混酸溶液中完全浸泡；2)将石英舟置入纯水浸泡清洗；3)纯水清洗排尽后,再用水枪或喷淋清洗；4)用氮气枪将石英舟吹干；5)将石英舟放入扩散炉管,进舟时通入氮气吹扫；6)扩散炉管抽真空,通入氮气和氧气并升温；7)通入三氯氧磷和氧气；8)通入氮气和氧气并降温；9)炉管充氮回常压,出舟。本发明能缩短总处理时间、减少气体用量、减少对石英舟和炉管的腐蚀并改善所生产电池片的良率,提高产能,降低生产运营成本。(The invention discloses a method for cleaning and saturating a quartz boat for diffusion of a crystalline silicon solar cell, which comprises the following steps: 1) putting the quartz boat into a mixed acid solution of HF and HCL for complete soaking; 2) putting the quartz boat into pure water for soaking and cleaning; 3) cleaning with water gun or spraying after pure water is exhausted; 4) drying the quartz boat by using a nitrogen gun; 5) placing the quartz boat into a diffusion furnace tube, and introducing nitrogen for purging when the quartz boat is placed into the diffusion furnace tube; 6) vacuumizing the diffusion furnace tube, introducing nitrogen and oxygen, and heating; 7) introducing phosphorus oxychloride and oxygen; 8) introducing nitrogen and oxygen and cooling; 9) the furnace tube is filled with nitrogen and returned to normal pressure, and then taken out of the boat. The invention can shorten the total processing time, reduce the gas consumption, reduce the corrosion to the quartz boat and the furnace tube, improve the yield of the produced battery plate, improve the productivity and reduce the production operation cost.)

晶硅太阳能电池扩散用石英舟的清洗与饱和方法

技术领域

本发明涉及光伏领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池扩散用石英舟的清洗与饱和方法。

背景技术

扩散工序是晶体硅太阳能电池制造过程中制备PN结的工序，石英舟用于重复装载硅片放置在扩散石英炉管中完成扩散工艺。扩散工艺过程中主要通过三氯氧磷气体与氧气在高温下的反应在硅片表面沉积磷原子，在这个过程中会有中间产物五氧化二磷形成并少量附着在石英舟上，五氧化二磷与空气中的水汽接触会形成偏磷酸，积累的偏磷酸会对硅片造成污染，并且由于硅片需要在石英舟上插卸，两者频繁摩擦也会在石英舟舟齿处留下硅粉，积累的硅粉会导致插片时硅片错齿或产生崩边，而且扩散的上道工序为制绒工序，其使用的氢氧化钠也可能残留在硅片上被带到扩散工序污染石英舟，因此石英舟在长期使用后需要进行清洗。另外，清洗后的石英舟在装载硅片生产前需要进行饱和处理才能保证生产的硅片不会出现舟齿印和扩散方阻异常。

现有的石英舟清洗与饱和工艺是将石英舟放入含有10%-30%浓度的氢氟酸中浸泡清洗50-70min，再用纯水浸泡清洗2次，每次50-70min，之后用氮气枪将石英舟吹干并放入扩散炉管中通入2000sccm氮气400sccm氧气50min并升温至880℃，之后通入400sccm氧气、300sccm三氯氧磷和2000sccm氮气120min进行沉积反应，最后通入3000sccm氮气30min并降温至800℃进行冷却出舟。

正常扩散生产工艺时间为105min，现有的石英舟清洗与饱和工艺总处理时长约为400min，严重影响石英舟周转使用并影响产能，高浓度的氢氟酸清洗会导致石英舟舟齿因腐蚀变薄，降低石英舟的使用寿命，超高温饱和工艺易加速炉管密封圈等设备部件老化、长时间通三氯氧磷反应易在炉管尾气处理装置中积累过多的偏磷酸导致管路堵塞并加速管路腐蚀。在生产过程中还发现新购石英舟用此清洗与饱和工艺处理后进行生产仍会产生少量的石英舟舟齿印，需多次处理才能避免。

因此需要针对现有的石英舟清洗与饱和工艺进行优化，缩短总处理时间、减少气体用量、减少对石英舟和炉管的腐蚀并改善所生产电池片的良率，提高产能，降低生产运营成本。

发明内容

为解决现有技术的缺陷，本发明提供一种晶硅太阳能电池扩散用石英舟的清洗与饱和方法，包括如下步骤：

1）将石英舟置入HF与HCL的混酸溶液中完全浸泡；

2）将石英舟置入纯水浸泡清洗；

3）纯水清洗排尽后，再用水枪或喷淋清洗；

4）用氮气枪将石英舟吹干；

5）将石英舟放入扩散炉管，进舟时通入氮气吹扫；

6）扩散炉管抽真空，通入氮气和氧气并升温；

7）通入三氯氧磷和氧气；

8）通入氮气和氧气并降温；

9）炉管充氮回常压，出舟。

优选的，步骤1）中，所述混酸溶液中HF和HCL的总质量百分含量为1%-5%。

优选的，步骤1）中，所述混酸溶液中HF和HCL质量比为2:1。

优选的，步骤1）中，石英舟在混酸溶液中完全浸泡15-30min。

优选的，步骤2）中，纯水浸泡清洗2次，每次15-30min。

优选的，步骤3）中，用水枪或喷淋清洗3-5min。

优选的，步骤5）中，进舟时通入5000-10000sccm氮气吹扫。

优选的，步骤6）中，扩散炉管抽真空至150-200mbar，通入1500±500sccm氮气和1000±500sccm氧气15min并升温至850℃。

优选的，步骤7）中，通入1000±200sccm三氯氧磷和1000±200sccm氧气15min。

优选的，步骤8）中，通入1500±500sccm氮气和1000±500sccm氧气15min并降温至800℃。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种晶硅太阳能电池扩散用石英舟的清洗与饱和方法，其能缩短总处理时间、减少气体用量、减少对石英舟和炉管的腐蚀并改善所生产电池片的良率，提高产能，降低生产运营成本。

本发明具有如下技术关键点：

1）本发明的清洗工艺中使用低浓度、短时间的混酸洗，此酸洗能够保证石英舟上的碱残留污染和金属污染被清洗干净，而又不过多的腐蚀石英舟，且低浓度酸洗不易在石英舟上产生酸残留污染；

2）本发明的清洗工艺中增加一次水枪或喷淋水洗，此动作能够保证石英舟舟齿上的硅粉或杂物被冲洗干净且无酸残留污染；

3）本发明的饱和工艺在150-200mbar的真空中进行，石英舟上因高温挥发的水汽和酸气能够被快速抽走，而且低压下气体分子有较高的平均自由程，能保证整个石英舟上磷原子沉积均匀无死角；

4）本发明的饱和工艺的磷原子沉积量与扩散生产工艺相近，装载硅片生产时不会产生舟齿区域的扩散方阻异常；

5）本发明的饱和工艺几乎全程通入氧气，能将扩散炉管及尾气处理管路中附着的五氧化二磷进一步反应完全，达到净化炉管的效果，降低尾气处理管路堵塞的风险。

本发明还具有如下优势：

1）本发明的整个石英舟清洗与饱和处理流程时间短，总的时间可不超过150min，饱和工艺节省155min，提高产能，降低运营成本；

2）本发明的单次饱和工艺氮气耗量减少40%，氧气耗量减少62%，降低运营成本；

3）本发明的酸洗浓度低，时间短，石英舟使用寿命能得到延长，降低运营成本；

4）经过对比实验得证，采用本发明的清洗与饱和方法后，产线石英舟舟齿印比例从0.29%逐步下降至0.03%，本发明效果优异且便于产线快速处理异常舟。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施的技术方案是：

本发明提供一种晶硅太阳能电池扩散用石英舟的清洗与饱和方法，包括如下步骤：

1）将石英舟置入HF与HCL的混酸溶液中完全浸泡15-30min；混酸溶液中HF和HCL的总质量百分含量为1%-5%，且HF和HCL质量比为2:1；

2）将石英舟置入纯水浸泡清洗2次，每次15-30min；

3）纯水清洗排尽后，再用水枪或喷淋清洗3-5min；

4）用氮气枪将石英舟吹干；

5）将石英舟放入扩散炉管，进舟时通入5000-10000sccm氮气吹扫；

6）扩散炉管抽真空至150-200mbar，通入1500±500sccm氮气和1000±500sccm氧气15min并升温至850℃；

7）通入1000±200sccm三氯氧磷和1000±200sccm氧气15min；

8）通入1500±500sccm氮气和1000±500sccm氧气15min并降温至800℃；

9）炉管充氮回常压，出舟，结束，总时间不超过150min。

经过对比实验得证，采用本发明的清洗与饱和方法后，产线石英舟舟齿印比例从0.29%逐步下降至0.03%，本发明效果优异且便于产线快速处理异常舟。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。