进入21世纪后,能源和环境问题日益受到人们的关注,发展和利用太阳能是解决能源环境问题的重要方式。硅太阳电池依靠半导体行业的成熟工艺,得到了充分的发展,成为当今太阳电池的主流。在这种情况下,硅太阳电池工艺的优化研发,以提高光电转换效率并降低成本,成为了研究的中心。PN结是太阳电池的核心,可以说没有PN结就没有现在的太阳能电池。而扩散是形成PN结的重要手段,本论文重点研究了扩散工艺以及扩散和其他硅太阳电池工序的关系,优化了扩散工艺,提高了电池的效率和降低了生产成本。本文介绍了太阳能电池的发展历程,并首先对于当前最主流的晶体硅太阳电池的基本工作原理及其生产制造工艺流程进行了描述,然后讲述扩散设备—扩散炉的发展和种类,据不同的扩散方法,发展出链式和管式扩散炉。管式扩散炉还包括开管扩散与闭管扩散；并介绍了磷在晶体硅中的扩散模型的发展和Yoshida、 Fair和S.M.Hu等人的重要贡献。本文从理论方面,对PN结形成机制、目前生产上POC13的扩散机理和描述扩散的方程和参数进行了分析。然后,论文从理论指导实验出发,以优化生产工艺为目标,设计实验研究温度、时间、方块电阻和扩散均匀性的关系。并通过supremIV模拟和调整氧流量实验研究氧化硅膜对扩散的影响。文章主要得出以下一些结论：1.生产扩散后硅片,方块电阻有很大的离散性。这种离散性即是管不均匀性。但对于方块电阻的平均而言,可以很好的符合由恒定源扩散方程推导方块电阻与温度、时间的关系方程相符。我们可以根据该方程设计工艺来得到需要方块电阻。这在生产上可以减少调试的时间和成本。2.扩散后的方块电阻与电池性能的参数中的短路电流Isc和串联电阻Rs凡向关联。方块电阻增大或减小时,短路电流Isc和串联电阻Rs同时增大和减小。由此可知,方块电阻的离散性对电池效率影响很大,不管方阻偏大还是偏小,偏离最佳的工艺方阻都会导致电池效率的降低。扩散炉中硅片的间距和氧气的流量影响片均匀性。扩散炉中采用的5mm片间距不是最优,增大片间距,可以提高片均均性提高；减少氧气流量也可以提高片均匀性。3. SupremIV模拟氧化膜对扩散影响实验和调整氧气流量实验发现,工艺中氧气流量不可过量。当减少氧气的流量时,不但扩散的效率提高,而且片均匀性也提高。片过量的氧气会在硅片表面反应生成很厚的氧化膜层,氧化膜阻碍扩散,降低扩散的速率并使片均匀性降低。