專(zhuān)利名稱：一種晶硅表面鍍膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶硅表面鍍膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，在晶硅電池的生產(chǎn)過(guò)程中，人們?yōu)榱私档凸I(yè)生產(chǎn)成本，不斷的降低硅片厚度和提高擴(kuò)散方阻，表面復(fù)合速率對(duì)晶硅電池的性能影響越來(lái)越大，從而導(dǎo)致電池本身對(duì)表面鈍化的要求越來(lái)越高。通過(guò)在晶硅表面沉積或生長(zhǎng)適當(dāng)?shù)谋∧もg化層，可以降低其表面態(tài)密度，減少表面復(fù)合速率。生長(zhǎng)薄膜的技術(shù)有很多。其中，等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)(Plasma Enhanced Chemical Vapour D印osition，簡(jiǎn)稱PECVD)具有沉積溫度低、沉積速度速度快、薄膜致密性好、工藝重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于晶硅電池氮化硅膜的工業(yè)生產(chǎn)中。雖然工業(yè)上用這種方法制備的氮化硅薄膜具有較好的鈍化效果，但由于氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)不能和硅基底進(jìn)行良好的匹配，導(dǎo)致其表面鈍化效果受到限制。所以需要一種新的鈍化膜來(lái)和硅片基底進(jìn)行匹配，以達(dá)到最佳的鈍化效果。另一方面，晶硅電池工業(yè)生產(chǎn)中的氮化硅減反射膜，其折射率和膜厚一般為2. 05 和75nm，對(duì)615nm處波長(zhǎng)的光減反射效果最佳。但是這種減反射膜對(duì)于電池依然有2. 12mA/ cm2的反射損失，而且其后的電池顏色嚴(yán)重受限于薄膜的厚度，一旦膜厚沒(méi)有控制好，就容易產(chǎn)生大量色差片。所以需要設(shè)計(jì)一種新的減反射膜來(lái)減少光學(xué)損失并且減少色差帶來(lái)的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶硅表面鍍膜及其制備方法，該種鍍膜能減少表面復(fù)合，減少反射效果，從而有效地提高晶硅電池轉(zhuǎn)換效率，增大電池輸出功率。本發(fā)明采取的技術(shù)方案為—種晶硅表面鍍膜，包括晶硅表面的第一層非晶硅層，非晶硅層上面的第二層氮化硅層和氮化硅層上面的第三層氮氧化硅層。第一層非晶硅層膜厚為5 30nm，第二層氮化硅層膜厚為20 lOOnm，第三層氮氧化硅層膜厚為5 lOOnm。上述晶硅表面鍍膜的制備方法，步驟如下(1)將單晶或多晶硅片進(jìn)行表面處理；(2)在硅片受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜，先用硅烷和氫氣的混合氣體或者硅烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w為氣相，硅烷和氫氣(或氮?dú)?體積流量比為1 1 10，鍍膜沉積溫度為200°C 500°C，沉積腔壓力為500 3000mTorr，沉積時(shí)間為30 400s ；(3)通入硅烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調(diào)整硅烷和氨氣的體積流量比為 1 4 15，鍍膜沉積溫度為300 600°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第一層非晶硅薄膜的表面上沉積出第二層氮化硅薄膜，沉積時(shí)間為200 1000s ；
(4)通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調(diào)整硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1 1 15，鍍膜沉積溫度為200 600°C，沉積腔壓力為1000 3000mTorr，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜，沉積時(shí)間為50 1000s。所述的晶硅表面鍍膜的制備方法，優(yōu)選步驟如下(1)將單晶或多晶硅片進(jìn)行表面處理；(2)在硅片受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜，先用硅烷和氫氣的混合氣體或者硅烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w為氣相，硅烷與氫氣或者硅烷與氮?dú)獾捏w積流量比為 1 2 8，鍍膜沉積溫度為250°C 350°C，沉積腔壓力為1500 2000mTorr，沉積時(shí)間為 100 300s ；(3)通入硅烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調(diào)整硅烷和氨氣的體積流量比為 1 4 15，鍍膜沉積溫度為400 500°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第一層非晶硅薄膜的表面上沉積出第二層氮化硅薄膜，沉積時(shí)間為300 700s ；(4)通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調(diào)整硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1 5 15，鍍膜沉積溫度為300 500°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜，沉積時(shí)間為100 700s。本發(fā)明采用單晶硅或多晶硅片作為薄膜沉積基底。通過(guò)沉積第一層非晶硅薄膜來(lái)鈍化晶硅表面，減少表面復(fù)合。第一層非晶硅薄膜折射率為3. 0 4. 4，膜厚為5 30nm。 再通過(guò)沉積第二層氮化硅薄膜來(lái)減少光學(xué)反射損失。第二層氮化硅薄膜的折射率為1. 9 2. 4，膜厚為20 lOOnm。最后通過(guò)沉積第三層氮化硅薄膜來(lái)增強(qiáng)減反射效果。第三層氮氧化硅薄膜的折射率為1. 4 2. 0，膜厚為5 lOOnm。本發(fā)明鍍膜能減少表面復(fù)合，減少光學(xué)反射損失，減少鍍膜色差。


圖1為本發(fā)明所制備薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。1.晶硅硅片，2.非晶硅層，3.氮化硅層，4.氮氧化硅層。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。但它們并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例1 將P型多晶硅片進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、去磷硅玻璃等處理后，在其受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜。鍍膜沉積腔中，首先通入的氣體為硅烷和氫氣的混合氣體，沉積第一層非晶硅薄膜。其中，硅烷和氫氣體積流量比為1 4，鍍膜沉積溫度為350°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時(shí)間為100s，所得非晶硅膜層折射率約為3. 2，膜厚約為lOnm。然后通入硅烷和氨氣的混合氣體，在第一層非晶硅薄膜的表面沉積出第二層氮化硅薄膜。其中，硅烷和氨氣的體積流量比為1 8，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時(shí)間為800s，所得氮化硅膜折射率約為2. 1，膜厚約為80nm。最后通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜。其中，硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1 6，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時(shí)間為150s， 所得氮氧化硅膜折射率約為1.6，膜厚約為15nm。最后后續(xù)生產(chǎn)工藝。
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實(shí)施例2 將N型單晶硅片進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、去硼硅玻璃等處理后，在其受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜。鍍膜沉積腔中，首先通入的氣體為硅烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，沉積第一層非晶硅薄膜。其中，硅烷和氮?dú)怏w積流量比為1 5，鍍膜沉積溫度為350°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時(shí)間為150s，所得非晶硅膜層折射率約為3. 2，膜厚約為15nm。然后通入硅烷和氨氣的混合氣體，在第一層非晶硅薄膜的表面沉積出第二層氮化硅薄膜。其中，硅烷和氨氣的體積流量比為1 8，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時(shí)間為600s，所得氮化硅膜折射率約為2. 1，膜厚約為60nm。最后通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜。其中，硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1 6，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時(shí)間為300s， 所得氮氧化硅膜折射率約為1. 6，膜厚約為30nm。最后進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)工藝。實(shí)施例3將N型單晶硅片進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、去硼硅玻璃等處理后，在其受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜。鍍膜沉積腔中，首先通入的氣體為硅烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，沉積第一層非晶硅薄膜。其中，硅烷和氮?dú)怏w積流量比為1 8，鍍膜沉積溫度為300°C，沉積腔壓力為2000mTorr，沉積時(shí)間為300s，所得非晶硅膜層折射率約為3. 1，膜厚約為30nm。然后通入硅烷和氨氣的混合氣體，在第一層非晶硅薄膜的表面沉積出第二層氮化硅薄膜。其中，硅烷和氨氣的體積流量比為1 10，鍍膜沉積溫度為400°C，沉積腔壓力為2000mTorr，沉積時(shí)間為500s，所得氮化硅膜折射率約為2. 05，膜厚約為50nm。最后通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜。其中，硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1 10，鍍膜沉積溫度為500°C，沉積腔壓力為IOOOmTorr，沉積時(shí)間為 500s，所得氮氧化硅膜折射率約為1. 7，膜厚約為30nm。最后進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)工藝。實(shí)施例4將P型多晶硅片進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、去磷硅玻璃等處理后，在其受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜。鍍膜沉積腔中，首先通入的氣體為硅烷和氫氣的混合氣體，沉積第一層非晶硅薄膜。其中，硅烷和氫氣體積流量比為1 2，鍍膜沉積溫度為250°C，沉積腔壓力為lOOOmTorr，沉積時(shí)間為100s，所得非晶硅膜層折射率約為3. 3，膜厚約為lOnm。然后通入硅烷和氨氣的混合氣體，在第一層非晶硅薄膜的表面沉積出第二層氮化硅薄膜。其中，硅烷和氨氣的體積流量比為1 5，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時(shí)間為300s，所得氮化硅膜折射率約為2. 2，膜厚約為30nm。最后通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜。其中，硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1 15，鍍膜沉積溫度為350°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時(shí)間為700s， 所得氮氧化硅膜折射率約為丨^，膜厚約為了。!!!!!。最后進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)工藝。
權(quán)利要求
1.一種晶硅表面鍍膜，其特征是，包括晶硅表面的第一層非晶硅層，非晶硅層上面的第二層氮化硅層和氮化硅層上面的第三層氮氧化硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅表面鍍膜，其特征是，所述的第一層非晶硅層膜厚為5 30nm，第二層氮化硅層膜厚為20 lOOnm，第三層氮氧化硅層膜厚為5 lOOnm。
3.權(quán)利要求1所述的晶硅表面鍍膜的制備方法，其特征是，步驟如下(1)將單晶或多晶硅片進(jìn)行表面處理；(2)在硅片受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜，先用硅烷和氫氣的混合氣體或者硅烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w為氣相，硅烷與氫氣或者硅烷與氮?dú)獾捏w積流量比為1 1 10， 鍍膜沉積溫度為200°C 500°C，沉積腔壓力為500 3000mTorr，沉積時(shí)間為30 400s ；(3)通入硅烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調(diào)整硅烷和氨氣的體積流量比為1 4 15，鍍膜沉積溫度為300 600°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第一層非晶硅薄膜的表面上沉積出第二層氮化硅薄膜，沉積時(shí)間為200 1000s ；(4)通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調(diào)整硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1 1 15，鍍膜沉積溫度為200 600°C，沉積腔壓力為1000 3000mTorr，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜，沉積時(shí)間為50 1000s。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶硅表面鍍膜的制備方法，其特征是，步驟如下(1)將單晶或多晶硅片進(jìn)行表面處理；(2)在硅片受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜，先用硅烷和氫氣的混合氣體或者硅烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w為氣相，硅烷與氫氣或者硅烷與氮?dú)獾捏w積流量比為1 2 8，鍍膜沉積溫度為250°C 350°C，沉積腔壓力為1500 2000mTorr，沉積時(shí)間為100 300s ；(3)通入硅烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調(diào)整硅烷和氨氣的體積流量比為1 4 15，鍍膜沉積溫度為400 500°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第一層非晶硅薄膜的表面上沉積出第二層氮化硅薄膜，沉積時(shí)間為300 700s ；(4)通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調(diào)整硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1 5 15，鍍膜沉積溫度為300 500°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜，沉積時(shí)間為100 700s。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種晶硅表面鍍膜及其制備方法，晶硅表面鍍膜，包括晶硅表面的第一層非晶硅層，非晶硅層上面的氮化硅層和氮化硅層上面的氮氧化硅層。在硅片受光面進(jìn)行等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜，先用硅烷和氫氣的混合氣體或者硅烷和氮?dú)獾幕旌蠚怏w為氣相，再以硅烷和氨氣的混合氣體作為氣相，最后通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相。本發(fā)明鍍膜能減少表面復(fù)合，減少反射效果，從而有效地提高晶硅電池轉(zhuǎn)換效率，增大電池輸出功率。
文檔編號(hào)C23C16/34GK102260857SQ20111020916
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者何晨旭, 凌振江, 楊雷, 殷海亭, 王冬松, 王步峰 申請(qǐng)人:潤(rùn)峰電力有限公司