一種多晶硅太陽(yáng)能電池疊層減反射膜制備的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多晶硅太陽(yáng)能電池疊層減反射膜制備的方法。所述方法包括如下步驟：選用P型太陽(yáng)能級(jí)的硅片作為襯底；利用氫氟酸和硝酸混合溶液進(jìn)行制絨；磷擴(kuò)散；刻蝕去邊；去除磷硅玻璃；利用PECVD制備疊層減反射膜。該方法采用PECVD設(shè)備，通過適當(dāng)改變氣體流量比的方法實(shí)現(xiàn)疊層減反射膜制備。
【專利說明】-種多晶硅太陽(yáng)能電池疊層減反射膜制備的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)計(jì)一種多晶體硅太陽(yáng)能電池疊層減反射膜制備的方法，屬于新能源、半 導(dǎo)體光電子等【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 在所有太陽(yáng)能電池種類中，晶體硅太陽(yáng)能電池技術(shù)最為成熟，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用， 這類太陽(yáng)能電池主要分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池兩種。單晶硅太陽(yáng)能電池 轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟，在實(shí)驗(yàn)室里最高的光電轉(zhuǎn)換效率為24. 7%，大規(guī)模生產(chǎn)時(shí) 的光電轉(zhuǎn)換效率為17-18%，但由于單晶硅成本高，大幅度降低單晶硅太陽(yáng)能電池的成本變 得很困難。為了節(jié)省成本，采用不需要拉單晶步驟的多晶硅材料制作太陽(yáng)能電池勢(shì)在必行。 實(shí)際上，最近幾年太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)界的重心已由單晶轉(zhuǎn)向多晶方向發(fā)展。主要原因有：1) 可供應(yīng)單晶硅太陽(yáng)能電池的頭尾料越來越少；2)對(duì)太陽(yáng)能電池來講，方形基片更合算，通 過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶硅可直接獲得方形材料；3)多晶硅的生產(chǎn)工藝不斷 取得進(jìn)展，全自動(dòng)澆鑄爐生產(chǎn)周期（50小時(shí)）可生產(chǎn)200公斤以上的硅錠，晶粒尺寸可達(dá)到 厘米級(jí)。
[0003] 然而，多晶硅材料中含有大量的位錯(cuò)晶界和過渡金屬等，這些雜質(zhì)、缺陷和表面態(tài) 是非平衡載流子的復(fù)合中心，導(dǎo)致多晶硅中少數(shù)載流子壽命及擴(kuò)散長(zhǎng)度降低。因此，為提 高多晶硅太陽(yáng)能電池的效率，目前太陽(yáng)能電池行業(yè)內(nèi)通常采用氮化硅對(duì)多晶硅進(jìn)行表面鈍 化和體鈍化；另外，多晶硅表面很難織構(gòu)化，表面反射率過高，導(dǎo)致多晶硅電池的短路電流 的降低，在多晶硅表面沉積一層減反射膜能有效電池表面反射率。目前，太陽(yáng)能行業(yè)內(nèi)，多 晶硅太陽(yáng)能電池氮化硅的沉積采用常規(guī)的PECVD設(shè)備來制備，但氮化硅薄膜一般為單層， 氮化硅鈍化效果和減反射效果有限，常規(guī)工藝下多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率僅達(dá)到 15-16%。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種利用PECVD設(shè) 備制備疊層氮化硅減反射層的方法，制作高效、低成本多晶硅太陽(yáng)能電池。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，包括以下步驟：
[0006] (1)、選用純度不小于99. 999%的P型多晶硅片為基片，其電阻率為0. 5-3 Ω . cm， 厚度范圍為180-220微米。
[0007] ⑵、采用HF、HN03及水的混合溶液在多晶硅片表面制備凹坑狀絨面；
[0008] (3)、將制備絨面后的多晶硅硅片放入高溫?cái)U(kuò)散爐，實(shí)現(xiàn)磷摻雜，形成PN結(jié)，表面 方塊電阻范圍為60-65 Ω/?;
[0009] (4)、將高溫?cái)U(kuò)散后的硅片放入等離子體刻蝕機(jī)，去除擴(kuò)散工藝過程中側(cè)面形成的 PN結(jié)；
[0010] (5)、將娃片放入HF酸及水的混合溶液，去除娃片表面的磷娃玻璃層；
[0011] (6)、采用PECVD設(shè)備在P型多晶硅硅片的摻雜層上沉積疊層Si3N4復(fù)合薄膜；
[0012] (7)、采用絲網(wǎng)印刷工藝制作背銀電極、鋁背場(chǎng)和正銀電極，并進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0014] 1)、疊層氮化硅減反射膜的沉積設(shè)備采用當(dāng)今太陽(yáng)能行業(yè)內(nèi)廣泛使用的PECVD設(shè) 備，勿需購(gòu)買新型設(shè)備，減少了工藝改進(jìn)成本；
[0015] 2)、疊層氮化硅的沉積選用常規(guī)的NH3和SiH4氣體，末引入其他反應(yīng)氣體，工藝升 級(jí)快速簡(jiǎn)單，不需進(jìn)行管路系統(tǒng)和控制軟件的升級(jí)和改造；
[0016] 3)、疊層減反射膜沉積所需的工藝時(shí)間縮短和工藝溫度降低30-50°C，增大了產(chǎn) 能，降低了生產(chǎn)成本；
[0017] 4)、沉積在硅片表面的疊層氮化硅減反射膜的折射率逐漸降低，增強(qiáng)了對(duì)各波長(zhǎng) 光的減反射效果，多晶硅電池表面反射率降低，并增強(qiáng)的鈍化效果。故而該工藝簡(jiǎn)單、成本 低廉。采用該專利技術(shù)制備的多晶硅太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率大于17.0%。
[0018] 下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
[0019] 圖1中，1為多晶硅片基體，經(jīng)過氫氟酸與硝酸混合溶液制絨，絨面結(jié)構(gòu)為凹坑狀， 如2所示，經(jīng)過高溫?cái)U(kuò)散，等離子體刻蝕，及磷硅玻璃清洗，之后進(jìn)行PECVD淀積一定厚度氮 化娃減反射膜，如3所示。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實(shí)例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本 發(fā)明并不局限于此。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 1)購(gòu)買常規(guī)鑄錠、切片方法獲得的厚度約為180微米厚的多晶硅片，電阻率為 0. 5 Ω. cm。采用高溫?cái)U(kuò)散工藝在硅片表面制備N型摻雜層，方塊電阻60。采用等離子刻蝕 工藝去除硅片邊緣PN結(jié)，采用HF酸和水的混合溶液去除表面磷硅玻璃層。以NH3/SiH4 = 5 : 1的流量比，在之前處理的N型層上沉積折射率η = 2. 1，厚度d = 30nm的氮化娃薄膜， 隨后按NH3/SiH4 = 10 : 1的比例在之前的氮化硅薄膜上生長(zhǎng)η = 2. 1，厚度d = 50nm的 氮化硅層，完成疊層氮化硅薄膜的制備。采用絲網(wǎng)印刷和高溫?zé)Y(jié)工藝制作背銀電極、鋁背 場(chǎng)和正銀電極，完成多晶硅太陽(yáng)能電池的制作。
[0023] 2)購(gòu)買常規(guī)鑄錠、切片方法獲得的厚度約為180微米厚的多晶硅片，電阻率為 1. 5 Ω. cm。采用高溫?cái)U(kuò)散工藝在硅片表面制備N型摻雜層，方塊電阻65。采用等離子刻蝕 工藝去除硅片邊緣PN結(jié)，采用HF酸和水的混合溶液去除表面磷硅玻璃層。以NH3/SiH4 = 4 : 1的流量比，在之前處理的N型層上沉積折射率η = 2. 2,厚度d = 30nm的氮化娃薄 膜；按NH3/SiH4 = 5 : 1的比例在之前的氮化硅薄膜上生長(zhǎng)η = 2. 1，厚度d = 20nm的氮 化硅層；按NH3/SiH4 = 6 : 1的流量比，沉積η = 2. 0,厚度d = 20nm的氮化硅層；按NH3/ SiH4 = 9 : 1的流量比，沉積η = 1. 9,厚度d = 20nm的氮化娃層，完成疊層氮化娃薄膜的 制備。采用絲網(wǎng)印刷和高溫?zé)Y(jié)工藝制作背銀電極、鋁背場(chǎng)和正銀電極，完成多晶硅太陽(yáng)能 電池的制作。
【權(quán)利要求】
1. 一種多晶硅太陽(yáng)能電池疊層減反射膜制備工藝，其特征在于：將多晶硅片放置于 PECVD腔室中；分步向該P(yáng)ECVD腔室送入不同流量配比的氣體，依次沉積多層減反射膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：反應(yīng)氣體為氨氣（NH3)和硅烷（SiH4)。
3. 按照權(quán)利要求1所述的多晶硅太陽(yáng)能電池疊層減反射膜制備工藝，其特征在于：初 始NH3/SiH4比例為4?6 : 1。
4. 按照權(quán)利要求1所述的多晶硅太陽(yáng)能電池疊層減反射膜制備工藝，其特征在于：最 底層氮化硅膜生長(zhǎng)完成后，NH3流量漸進(jìn)式升高，而SiH4流量漸進(jìn)式降低，逐步沉積后續(xù)氮 化娃膜層。
5. 如權(quán)利要求1所述的多晶硅太陽(yáng)能電池疊層減反射膜制備工藝，其特征在于：疊層 氮化硅的折射率自下而上漸進(jìn)式降低，并且是連續(xù)的。
6. 按照權(quán)利要求1所述的多晶硅太陽(yáng)能電池疊層氮化硅制備工藝，其特征在于：疊層 氮化硅薄膜的沉積是連續(xù)進(jìn)行的，而不是沉積一層氮化硅后將多晶硅片從反應(yīng)腔室內(nèi)取出 再沉積其他層。
【文檔編號(hào)】C23C16/34GK104087910SQ201310108909
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月1日
【發(fā)明者】李士會(huì) 申請(qǐng)人:北京中科信電子裝備有限公司