一種晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法，采用PECVD的方法對(duì)濕法刻蝕后的硅片通氫氣，然后輝光放電的同時(shí)通入硅烷和二氧化碳沉積一層厚10±4nm的SiOx膜，然后斷輝、保壓；再通入硅烷和氨氣，沉積一層厚75±5nm的SiNx膜。本發(fā)明可以對(duì)電池很好的體鈍化，提高電池的填充因子和開路電壓，不需要額外引入昂貴的設(shè)備，相比采用硅烷和笑氣制備的膜缺陷更少，方法簡(jiǎn)單，易于掌握，操作方便，重復(fù)可靠。
【專利說明】—種晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽電池鈍化膜，屬于太陽電池器件制備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境的日趨惡化和能源的儲(chǔ)藏量急劇下降，使得越來越多的人投入到作為可再生能源的光伏發(fā)電領(lǐng)域中，日前光伏產(chǎn)業(yè)作為新能源產(chǎn)業(yè)中的中堅(jiān)力量快速在我國遍地開花，只有將光伏發(fā)電的成本降低到比常規(guī)能源更低的情況下，光伏發(fā)電才能被廣泛應(yīng)用。因此降低發(fā)電成本，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率一直是業(yè)內(nèi)人士努力的方向。
[0003]目前晶體硅電池制備大都采用SiNx膜作為減反射膜和鈍化膜，但是，氮化硅與硅材料的附著能力差，S1-Si3N4結(jié)構(gòu)界面應(yīng)力大且界面態(tài)密度高，并且氮化硅膜中存在大量的表面電荷、界面的隧道效應(yīng)和捕獲效應(yīng)，使Si3N4_Si結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出表面特性的滯后現(xiàn)象以及電荷的不穩(wěn)定性，影響表面的鈍化效果。
[0004]Si02-Si3N4疊層鈍化結(jié)構(gòu)把二氧化硅與硅之間良好的界面性質(zhì)同氮化硅膜優(yōu)良的化學(xué)性質(zhì)結(jié)合了起來，形成穩(wěn)定的鈍化結(jié)構(gòu)。對(duì)于一些高效太陽電池，采用熱氧化鈍化加減反射層的方法制作減反鈍化層，雖然效果不錯(cuò)，但是制作工藝比較復(fù)雜，且高溫的熱氧化過程對(duì)質(zhì)量不好的硅片容易產(chǎn)生新的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種晶硅電池鈍化膜的制備方法，提高晶硅電池的鈍化效果，增加光生載流子的生成，提高電池的開路電池和填充因子，進(jìn)而提高產(chǎn)業(yè)化電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007](1)在410-450度下米用PECVD的方法對(duì)濕法刻蝕后的娃片通氫氣,然后輝光放電的同時(shí)通入硅烷和二氧化碳沉積一層厚10±4nm的S1x膜，然后斷輝、保壓；
[0008](2)通入娃燒和氨氣，沉積一層厚75±5nm的SiNx膜。
[0009]所述步驟⑴的工藝參數(shù)為:溫度為410°C，射頻功率為2400Watt、射頻占空比為3:30,壓力為1200mTorr,氫氣流量為4slm,娃燒流量300sccm, 二氧化碳流量為500sccm,時(shí)間 96s。
[0010]所述步驟⑴的工藝參數(shù)為:溫度為410°c，射頻功率為3200Watt、射頻占空比為
3:30,壓力為1200mTorr,氫氣流量為4slm,娃燒流量350sccm, 二氧化碳流量為490sccm,時(shí)間 105s。
[0011]所述步驟(2)的工藝參數(shù)為:溫度為450°c，射頻功率為4200Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1500mTorr，硅烷流量600sccm，氨氣流量為6.8slm，時(shí)間721s。
[0012]所述步驟(2)的工藝參數(shù)為:溫度為450°C，射頻功率為4800Watt、射頻占空比為
3:30，壓力為1700mTorr，硅烷流量720sccm，氨氣流量為6.8slm，時(shí)間563s。
[0013]所述步驟⑵完成后在450°C、壓力lOOOmTorr、通入1000ml/min氮?dú)馔嘶餷Omin。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]1、本發(fā)明采用先通氫氣的方法制備S1x膜，可以對(duì)電池很好的體鈍化，然后采用的S1x-SiNx疊層鈍化膜，具有更好的體鈍化和表面鈍化，提高電池的填充因子和開路電壓。
[0016]2、本發(fā)明采用先通氫氣的方法制備S1x層和SiNx層，完全采用PECVD法制備，只需對(duì)PECVD工藝和氣體做相應(yīng)的改變，即可一步工藝完成疊層膜的制備，不需要額外引入昂貴的設(shè)備。
[0017]3、本發(fā)明制備S1x膜的反應(yīng)氣體為硅烷，二氧化碳和氫氣，相比采用硅烷和笑氣制備的膜缺陷更少。
[0018]4、本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、易于掌握，具有操作方便、重復(fù)可靠的特點(diǎn)，具有明確的產(chǎn)業(yè)化前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明生產(chǎn)工藝電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為采用單層SiNx膜和S1x-SiNx疊層鈍化膜制備單晶硅電池的反射率曲線；
[0021]圖3為采用單層SiNx膜和S1x-SiNx疊層鈍化膜制備多晶硅電池的反射率曲線；
[0022]圖4為采用單層SiNx膜和S1x-SiNx疊層鈍化膜制備單晶硅電池的IQE曲線；
[0023]圖5為采用單層SiNx膜和S1x-SiNx疊層鈍化膜制備多晶硅電池的IQE曲線；
[0024]圖6為采用單層SiNx膜和S1x-SiNx疊層鈍化膜制備單晶硅電池的IV曲線；
[0025]圖7為采用單層SiNx膜和S1x-SiNx疊層鈍化膜制備多晶硅電池的IV曲線；
[0026]圖中，l、Ag電極，2、SiNx膜，3、Si0x膜，4、n擴(kuò)散層，5、p型基體，6、鋁背場(chǎng)。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
[0028]本發(fā)明在低溫410-450度下，采用PECVD的方法對(duì)濕法刻蝕后的硅片先通氫氣，然后輝光放電的同時(shí)通入娃燒和二氧化碳沉積一層約10±4nm厚，折射率為1.64±0.05的S1x膜，然后斷輝、保壓，在此基礎(chǔ)上再通入硅烷和氨氣，沉積一層約75±5nm厚的SiNx膜。電池結(jié)構(gòu)如圖1所示。本發(fā)明不同于常規(guī)的PECVD法制備的S1x-SiNx膜，其特點(diǎn)在于S1x膜采用先通氫氣的方法制備，且反應(yīng)氣體為硅烷、二氧化碳和氫氣。
[0029]所述的應(yīng)用于單晶硅電池中的先通氫氣輝光放電后再通過硅烷和二氧化碳沉積S1x薄膜的工藝參數(shù)為:溫度為410°C，射頻功率為2400Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1200mTorr,氫氣流量為4slm,娃燒流量300sccm, 二氧化碳流量為500sccm,時(shí)間96s。
[0030]所述的應(yīng)用于多晶硅電池中的先通氫氣輝光放電后再通過硅烷和二氧化碳沉積S1x薄膜的工藝參數(shù)為:溫度為410°C，射頻功率為3200Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1200mTorr,氫氣流量為4slm,娃燒流量350sccm, 二氧化碳流量為490sccm,時(shí)間105s。
[0031]所述應(yīng)用于單晶硅電池中的沉積SiNx的工藝參數(shù)為:溫度為450°C，射頻功率為4200Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1500mTorr，硅烷流量600sccm，氨氣流量為6.8slm，時(shí)間721s。
[0032]所述應(yīng)用于多晶硅電池中的沉積SiNx的工藝參數(shù)為:溫度為450°C，射頻功率為4800Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1700mTorr，硅烷流量720sccm，氨氣流量為6.8slm，時(shí)間563s。
[0033]實(shí)例一
[0034]1、減反射膜制作前，按照單晶硅太陽電池的常規(guī)生產(chǎn)流程即堿制絨一擴(kuò)散一刻蝕—洗磷一鍍減反射膜一印刷一燒結(jié)制備，將電阻率為1?3Ω.cm，尺寸為125mm*125mm0165mm的p型單晶硅片做到洗磷后，準(zhǔn)備鍍膜。
[0035]2、用石墨舟承載單晶硅片，溫度在410°C，功率在2400Watt，射頻占空比=3:30，壓力1200mTorr,通入氫氣4slm,壓力穩(wěn)定后輝光放電,然后通入娃燒300sccm、二氧化碳500sccm沉積鍍膜。輝光放電時(shí)間96s。
[0036]3、輝光放電完成后，保壓。
[0037]4、溫度在450°C，功率在4200Watt，射頻占空比=3:30，壓力1500mTorr，硅烷流量600sccm，氨氣流量6.8slm，輝光放電時(shí)間為721s。
[0038]5、在 450°C、壓力 lOOOmTorr、通入 1000ml/min 氮?dú)獗Ｗo(hù)下，退火 lOmin。
[0039]6、沉積的S1x層厚度為7±lnm, SiNx膜層厚度為68±3nm。
[0040]7、然后絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)，測(cè)試電池的反射率、IQE、IV特性。測(cè)試得到電池的反射率如圖2所示，在短波(600nm以下)處，S1x-SiNx疊層膜的反射率較高；IQE如圖4所示，在短波段(600nm以下)采用S1x-SiNx疊層膜的電池其IQE要比采用SiNx單層膜的高；電性能如圖6所示，電池的開路電壓和短路電流都有所提高，平均光電轉(zhuǎn)換效率為18.62%,相比采用SiNx膜制備的電池效率為18.51%提高了 0.11。
[0041]實(shí)例二:
[0042]1、減反射膜制作前，按照多晶硅太陽電池的常規(guī)生產(chǎn)流程即酸制絨一擴(kuò)散一濕法刻蝕一鍍減反射膜一印刷一燒結(jié)，將電阻率為1?3Ω.cm，尺寸為125mm*125mm0 176mm的P型多晶硅片做到洗磷后，準(zhǔn)備鍍膜。
[0043]2、用石墨舟承載單晶硅片，溫度在410°C，功率在3200Watt，射頻占空比=3:30，壓力1200mTorr,通入氫氣4slm,壓力穩(wěn)定后輝光放電,然后通入娃燒350sccm、二氧化碳490SCCm沉積鍍膜。輝光放電時(shí)間105s。
[0044]3、輝光放電完成后，保壓。
[0045]4、溫度在450°C，功率在4800Watt，射頻占空比=3:30，壓力1700mTorr，硅烷流量720sccm,氨氣流量6.8slm,輝光放電時(shí)間為563s。
[0046]5、在 450°C、壓力 lOOOmTorr、通入 1000ml/min 氮?dú)獗Ｗo(hù)下，退火 lOmin。
[0047]6、制得S1x層厚度為10±lnm，SiNx膜層厚度為75±3nm。
[0048]7、然后絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)，測(cè)試電池的反射率、IQE、IV特性。測(cè)試得到電池的反射率如圖3所示，在短波(450nm以下)處，S1x-SiNx疊層膜的反射率較高；IQE如圖5所示，在短波段(700nm以下)采用S1x-SiNx疊層膜的電池其IQE要比采用SiNx單層膜的高；電性能如圖7所示，電池的開路電壓和短路電流都有所提高，平均光電轉(zhuǎn)換效率為17.45%,相比采用SiNx膜制備的電池效率為17.21%提高了 0.24。
【權(quán)利要求】
1.一種晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法，其特征在于包括下述步驟: (1)在410-450度下采用PECVD的方法對(duì)濕法刻蝕后的硅片通氫氣，然后輝光放電的同時(shí)通入硅烷和二氧化碳沉積一層厚10±4nm的S1x膜，然后斷輝、保壓； (2)通入娃燒和氨氣,沉積一層厚75±5nm的SiNx膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)的工藝參數(shù)為:溫度為410°C，射頻功率為2400Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1200mTorr,氫氣流量為4slm,娃燒流量300sccm, 二氧化碳流量為500sccm,時(shí)間96s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)的工藝參數(shù)為:溫度為410°C，射頻功率為3200Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1200mTorr,氫氣流量為4slm,娃燒流量350sccm, 二氧化碳流量為490sccm,時(shí)間105s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)的工藝參數(shù)為:溫度為450°C，射頻功率為4200Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1500mTorr,娃燒流量600sccm,氨氣流量為6.8slm,時(shí)間721s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)的工藝參數(shù)為:溫度為450°C，射頻功率為4800Watt、射頻占空比為3:30，壓力為1700mTorr，硅烷流量720sccm，氨氣流量為6.8slm，時(shí)間563s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅太陽電池鈍化膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)完成后在450°C、壓力lOOOmTorr、通入1000ml/min氮?dú)馔嘶餷Omin。
【文檔編號(hào)】H01L31/0216GK104362185SQ201410526453
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】鄭新霞, 方霆 申請(qǐng)人:西安黃河光伏科技股份有限公司