CN103290374A - 一种晶体硅太阳能电池片镀膜工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，所述工艺包括以下步骤：（1）进舟：将硅片放入石英舟中；（2）升温：通入氮气后升温；（3）预清洗：同时通入氮气和氨气并开启射频进行预清洗；（4）等离子溅射沉积：通入氨气和硅烷，开启射频等离子溅射沉积；（5）出舟；（6）冷却。本发明的有益效果是：缩短生产时间，提升生产产能，缩短工艺运行时间缩短6分钟；节省氨气使用量，降低生产成本；改善氮化硅薄膜的均匀性；提升电池片的转换效率；方法简单可行，不需要增加额外工序步骤和物料。

Description

一种晶体硅太阳能电池片镀膜工艺
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池片镀膜工艺。
背景技术
使用等离子体气相沉积法（PECVD）在晶体硅表面生长氮化硅薄膜是整个晶体硅太阳能电池生产流程中重要的一环，它既能有效的增加太阳能电池对光的吸收，同时作为钝化层又能对晶体硅表面进行有效的钝化，极大地提高了太阳能电池对光的吸收利用。
当前的工业化生产中，氮化硅薄膜的制备主要有两种方式：1.直接式PECVD方法—硅片作为一个电极加电，直接接触等离子体； 2.间接式PECVD方法—硅片不接触激发电极，等离子体反应后沉积到硅片表面。
目前生产上采用直接式PECVD的方法制备氮化硅薄膜，每批次生产时间较长，其中包括长时间（200s以上）通入氨气开射频的预清洗步骤，主要目的是利用氢离子对晶体硅表面钝化，提高晶体硅片的表面质量，但是长时间等离子轰击对晶体硅表面会造成损伤，影响太阳能电池光电转换效率。
目前的镀膜生产工艺在等离子溅射前均有通入氨气和硅烷等待3～5秒钟再开射频，主要目的是让气体混合均匀，但是在短时间内，这两种气体未必完全混合均匀，这样会造成镀膜前温度和气氛的不均匀，影响氮化硅薄膜的均匀性。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能够减少预清洗对硅片表面的损伤，又能改善氮化硅薄膜的均匀性的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）进舟：将硅片放入石英舟中；
（2）升温：通入氮气后升温；
（3）预清洗：同时通入氮气和氨气并开启射频进行预清洗；
（4）等离子溅射沉积：通入氨气和硅烷，开启射频等离子溅射沉积；
（5）出舟；
（6）冷却。
优选的，所述步骤（1）中进舟时间为2分钟。
优选的，所述步骤（2）中通入氮气后升温是在10分钟内升温升至410℃。
优选的，所述步骤（2）中通入氮气后升温是在8分钟内升温升至420℃。
优选的，所述步骤（3）为同时通入流量为3升/分钟的氮气和2升/分钟的氨气。
优选的，所述步骤（3）为同时通入流量为5升/分钟的氮气和1升/分钟的氨气。
优选的，所述步骤（3）中开启射频预清洗时间为1分钟。
优选的，所述步骤（3）中开启射频预清洗时间为0.5分钟。
优选的，所述步骤（4）为通入流量为6.8升/分钟的氨气和700毫升/分钟的硅烷，等待30 秒后开启射频等离子溅射沉积13.3分钟。
优选的，所述步骤（4）为通入流量为6.8升/分钟的氨气和660毫升/分钟的硅烷，等待60 秒后开启射频等离子溅射沉积13.3分钟。
优选的，所述步骤（5）的出舟时间为2分钟。
优选的，所述步骤（6）的冷却时间为6分钟。
氨气能电离出氢原子，氢原子穿过硅片对硅片体内的杂质和错位等缺陷进行钝化，早期晶体硅片质量不高，预清洗步骤中大量氢离子钝化对硅片质量改善效果明显，提高了太阳能电池的光电转换效率；但是伴随长晶和铸锭技术的不断发展，硅片质量明显改善。此时氢离子对硅片表面钝化效果并不明显，相反，预清洗过程中氨气电离的大量等离子体会对硅片表面造成轰击损伤。故本发明在通入氨气的同时通入氮气，既能保证氢原子对硅片体内的杂质和错位等缺陷进行钝化，又能减少预清洗对硅片表面造成的损伤，从而提升了太阳能电池的光电转换效率，还能够减少氨气的用量，节约资源和成本。
而预清洗时间大大缩减后，缩短了工艺时间，提高了生产产能，明显降低了生产成本。
在晶体硅太阳能电池生产中主要用膜厚和折射率来控制氮化硅薄膜的质量，预清洗过程的变动和延长镀膜前的气体等待时间并不影响氮化硅薄膜的厚度和折射率。在生产中，延长等离子溅射前的等待时间，有助于气体的混合和硅片上温度的均匀稳定，可以有效改善氮化硅薄膜的均匀性，降低产品的不良率。
因此，本发明的有益效果是：
1)  缩短生产时间，提升生产产能，在一次工艺过程中缩短工艺运行时间6分钟。
2)  节省氨气使用量，降低生产成本。经测算，本工艺运行一次可节省氨气18升。
3)  改善氮化硅薄膜的均匀性，一般的隔离率平均值是0.8，而本工艺的隔离率能达到0.6，降低25%的不良率。
4)  提升电池片的转换效率，提升太阳能电池光电转换效率约0.05%。
5)  方法简单可行，不需要增加额外工序步骤和物料。
附图说明
图1为本发明工艺实施例1的流程示意图；
图2是本发明工艺实施例2的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1，
如图1所示，某公司多晶硅PECVD制备氮化硅薄膜，每舟装硅片240片，工艺过程如下：（1）进舟，2分钟；（2）升温，通入氮气升温至410℃， 10分钟；（3）预清洗，通入流量为3 slm（标准升/分钟）的氨气，同时通入流量为2 slm（标准升/分钟）的氮气，开启射频预清洗1分钟；（4）等离子溅射沉积，通入流量为6.8 slm（标准升/分钟）氨气和700毫升/分钟硅烷，等待30s开射频等离子溅射沉积13.3分钟；（5）出舟，2分钟；（6）冷却，6分钟。
实施例2,
如图2所示，实施例2是本发明晶体硅太阳能电池片镀膜工艺。某公司单晶PECVD制备氮化硅薄膜，每舟装硅片240片，工艺过程如下：（1）进舟，2分钟；（2）升温，通入氮气升温至420℃， 8分钟；（3）预清洗，通入流量为1 slm（标准升/分钟）的氨气，同时通入流量为5 slm（标准升/分钟）的氮气，开启射频预清洗0.5分钟；（4）等离子溅射沉积，通入流量为6.8 slm（标准升/分钟）氨气和660毫升/分钟硅烷，等待60s开射频等离子溅射沉积13.8分钟；（5）出舟，2分钟；（6）冷却，6分钟。
本发明在预清洗时同时通入氨气和氮气，既能保证氢原子对硅片体内的杂质和错位等缺陷进行钝化，又能减少预清洗对硅片表面造成的损伤，从而提升了太阳能电池的光电转换效率，还能够减少氨气的用量，节约资源和成本。
而减少预清洗时间后，缩短了工艺时间，提高了生产产能，明显降低了生产成本。
在生产中，延长等离子溅射前的等待时间，有助于气体的混合和硅片上温度的均匀稳定，可以有效改善氮化硅薄膜的均匀性，降低不良率。
因此，本发明的有益效果是：缩短了生产时间，大大提升生产产能，缩短工艺运行时间；节省氨气使用量，降低生产成本；改善氮化硅薄膜的均匀性；提升电池片的转换效率；方法简单可行，不需要增加额外工序步骤和物料。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
（1）进舟：将硅片放入石英舟中；
（2）升温：通入氮气后升温；
（3）预清洗：同时通入氮气和氨气并开启射频进行预清洗；
（4）等离子溅射沉积：通入氨气和硅烷，开启射频等离子溅射沉积；
（5）出舟；
（6）冷却。
2.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（2）中通入氮气后升温是在10分钟内升温升至410℃。
3.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（2）中通入氮气后升温是在8分钟内升温升至420℃。
4.如权利要求1~3任一所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（3）为同时通入流量为3升/分钟的氮气和2升/分钟的氨气。
5.如权利要求1~3任一所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（3）为同时通入流量为5升/分钟的氮气和1升/分钟的氨气。
6.如权利要求1~3任一所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（3）中开启射频预清洗时间为1分钟。
7.如权利要求1~3任一所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（3）中开启射频预清洗时间为0.5分钟。
8.如权利要求1~3任一所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（4）为通入流量为6.8升/分钟的氨气和700毫升/分钟的硅烷，等待30 秒后开启射频等离子溅射沉积13.3分钟。
9.如权利要求1~3任一所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（4）为通入流量为6.8升/分钟的氨气和660毫升/分钟的硅烷，等待60 秒后开启射频等离子溅射沉积13.3分钟。
10.如权利要求1~3任一所述的晶体硅太阳能电池片镀膜工艺，其特征在于，所述步骤（5）的出舟时间为2分钟。
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