CN104576833A - 采用pecvd制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，所述背钝化膜层采用PECVD设备底层为SiOx层，SiOx层折射率为1.48-1.8，厚度为20-90nm；背钝化膜层顶层为SiNx层，SiNx层可以是单层SiN，也可以是不同折射率的多层SiN，折射率范围是1.9-2.25，厚度为50-200nm；背钝化膜层的总膜厚为100-290um，折射率1.8-2.2。本发明既可以降低电池片背面界面态，提高钝化效果，又可以增加入射光线反射，延长光线路程，提高晶硅电池的长波响应，提高短路电流，从而制备出高效背钝化电池。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制作领域，尤其是一种采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法。
背景技术
目前，随着环境问题和能源问题得到越来越多人的关注，太阳电池作为一种清洁能源，人们对其研究开发已经进入到了一个新的阶段。为了降低晶硅成本，适应竞争激烈的光伏产业，晶硅电池厚度越来越薄，因为晶体硅是间隙带材料，光吸收系数小，由透射光引起的损失会由着硅片厚度的减小而增大，所以在晶硅日益减薄的今天，基于较薄晶硅的高效电池技术是各大企业与高校机构的研究重点。目前主要研究热点有HIT电池、WMT电池、N型双面电池、背钝化电池等，其中背钝化电池因其工艺相对成熟，量产难度低而备受关注，且台湾和欧洲都有企业已经在市场上推出其背钝化电池，转换效率达到20％。
背钝化电池较常规电池主要优势是既可以降低电池片背面界面态，提高钝化效果；又可以延长光线路程，提高晶硅电池的长波响应，提高短路电流，从而使背钝化电池较常规电池转换效率提高了0.5％-0.7％。目前，各企业规模生产中常用的背钝化膜层多为AlOx+SiNx结构，具有相对较高的长波响应和较好的钝化效果，但目前所有设备不管采用何种方式，淀积AlOx层时使用的源都是三甲基铝(TMAL)，而TMAL是一种极易燃易爆的材料，遇空气或水等都会迅速燃烧。对生产企业或研发机构来说，使用TMAL源是一个极大的安全隐患。
另一方面，背钝化膜层为AlOx+SiNx结构时，通常需要专业的ALD或PECVD设备镀AlOx层，这些设备安全等级要求高，价格昂贵，增大了背钝化电池生产的成本。且由于增加工序，背钝化电池制备流程增加，延长了电池的生产时间，进一步增加了背钝化电池的生产成本，降低了高效电池生产的经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，这种背钝化膜层能够在常规的管式或板式PECVD设备直接制备，且该膜层可以提高背面钝化效果，增强晶硅电池的长波响应，大幅提升电池的开路电压和短路电流，提高电池的转换效率。
本发明所采用的技术方案为：一种采用PECVD设备制备太阳能背钝化电池的背钝化膜层制备方法，所述方法直接使用管式或板式PECVD设备在刻蚀后硅片背面沉积的第一层薄膜定义为最底层，远离衬底的则为相对的上层。背钝化膜层的底层为SiOx层，SiOx层折射率为1.48-1.8，厚度为20-90nm；背钝化膜层上层为单层或多层SiNx层，总膜厚为50～200nm，折射率为1.9～2.25；该背钝化膜层的总膜厚为100-290nm，折射率为1.8～2.2。采用PECVD设备制备底层SiOx层时，采用SiH4和N2O的混合气体作为气源，二者的体积比为1：3-15，沉积温度350-500℃；采用PECVD设备制备SiNx层时，采用SiH4和NH3的混合气体作为气源，二者的体积比为1：4-15，沉积温度350-500℃。
目前规模生产的背钝化电池的背钝化膜层多为AlOx+SiNx膜，虽然该膜层结构长波响应和钝化效果都较好，但其也具有生产成本较高，存在较大安全隐患的缺点。在经过研究后发现，将底层AlOx层换成SiOx层，通过工艺优化，SiOx+SiNx层也有AlOx+SiNx层电性能方面的优势，且SiOx+SiNx层可以在常规板式或管式PECVD中一个工艺直接先后淀积，既较大的降低设备成本，又减少制备流程，简短背钝化电池的生产时间，极大的降低背钝化电池的生产成本，且消除了因使用TMAL造成的安全隐患。SiOx层有效降低电池片背面的表面复合速率，具有较好钝化效果，提高电池的开路电压；同时，SiOx+SiNx层还可以延长入射光线路程，增强晶硅电池的长波响应，提高电池的短路电流。致密的单层或多层SiNx层可以有效的保护起钝化作用的SiOx层，防止背面Al浆的侵蚀，且SiNx层中大量的H+离子可以进一步提高对硅片背面的钝化效果，减少背面复合中心，提高电池的开路电压。
本发明的有益效果是：本发明采用PECVD制备太阳能背钝化电池的背钝化膜层由于底层引入一定厚度的SiOx层能够有效降低硅片表面界面态，提高表面钝化效果；顶层采用单层或多层SiNx可以有效保护好SiOx层，且SiOx+SiNx层还可以延长入射光线的路程，增强晶硅电池的长波响应；使背钝化晶硅电池较常规电池开路电压和短路电流大幅度提高，从而提高电池的转换效率。本发明PECVD设备制备太阳能背钝化电池的背钝化膜层对普通板式或管式PECVD设备无特殊要求，应用本发明制备的背钝化电池生产工序少，工艺时间短，成本远低于使用AlOx制备的背钝化电池，易于实现，适用于规模化生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的结构示意图；
图中：1、背面Si层；2、SiOx层；3、单层或多层SiNx层。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
本实施例提供的一种采用PECVD设备制备太阳能背钝化电池的背钝化膜层制备方法，含以下步骤：
1).将原始硅片预处理，该预处理包括电池工艺中的制绒、扩散和刻蚀等工艺；
2).使用PECVD设备在刻蚀面镀该背钝化膜层，底层为SiOx层1，折射率为1.50，膜层厚度为45nm；上层为单层SiNx层2，折射率为2.05，膜层厚度为150nm；
3).使用PECVD设备在扩散面镀膜，背面激光刻后使用传统电池印刷工艺印刷背电极、铝背场、正栅线和正电极，并烧结；
经过检测发现，本实施例获得的背钝化电池的光电转换效率有较大提高，且其电性能不低于背钝化膜层为AlOx+SiNx层的背钝化电池。具体数据见下表1：
表1 本实施例获得的太阳能电池的光电转换效率
从表1可以看出：该方法制备的背钝化膜层为SiOx+SiNx层的背钝化电池的电性能参数与AlOx+SiNx做背钝化层基本持平。
实施例2
本实施例提供的一种采用PECVD设备制备太阳能背钝化电池的背钝化膜层制备方法，含以下步骤：
1).将原始硅片预处理，该预处理包括电池工艺中的制绒、扩散和刻蚀等工艺；
2).使用PECVD设备在刻蚀面镀该背钝化膜层，底层为SiOx层1，折射率为1.60，膜层厚度为90nm；上层为双层SiNx层2，靠近SiOx层SiN折射率为2.05，膜层厚度为50nm，最外层SiNx折射率2.0，膜层厚度为50nm；
3).使用PECVD设备在扩散面镀膜，背面激光刻后使用传统电池印刷工艺印刷背电极、铝背场、正栅线和正电极，并烧结；
经过检测发现，本实施例获得的背钝化电池的光电转换效率有较大提高，具体数据见下表2:
表2 本实施例获得的太阳能电池的光电转换效率
从表2可以看出：该方法制备的背钝化电池效率增益1.2％，主要由于开路电压22mV，短路电流增益350毫安。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (6)
1.一种采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)对硅片进行前期的扩散、刻蚀工艺；
2)在硅片背面直接使用管式或板式PECVD设备依次沉积SiOx层和SiNx层。
2.如权利要求1所述的采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，其特征在于：所述的SiNx层为单层或多层；所述的SiOx层和SiNx层相加总膜厚为100～290nm，折射率为1.8～2.2。
3.如权利要求1所述的采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，其特征在于：所述的SiOx层为底层，SiOx层的膜厚为20～90nm，折射率为1.48～1.8。
4.如权利要求1所述的采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，其特征在于：所述的SiNx层的膜厚为50～200nm，总折射率为1.9～2.25。
5.如权利要求1所述的采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，其特征在于：所述的步骤2)中，采用PECVD设备制备底层SiOx层时，采用SiH4和N2O的混合气体作为气源，二者的体积比为1：3-15，沉积温度350-500℃。
6.如权利要求1所述的采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，其特征在于：所述的步骤2)中，采用PECVD设备制备SiNx层时，采用SiH4和NH3的混合气体作为气源，二者的体积比为1：4-15，沉积温度350-500℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213000 No. 99 Yang Hu Road, Wujin hi tech Industrial Development Zone, Jiangsu, Changzhou Applicant after: Jiangsu Shunfeng Photovoltaic Technology Co., Ltd. Address before: 213169, Jiangsu province Changzhou city Wujin District snow town industrial concentration area Applicant before: Jiangsu Shunfeng Photovoltaic Technology Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150429 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |