CN104835881B - 一种太阳能电池减反射膜的制作方法以及太阳能电池 - Google Patents

一种太阳能电池减反射膜的制作方法以及太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池减反射膜的制作方法，包括：将硅片放入镀膜腔室内，所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列；对所述镀膜腔室内通入保护气体；分别对所述镀膜腔室的各个温区进行升温，将所述各个温区加热至各自对应的温度，所述各个温区的温度沿预设方向梯度递减，其中，温度最高的温区与温度最低的温区之间的温差跨度为35℃～100℃，包括端点值，所述各个温区的温度保持在300℃～500℃之间，包括端点值；在硅片上进行减反射膜沉积；其中，所述预设方向为反应气体的流动方向。采用该方法制作的太能电池，减反射膜膜厚一致，有效稳定了太阳能电池的生产工艺。

Description

一种太阳能电池减反射膜的制作方法以及太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能电池减反射膜的制作方法以及太阳能电池。
背景技术
太阳能电池是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且利用的是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池具有广阔的发展前景。
太阳能电池片的生产工艺比较复杂，简单说来，将硅片制作成为太阳能电池的过程主要包括：制绒、扩散、刻蚀、镀膜、印刷和烧结。其中，镀膜是指在硅片的表层镀上一层减反射膜，用于吸收有效波段的太阳光，使光能转化为电能，并对硅片表面的悬挂键进行钝化。
镀膜包括管式镀膜和板式镀膜，其中，管式镀膜的过程如下：将硅片依序放入石墨舟中，推送入管式镀膜炉的镀膜腔室内；对镀膜腔室通氮气，并将镀膜腔室均衡升温至一预设温度；对镀膜腔室进行抽真空，通入反应气体；打开射频电源，进行等离子放电；对镀膜腔室进行抽真空；对镀膜腔室通氮气，至镀膜腔室降温至预设温度，取出硅片。
然而，现有的管式镀膜方法工艺不稳定，即使是同一镀膜腔室得到的硅片，减反射膜的膜厚仍薄厚不一，表现为炉口到炉尾膜厚递增的趋势，使得由此方法生产得到的太阳能电池转化效率不稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池减反射膜的制作方法及太阳能电池，采用该方法制作的太阳能电池，减反射膜膜厚一致，有效稳定了太阳能电池的生产工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能电池减反射膜的制作方法，包括：将硅片放入镀膜腔室内，所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列；对所述镀膜腔室内通入保护气体；分别对所述镀膜腔室的各个温区进行升温，将所述各个温区加热至各自对应的温度，所述各个温区的温度沿预设方向梯度递减，其中，温度最高的温区与温度最低的温区之间的温差跨度为35℃～100℃，包括端点值，所述各个温区的温度保持在300℃～500℃之间，包括端点值；对所述镀膜腔室内通入反应气体，打开射频电源，在硅片上进行减反射膜沉积；其中，所述预设方向为反应气体的流动方向。
优选的，所述通入反应气体包括：
通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为200～1800sccm，包括端点值，所述氨气的流量为1～10slm，包括端点值。
优选的，所述射频电源的射频功率为2～15kw，包括端点值。
优选的，所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为500s～1000s，包括端点值。
优选的，所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列，包括：所述镀膜腔室平均分为5个温区，所述温区沿预设方向依次排列。
优选的，所述5个温区的温度沿预设方向依次为475℃、466℃、457℃、448℃和439℃；
所述通入反应气体包括：通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为200sccm，所述氨气的流量为1slm；
所述射频电源的射频功率为2kw；
所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为900s。
优选的，所述5个温区的温度沿预设方向依次为400℃、380℃、360℃、340℃和320℃；
所述通入反应气体包括：通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为1000sccm，所述氨气的流量为8slm；
所述射频电源的射频功率为9kw；
所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为600s。
一种太阳能电池，所述太阳能电池的减反射膜上述任一方法制作。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的太阳能电池减反射膜的制作方法及太阳能电池，在镀膜过程中，形成镀膜腔室内的温度沿反应气体流动方向梯度递减的环境，平衡了射频电位差沿反应气体流动方向递增，以及反应气体通入时的反应延时造成的等离子浓度沿反应气体流动方向递增造成的炉口到炉尾的膜厚递增，使由此方法得到的硅片具有几乎相同的膜厚，有效稳定了太阳能电池的生产工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明管式镀膜炉的结构图；
图2为本发明实施例一太阳能电池减反射膜制作方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如背景技术所述，现有的管式镀膜方法工艺不稳定，即使是同一镀膜腔室得到的硅片，减反射膜的膜厚仍薄厚不一，表现为炉口到炉尾膜厚递增的趋势，使得由此方法生产得到的太阳能电池转化效率不稳定。发明人研究了现有技术的镀膜设备以及镀膜工艺，得到了上述问题的原因。具体的，结合管式镀膜炉结构如图1所示，现有技术镀膜时，将硅片安放在石墨舟里并放置在镀膜腔室中，特气进气口1处于炉口D位置，射频3于炉尾I处与石墨舟接驳，由石墨舟导电，硅片作为电极的一部分进行辉光放电，形成等离子体，促使反应气体进行反应，从而在硅片表面沉积一次减反射膜。
发明人发现，在管式镀膜设备射频放电过程中，电极离射频电源越远，电位差越小，即，电位差从炉尾到炉口递减，也就是说，电位差从炉口到炉尾是有一个递增的趋势。而电位差越小，生成的等离子体越少，电位差越大，生成的等离子体越多。
另外，反应气体从进气口1进入后，并不是静止的状态，而是流动状态，即，从进气口1进入，从排气口2排出。在此过程中，反应气体进入镀膜腔室后，经辉光放电，生成等离子体有一个短暂的反应时间，然而，即便反应时间很短，等离子体也会随气体流动方向流动，即从炉口至炉尾流动，造成等离子体由炉口到炉尾递增的趋势。
可以看出，反应气体由于气体流动，随着气体流动的方向，生成的等离子体逐渐增多，加上电位差恰巧随着气体流动的方向，即从炉口至炉尾，也呈现递增的趋势，造成了等离子体整体上的浓度也是随着气体流动的方向递增，从而造成了减反射膜从炉口到炉尾膜厚递增。也就是说，现有技术中，造成减反射膜从炉口到炉尾膜厚递增的原因，是射频电位差沿气体流动方向递增，以及反应气体通入时的反应延时造成的等离子浓度递增。
发明人经过研究发现，通过温度补偿能够使同一镀膜腔室的硅片，都具有几乎一致的膜厚。由于温度高时反应剧烈生成的等离子浓度高，通过调整炉管各温区温度变化梯度使温度沿气体流动方向递减变化，最终使同一镀膜腔室的硅片片间膜厚变化平缓，达到改善硅片间膜厚均匀性的目的。
基于此，本发明提出一种一种太阳能电池减反射膜的制作方法，包括以下步骤：将硅片放入镀膜腔室内，所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列；对所述镀膜腔室通入保护气体；分别对所述镀膜腔室的各个温区进行升温，将所述各个温区加热至各自对应的温度，所述各个温区的温度沿预设方向梯度递减，其中，温度最高的温区与温度最低的温区之间的温差跨度为35℃～100℃，包括端点值，所述各个温区的温度保持在300℃～500℃之间，包括端点值；对所述镀膜腔室通入反应气体，打开射频电源，在硅片上进行减反射膜沉积；其中，所述预设方向为反应气体的流动方向。
本发明所提供的太阳能电池制作方法及太阳能电池减反射膜的制作方法，形成镀膜腔室内的温度沿气体流动方向梯度递减的环境，平衡了射频电位差沿气体流动方向递增，以及反应气体通入时的反应延时造成的等离子浓度递增的趋势造成的炉口到炉尾膜厚递增，使由此方法得到的硅片均具有几乎相同的膜厚，有效稳定了太阳能电池的生产工艺。
并且，使用本发明提供的方法进行太阳能电池镀膜时，与传统太阳能电池生产线完全兼容，可实现大批量生产。
以上是本发明的中心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供了一种太阳能电池减反射膜的制作方法，结合图2，包括以下步骤：
步骤S1：将硅片放入镀膜腔室内，所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列。
具体的，所述硅片为进行过制绒、扩散、刻蚀后的硅片，将硅片依次插入石墨舟中，推送入镀膜腔室。所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列。
其中，所述预设方向为反应气体的流动方向。
步骤S2：对所述镀膜腔室通入保护气体。
具体的，在本实施例中，对所述镀膜腔室通入氮气，所述氮气的流量为5～15slm。
步骤S3：分别对所述镀膜腔室的各个温区进行升温，将所述各个温区加热至各自对应的温度，所述各个温区的温度沿预设方向梯度递减，其中，温度最高的温区与温度最低的温区之间的温差跨度为35℃～100℃，包括端点值，所述各个温区的温度保持在300℃～500℃之间，包括端点值。
具体的，所述预设方向为反应气体的流动方向。
通过在镀膜腔室内形成温度沿气体流动方向梯度递减的环境，可以平衡射频电位差沿气体流动方向递增，以及反应气体通入时的反应延时造成的等离子浓度递增，使由此方法得到的硅片具有几乎相同的膜厚。
步骤S4：对所述镀膜腔室内通入反应气体，打开射频电源，在硅片上进行减反射膜沉积。
保持上一步骤的温度的温度环境，对所述镀膜腔室进行抽真空。
通入反应气体，具体的，包括，通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为200sccm～1800sccm，包括端点值，所述氨气的流量为1slm～10slm，包括端点值。
打开射频电源，具体的，所述射频电源的射频功率为2～15kw，包括端点值。
在硅片上进行减反射膜沉积，具体的，所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为500～1000s，包括端点值。
由于镀膜腔室内具有沿气体流动方向温度梯度递减的环境，可以使所述硅片沉积的减反射膜具有几乎相同的膜厚。
最后，通入氮气，使镀膜腔室内的温度降低至预设温度，取出硅片。
具体的，通入氮气的流量为5～15slm，当镀膜腔室内的温度降低至300℃以下时，将镀上减反膜的硅片取出。
需要说明的是，本发明中提到的气体流量单位sccm，指的是standard cubiccentimeter per minute的缩写，1sccm意思是标准状态下(也就是1个大气压，25摄氏度下)每分钟1立方厘米(1ml/min)的流量；slm，指的是standard litre perminute的缩写，1slm意思是标准状态下1L/min的流量。
本实施例所提供的太阳能电池制作方法及太阳能电池减反射膜的制作方法，形成镀膜腔室内的温度沿气体流动方向梯度递减的环境，平衡了射频电位差沿气体流动方向递增，以及反应气体通入时的反应延时造成的等离子浓度递增的趋势，使由此方法得到的硅片均具有几乎相同的膜厚，有效稳定了太阳能电池的生产工艺。
并且，使用本实施例提供的方法进行太阳能电池镀膜时，主要通过温度进行调整，与传统太阳能电池生产线完全兼容，可实现大批量生产。
实施例二
基于上一实施例，本实施例提供一种太阳能电池减反射膜的制作方法，包括以下步骤：
步骤S21：将硅片放入镀膜腔室内，所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列。
具体的，将进行过制绒、扩散、刻蚀后的硅片，依次插入石墨舟中，推送入镀膜腔室。
具体的，所述镀膜腔室沿反应气体流动方向平均分为5个温区。
步骤S22：对所述镀膜腔室通入保护气体。
具体的，在本实施例中，对所述镀膜腔室内通入氮气，所述氮气的流量为5slm。
步骤S23：分别对所述镀膜腔室的各个温区进行升温，将所述各个温区加热至各自对应的温度，所述各个温区的温度沿预设方向梯度递减，其中，温度最高的温区与温度最低的温区之间的温差跨度为35℃～100℃，包括端点值，所述各个温区的温度保持在300℃～500℃之间，包括端点值；
在本实施例中，所述5个温区对应的温度沿反应气体流动方向依次为475℃、466℃、457℃、448℃和439℃。
结合图1，设置所述温区分别为温区4、温区5、温区6、温区7、温区8，所述温区对应的温度沿反应气体流动方向依次设置，具体的，温区4设为475℃，温区5设为466℃，温区6设为457℃，温区7设为448℃，温区8设为439℃。
通过在镀膜腔室内形成温度沿反应气体流动方向梯度递减的环境，可以平衡射频电位差沿气体流动方向递增，以及反应气体通入时的反应延时造成的等离子浓度递增的趋势，进而得到具有几乎相同膜厚的硅片。
步骤S24：对所述镀膜腔室内通入反应气体，打开射频电源，在硅片上进行减反射膜沉积。
具体的，通入反应气体包括，通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为200sccm，所述氨气的流量为1slm。
打开射频电源，具体的，所述射频电源的射频功率为2kw。
在硅片上进行减反射膜沉积，具体的，所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为900s。
最后，通入氮气，使镀膜腔室内的温度降低至预设温度，取出硅片。
使用本实施例进行减反膜的制作，得到的硅片膜厚沿气体流动方向依次为为82nm、82nm、81nm、82nm、81nm。
可以看出，采用本实施例所述的方法，形成镀膜腔室内的温度沿气体流动方向梯度递减的环境，平衡了射频电位差沿气体流动方向递增，以及反应气体通入时的反应延时造成的等离子浓度递增的趋势，使由此方法得到的硅片均具有几乎相同的膜厚，有效稳定了太阳能电池的生产工艺。
并且，使用本实施例提供的方法进行太阳能电池镀膜时，主要通过温度进行调整，与传统太阳能电池生产线完全兼容，可实现大批量生产。
实施例三
与上一实施例不同的是，本实施例在步骤S23中设置的对应温度分别为400℃、380℃、360℃、340℃和320℃，具体的，结合图1，温区4设为400℃，温区5设为380℃，温区6设为360℃，温区7设为340℃，温区8设为320℃。
并且，本实施例步骤S24的参数设置分别为：通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为1000sccm，所述氨气的流量为8slm；射频电源的射频功率为9kw；所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为600s。
采用本实施例得到的硅片膜厚，沿气体流动方向依次为88nm、87nm、86nm、86nm、85nm。
可以看出，采用本实施例所述的方法，形成镀膜腔室内的温度沿气体流动方向梯度递减的环境，平衡了射频电位差沿气体流动方向递增，以及反应气体通入时的反应延时造成的等离子浓度递增的趋势，使由此方法得到的硅片具有几乎相同的膜厚，有效稳定了太阳能电池的生产工艺。
并且，使用本实施例提供的方法进行太阳能电池镀膜时，主要通过温度进行调整，与传统太阳能电池生产线完全兼容，可实现大批量生产。
实施例四
基于上述实施例，本实施例提供一种太阳能电池，在本发明中，所述太阳能电池的减反射膜采用本发明上述实施例所述的方法制作，再经过印刷、烧结，得到太阳能电池，由于本实施例所述的方法能够制作得到具有几乎相同的膜厚的硅片，使得本实施例中得到的太阳能电池质量稳定，稳定了太阳能电池的生产工艺。

Claims (8)

1.一种太阳能电池减反射膜的制作方法，其特征在于，包括：
将硅片放入镀膜腔室内，所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列；
对所述镀膜腔室内通入保护气体；
分别对所述镀膜腔室的各个温区进行升温，将所述各个温区加热至各自对应的温度，所述各个温区的温度沿预设方向梯度递减，其中，温度最高的温区与温度最低的温区之间的温差跨度为35℃～100℃，包括端点值，所述各个温区的温度保持在300℃～500℃之间，包括端点值；
对所述镀膜腔室内通入反应气体，打开射频电源，在硅片上进行减反射膜沉积；
其中，所述预设方向为反应气体的流动方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通入反应气体包括：
通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为200～1800sccm，包括端点值，所述氨气的流量为1～10slm，包括端点值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射频电源的射频功率为2～15kw，包括端点值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为500s～1000s，包括端点值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镀膜腔室分为多个温区，所述温区沿预设方向依次排列，包括：
所述镀膜腔室平均分为5个温区，所述温区沿预设方向依次排列。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述5个温区的温度沿预设方向依次为475℃、466℃、457℃、448℃和439℃；
所述通入反应气体包括：通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为200sccm，所述氨气的流量为1slm；
所述射频电源的射频功率为2kw；
所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为900s。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述5个温区的温度沿预设方向依次为400℃、380℃、360℃、340℃和320℃；
所述通入反应气体包括：通入硅烷和氨气，所述硅烷的流量为1000sccm，所述氨气的流量为8slm；
所述射频电源的射频功率为9kw；
所述在硅片上进行减反射膜沉积的时间为600s。
8.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的减反射膜采用权利要求1～7任一权利要求所述的方法制作。
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