CN106449895A - 一种perc电池正面减反膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种PERC电池正面减反膜的制备方法，在对硅片进行制绒、扩散、背面抛光和刻蚀之后，包括：在所述电池的正面和背面制作氧化硅膜；在所述硅片的背面制作氧化铝膜和背面减反膜；在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜，其中，每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间，以释放出氢原子与空位、缺陷、杂质和晶界上的悬挂键结合。本申请提供的上述PERC电池正面减反膜的制备方法，能够有效地激发出背面Al2O3薄膜和正背面SiNx薄膜的钝化效果，降低载流子的复合，提升电池的少子寿命，从而提升电池的电性能。
Description
技术领域
本发明属于光伏设备制造技术领域，特别是涉及一种PERC电池正面减反膜的制备方法。
背景技术
局部接触背钝化(PERC)太阳能电池是新开发的一种高效太阳能电池，其转化效率伴随着技术的不断进步已经超过目前21％的稳定效率，得到了业界的广泛关注，该技术的核心是在硅片的背面用氧化铝或者氧化硅薄膜覆盖，以起到钝化背表面、提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率。
传统的PERC太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：制绒、扩散、背面抛光、刻蚀和去杂质玻璃、背面沉积氧化铝或氧化硅薄膜、背面沉积氮化硅薄膜、正面沉积氮化硅减反射层、背面开口、丝网印刷正背面金属浆料、烧结。然而，采用常规的正背面镀膜方式不能有效地完全激发背面Al2O3薄膜和正背面SiNx薄膜的钝化效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种PERC电池正面减反膜的制备方法，能够有效地激发出背面Al2O3薄膜和正背面SiNx薄膜的钝化效果，降低载流子的复合，提升电池的少子寿命，从而提升电池的电性能。
本发明提供的一种PERC电池正面减反膜的制备方法，在对硅片进行制绒、扩散、背面抛光和刻蚀之后，包括：
在所述电池的正面和背面制作氧化硅膜；
在所述硅片的背面制作氧化铝膜和背面减反膜；
在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜，其中，每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间，以释放出氢原子与空位、缺陷、杂质和晶界上的悬挂键结合。
优选的，在上述PERC电池正面减反膜的制备方法中，所述每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间包括：
制作第一层正面减反膜之后，将各个温区的温度提高第一预设梯度，并恒温静置2分钟至6分钟；
制作第二层正面减反膜之后，将各个温区的温度继续提高第二预设梯度，并恒温静置5分钟至25分钟。
优选的，在上述PERC电池正面减反膜的制备方法中，所述第一预设梯度和所述第二预设梯度的范围为5℃至20℃。
优选的，在上述PERC电池正面减反膜的制备方法中，所述在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜为在所述硅片的正面制作至少两层氮化硅膜。
优选的，在上述PERC电池正面减反膜的制备方法中，所述在所述硅片的背面制作氧化铝膜为：
利用原子层沉积方式或PECVD方式在所述硅片的背面制作氧化铝膜。
优选的，在上述PERC电池正面减反膜的制备方法中，所述在所述硅片的背面制作背面减反膜为：
利用管式PECVD方式或板式PECVD方式在所述硅片的背面制作背面减反膜。
优选的，在上述PERC电池正面减反膜的制备方法中，所述在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜为：
利用管式PECVD方式或板式PECVD方式在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜。
通过上述描述可知，本发明提供的上述PERC电池正面减反膜的制备方法，由于在对硅片进行制绒、扩散、背面抛光和刻蚀之后，包括：在所述电池的正面和背面制作氧化硅膜；在所述硅片的背面制作氧化铝膜和背面减反膜；在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜，其中，每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间，以释放出氢原子与空位、缺陷、杂质和晶界上的悬挂键结合，因此能够有效地激发出背面Al2O3薄膜和正背面SiNx薄膜的钝化效果，降低载流子的复合，提升电池的少子寿命，从而提升电池的电性能。
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为本申请实施例提供的第一种PERC电池正面减反膜的制备方法的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种PERC电池正面减反膜的制备方法，能够有效地激发出背面Al2O3薄膜和正背面SiNx薄膜的钝化效果，降低载流子的复合，提升电池的少子寿命，从而提升电池的电性能。
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。
本申请实施例提供的第一种PERC电池正面减反膜的制备方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种PERC电池正面减反膜的制备方法的示意图，该方法包括如下步骤：
S1：对硅片进行制绒、扩散、背面抛光和刻蚀；
该步骤是现有的常规步骤，在此处不再赘述。
S2：在所述电池的正面和背面制作氧化硅膜；
具体的，可以通过热氧化方式或利用臭氧，制备一层双面的氧化硅膜。
S3：在所述硅片的背面制作氧化铝膜和背面减反膜；
具体的，可以利用ALD方式或PECVD方式制备背面氧化铝膜，然后利用管式PECVD方式或板式PECVD方式在所述硅片的背面制作背面减反膜。
S4：在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜，其中，每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间，以释放出氢原子与空位、缺陷、杂质和晶界上的悬挂键结合。
具体的，由于减反膜中的PECVD过程中辉光电离SiH4、NH3时产生的氢可释放出来，部分氢分子通过与硅中的空位结合等方式，转为氢原子或氢-空位对，掺杂进入晶硅体内，氢与晶界上的悬挂键或电池体内的其他有效缺陷、杂质结合，从而起到钝化晶界、缺陷或杂质的作用，有效地提升电池片的少子寿命提升电性能，但是常规的PECVD方式未充分激发出H原子的钝化效果，本实施例在减反膜制备步骤结束后静置，可以有效地改善H钝化的效果。一般会制作两层或三层减反膜，可以在真空和恒温的环境中将硅片静置，可以有效地改善H钝化的效果，显著地降低载流子的复合、提升电池的少子寿命，在晶硅电池电性能方面改善明显；同时恒温状态的静置，对PERC电池还起到退火的作用，退火时Al2O3薄膜中含有的H扩散到硅表面并与悬挂键结合进行钝化，具有优秀的化学钝化效果。Al2O3与其他钝化材料相比最特别之处在于其含有高密度的固定负电荷，所形成的电场可以有效减少表面的电子浓度，从而对p型表面有极好的场效应钝化。因此可以充分的激发正背面Al2O3薄膜和减反膜的钝化效果，从而有效地提升PERC电池的电性能。
通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述第一种PERC电池正面减反膜的制备方法，由于在对硅片进行制绒、扩散、背面抛光和刻蚀之后，包括：在所述电池的正面和背面制作氧化硅膜；在所述硅片的背面制作氧化铝膜和背面减反膜；在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜，其中，每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间，以释放出氢原子与空位、缺陷、杂质和晶界上的悬挂键结合，因此能够有效地激发出背面Al2O3薄膜和正背面SiNx薄膜的钝化效果，降低载流子的复合，提升电池的少子寿命，从而提升电池的电性能。
本申请实施例提供的第二种PERC电池正面减反膜的制备方法，是在上述第一种PERC电池正面减反膜的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间包括：
制作第一层正面减反膜之后，将各个温区的温度提高第一预设梯度，并恒温静置2分钟至6分钟；
制作第二层正面减反膜之后，将各个温区的温度继续提高第二预设梯度，并恒温静置5分钟至25分钟。
具体的，第一个例子如下：可以在制备正面减反膜的过程中，第一层减反膜步骤后，增加一步静置步骤：整体温度对应各区相应各增加5℃、无气体、无压力、无功率、无脉冲开关的真空状态下静置2min；接着进行后续的第二层减反膜制备，然后增加一步静置步骤：整体温度对应各区相应各再增加5℃、无气体、无压力、无功率、无脉冲开关的真空状态下静置5min；完成后续镀膜的基本步骤。
第二个例子如下：制备正面减反膜的过程中，第一层减反膜步骤后，增加一步静置步骤：整体温度对应各区相应各增加5℃、无气体、无压力、无功率、无脉冲开关的真空状态下静置4min；接着进行后续的第二层减反膜制备，然后增加一步静置步骤：整体温度对应各区相应各再增加5℃、无气体、无压力、无功率、无脉冲开关的真空状态下静置15min；完成后续镀膜的基本步骤。
第三个例子如下：制备正面减反膜的过程中，第一层减反膜步骤后，增加一步静置步骤：整体温度对应各区相应各增加5℃、无气体、无压力、无功率、无脉冲开关的真空状态下静置6min；接着进行后续的第二层减反膜制备，然后增加一步静置步骤：整体温度对应各区相应各再增加5℃、无气体、无压力、无功率、无脉冲开关的真空状态下静置25min；完成后续镀膜的基本步骤。
通过对上述三个例子得到的电池的电性能测试可知，静置步骤的时间越长，其电性能增益越明显。
本申请实施例提供的第三种PERC电池正面减反膜的制备方法，是在上述第二种PERC电池正面减反膜的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述第一预设梯度和所述第二预设梯度的范围为5℃至20℃。
需要说明的是，后一步静置的温度比前一步静置的温度高一些，就能够有一个推进的效果。
本申请实施例提供的第四种PERC电池正面减反膜的制备方法，是在上述第三种PERC电池正面减反膜的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜为在所述硅片的正面制作至少两层氮化硅膜。
需要说明的是在，这种氮化硅膜是一种常见的减反膜，容易获得且成本较低。
本申请实施例提供的第五种PERC电池正面减反膜的制备方法，是在上述第一种至第四种PERC电池正面减反膜的制备方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述在所述硅片的背面制作氧化铝膜为：
利用原子层沉积方式或PECVD方式在所述硅片的背面制作氧化铝膜。
需要说明的是，这两种方式均能够沉积一层足够致密的氧化铝膜，保证其使用寿命足够长，不会导致电池失效。
本申请实施例提供的第六种PERC电池正面减反膜的制备方法，是在上述第五种PERC电池正面减反膜的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述在所述硅片的背面制作背面减反膜为：
利用管式PECVD方式或板式PECVD方式在所述硅片的背面制作背面减反膜。
需要说明的是，这两种PECVD方式均能够制作足够致密的背面减反膜，而且，若之前采用的ALD方式制备氧化铝膜，则需要在制作背面减反膜之前先进行退火处理，去除Al2O3膜层内的水气。
本申请实施例提供的第七种PERC电池正面减反膜的制备方法，是在上述第六种PERC电池正面减反膜的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜为：
利用管式PECVD方式或板式PECVD方式在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜。
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 (7)
1.一种PERC电池正面减反膜的制备方法，其特征在于，在对硅片进行制绒、扩散、背面抛光和刻蚀之后，包括：
在所述电池的正面和背面制作氧化硅膜；
在所述硅片的背面制作氧化铝膜和背面减反膜；
在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜，其中，每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间，以释放出氢原子与空位、缺陷、杂质和晶界上的悬挂键结合。
2.根据权利要求1所述的PERC电池正面减反膜的制备方法，其特征在于，所述每制作一层所述正面减反膜之后，将所述硅片恒温静置预设时间包括：
制作第一层正面减反膜之后，将各个温区的温度提高第一预设梯度，并恒温静置2分钟至6分钟；
制作第二层正面减反膜之后，将各个温区的温度继续提高第二预设梯度，并恒温静置5分钟至25分钟。
3.根据权利要求2所述的PERC电池正面减反膜的制备方法，其特征在于，所述第一预设梯度和所述第二预设梯度的范围为5℃至20℃。
4.根据权利要求3所述的PERC电池正面减反膜的制备方法，其特征在于，所述在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜为在所述硅片的正面制作至少两层氮化硅膜。
5.根据权利要求1-4任一项所述的PERC电池正面减反膜的制备方法，其特征在于，所述在所述硅片的背面制作氧化铝膜为：
利用原子层沉积方式或PECVD方式在所述硅片的背面制作氧化铝膜。
6.根据权利要求5所述的PERC电池正面减反膜的制备方法，其特征在于，所述在所述硅片的背面制作背面减反膜为：
利用管式PECVD方式或板式PECVD方式在所述硅片的背面制作背面减反膜。
7.根据权利要求6所述的PERC电池正面减反膜的制备方法，其特征在于，所述在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜为：
利用管式PECVD方式或板式PECVD方式在所述硅片的正面制作至少两层正面减反膜。
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