CN106972066A - 一种perc电池背面钝化膜层以及基于ald工艺的perc电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PERC电池背面钝化膜层,包括PERC电池硅衬底表面向外依次先后沉积的背面氧化铝层、背面SiONx层和背面SiNx层,还公开了基于ALD工艺的PERC电池制备方法,包括如下步骤:制绒;扩散;背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃;背面ALD制备氧化铝;正面PECVD沉积SiNx减反射膜;背面PECVD沉积背面钝化膜层;背面激光局部开口;丝网印刷、烧结;其中,背面PECVD沉积背面钝化膜层过程中,硅片进入炉管后,炉管温度升温至400℃~600℃,先沉积SiONx膜后沉积SiNx膜。本发明的PERC电池背面钝化膜层以及电池制备方法,电池转换效率高,省去ALD制备氧化铝后的单独退火过程,减少投入成本,提升电池转换效率,且背面镀膜之后做正面镀膜时,单晶硅片表面颜色均匀,有效改善电池外观。
Description
技术领域
本发明涉及膜层以及电池制备方法,具体涉及钝化膜层以及PERC电池制备方法。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽,在现有的可持续能源中,太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源,太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池,可以将太阳能直接转换成电能,其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应,随着科技的发展,出现了局部接触背钝化PERC太阳能电池,其核心是在硅片的背面用氧化铝和氮化硅覆盖,以起到钝化表面、提高长波响应的作用,从而提升电池的转换效率,现有的氧化铝沉积方式主要有两种:PECVD法和ALD法,而ALD制备氧化铝后必须要有退火过程,故PERC制备过程背面氧化铝若是使用ALD法制备氧化铝则需增加退火步骤,退火的目的是来激活氧化铝中的氢,去除-CH3和-OH基团,在不经过退火的情况下,印刷后烧结时背面SiNx薄膜中存在的大量的氢与氧化铝中的-CH3和-OH结合形成CH4或者H2O,在高温下聚集逃逸时破坏氧化铝和SiNx薄膜,使得钝化效果变差降低电池片的电性能,而且对电池片的光衰影响较大,ALD法后使用PECVD做集成退火和背面镀膜,当在背面镀膜之后做正面镀膜时,硅片表面还会存在明显绕镀导致外观色差,还延长了背膜的整体工艺时间。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种PERC电池背面钝化膜层以及包含有该膜层的基于ALD工艺的PERC电池制备方法,改善单晶体薄膜表面形态和绕镀色差,提升了电池转换效率。
技术方案:本发明所述的一种PERC电池背面钝化膜层,包括PERC电池硅衬底表面向外依次先后沉积的背面氧化铝层、背面SiONx层和背面SiNx层。
基于ALD工艺的PERC电池制备方法,包括如下步骤:
1)制绒;
2)扩散;
3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃;
4)背面ALD制备氧化铝;
5)正面PECVD沉积SiNx减反射膜;
6)背面PECVD沉积背面钝化膜层;
7)背面激光局部开口;
8)丝网印刷、烧结;
其中步骤6)背面PECVD沉积背面钝化膜层过程中,硅片进入炉管后,炉管温度升温至400℃~600℃,先沉积SiONx膜后沉积SiNx膜。
优选的,背面钝化膜层中SiONx层的沉积厚度为30~80nm,折射率为1.5~2.0;
优选的,背面钝化膜层中SiNx层的沉积厚度为80~250nm,折射率为1.9~2.4;
沉积背面钝化膜层过程中SiH4、NH3、N2O气体同时淀积生成SiONx膜,SiH4、NH3淀积生成SiNx膜。
有益效果:本发明的PERC电池背面钝化膜层,起关键作用的是SiONx和SiNx两者的叠加的效果,单一的SiONx层和单一的SiNx都无法达到两者叠加的效果,基于ALD工艺的PERC电池制备方法中,省去ALD制备氧化铝后的单独退火过程,克服了传统方法的技术偏见,缩短制造流程,减少投入成本,提高产率,提升电池转换效率,且背面镀膜之后做正面镀膜时,单晶硅片表面颜色均匀,有效的改善了电池外观。
附图说明
图1为传统ALD方法制备的PERC半成品没有退火时背面膜层烧结后显微镜下形态;
图2为本发明方法制备的PERC半成品背面膜层烧结后显微镜下形态:
图3为本发明方法制备的PERC半成品正面外观;
图4为集成退火方法制备的PERC半成品正面外观;
图5为本发明PERC电池背面钝化膜层的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图5所示,本发明的一种PERC电池背面钝化膜层,包括PERC电池硅衬底1表面向外依次先后沉积的背面氧化铝层2、背面SiONx层3和背面SiNx层4,包含有该钝化膜层的基于ALD工艺的PERC电池制备方法,包括步骤:1)单晶硅片碱制绒;2)扩散;3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃;4)背面ALD制备氧化铝;5)正面PECVD沉积SiNx减反射膜;6)背面PECVD沉积SiONx和SiNx叠层膜,经过石墨舟装载进入PECVD炉管后,将炉管温度升至400-600℃,先沉积SiONx层,后沉积SiNx层,SiONx层是由SiH4、NH3、N2O同时淀积生成,SiNx层是由SiH4、NH3淀积生成,SiONx层的沉积厚度为30~80nm,折射率为1.5~2.0,SiNx层的沉积厚度为80~250nm,折射率为1.9~2.4;7)背面激光局部开口;8)丝网印刷、烧结,得到PERC太阳能电池,将完成步骤6)的半成品直接经过烧结,如图1和2所示,经显微镜观察本发明的方法与传统方法制备相比,本发明方法制备的PERC太阳能电池背面膜层无小气泡。
对比实验1:使用单独退火炉退火流程制备的PERC电池:1)单晶硅片碱制绒;2)扩散;3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃;4)背面ALD制备氧化铝;5)退火炉退火;6)背面PECVD沉积SiNx;7)正面PECVD沉积SiNx减反射膜;8)背面激光局部开口;9)丝网印刷、烧结可得PERC电池,与本发明所得PERC电池电性能对比如下表1:
组别 | △Uoc/V | △Isc/A | △FF | △Eta |
炉管单独退火 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | 0.00% |
本发明 | 0.000 | 0.027 | 0.32 | 0.15% |
表1
本发明方法制备的PERC电池效率较传统方法单独退火炉退火流程制备PERC电池高0.15%,克服了传统方法的技术偏见,优势明显。
对比实验2:使用PECVD集成退火背面镀膜流程制备的PERC电池有两种方法,一种是集成退火背面镀单层SiNx膜:1)单晶硅片碱制绒;2)扩散;3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃;4)背面ALD制备氧化铝;5)背面PECVD集成退火沉积单层SiNx;6)正面PECVD沉积SiNx减反射膜;7)背面激光局部开口;8)丝网印刷、烧结;另一种为集成退火背面镀SiOx和SiNx的叠层膜:1)单晶硅片碱制绒;2)扩散;3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃;4)背面ALD制备氧化铝;5)背面PECVD集成退火沉积SiOx和SiNx的叠层膜;6)正面PECVD沉积SiNx减反射膜;7)背面激光局部开口;8)丝网印刷、烧结可得PERC电池;
两种方法所得PERC电池的电性能与本发明所得PERC电池电性能相比如下表2:
表2
本发明制备PERC电池效率较集成退火镀单层SiNx膜制备PERC电池高0.1%,较集成退火镀SiOx和SiNx叠层膜制备PERC电池效率高0.12%,克服了传统方法的技术偏见优势明显。
如图3和图4所示,本发明方法制备的PERC太阳能电池其正面外观较集成退火方式制备PERC电池均匀。
对比实验3:使用ALD制备PERC半成品不经过退火,步骤如下:1)单晶硅片碱制绒;2)扩散;3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃;4)背面ALD制备氧化铝;5)背面PECVD沉积SiNx膜;6)正面PECVD沉积SiNx减反射膜;将半成品经过烧结在显微镜下观察背膜形态如图1所示,存在大量的小气泡。
如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (5)
1.一种PERC电池背面钝化膜层,其特征在于:包括PERC电池硅衬底(1)表面向外依次先后沉积的背面氧化铝层(2)、背面SiONx层(3)和背面SiNx层(4)。
2.一种基于ALD工艺的PERC电池制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)制绒;
2)扩散;
3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃;
4)背面ALD制备氧化铝;
5)正面PECVD沉积SiNx减反射膜;
6)背面PECVD沉积背面钝化膜层;
7)背面激光局部开口;
8)丝网印刷、烧结;
其中步骤6)背面PECVD沉积背面钝化膜层过程中,硅片进入炉管后,炉管温度升温至400℃~600℃,先沉积SiONx膜后沉积SiNx膜。
3.根据权利要求2中所述PERC电池制备方法,其特征在于:背面钝化膜层中SiONx层的沉积厚度为30~80nm,折射率为1.5~2.0。
4.根据权利要求2中所述PERC电池制备方法,其特征在于:背面钝化膜层中SiNx层的沉积厚度为80~250nm,折射率为1.9~2.4。
5.根据权利要求2中所述PERC电池制备方法,其特征在于:沉积背面钝化膜层过程中SiH4、NH3、N2O气体同时淀积生成SiONx膜,SiH4、NH3淀积生成SiNx膜。
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