CN106972066B - 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 (4)
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)；
所述PERC电池背面钝化膜层的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；
该方法中省去ALD制备氧化铝后的单独退火过程；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；
所述背面钝化膜层中SiONx层的沉积厚度为30～80nm，折射率为1.5～2.0。
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；
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；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；
所述背面钝化膜层中SiONx层的沉积厚度为30～80nm，折射率为1.5～2.0。
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SiNx层的沉积厚度为80～250nm，折射率为1.9～2.4。
4.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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- 2017-04-28 CN CN201710291291.8A patent/CN106972066B/zh active Active
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