CN107287579A - 管式perc太阳能电池的镀膜设备及镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，包括晶片装载区、炉体、特气柜、真空系统、加热系统、控制系统以及石墨舟，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路；所述石墨舟用于装卸硅片，所述石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，所述预处理包括：将石墨舟烘干；在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜。相应的，本发明还公开了一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法。采用本发明，简化石墨舟预处理步骤，节省硅片的消耗，并避免对硅片的划伤，提高了电池的EL良率。
Description
技术领域
本发明涉及PERC太阳能电池领域，尤其涉及一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，以及一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法。
背景技术
随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究背钝化太阳电池技术。目前主流的做法是采用板式PECVD来对背面镀膜，板式PECVD由不同的腔室组成，每个腔室镀一层膜，一旦设备固定，复合膜的层数就已经固定，因此板式PECVD的缺点是不能灵活调节复合膜的组合，不能更好的优化背面膜的钝化效果，从而限制电池的光电转换效率。同时，板式PECVD使用的是间接等离子法，膜层的钝化效果不太理想。板式PECVD还具有uptime低，维护时间长的缺点，影响产能和产量。
本发明采用管式PECVD技术在硅片背面沉积复合膜，制作PERC高效太阳能电池。由于管式PECVD技术采用的是直接等离子法，又可以灵活调节复合膜的组合和成分，膜层的钝化效果好，能大幅提升PERC太阳能电池的光电转换效率。管式PECVD技术的优秀钝化性能和工艺的灵活性还可以相对降低三氧化二铝膜层的厚度，减少TMA的耗量，同时，管式PERC技术容易维护，uptime高。综合以上多种因素，与板式PECVD技术相比，管式PECVD技术制作高效PERC电池有显著的综合成本优势。
尽管如此，管式PECVD技术由于存在硅片划伤的问题，外观良率和EL良率一直比较低，尤其EL划痕的比例很高，影响该技术的大规模量产。
管式PECVD镀膜设备是通过将硅片插入石墨舟，再将石墨舟送入石英管做镀膜沉积。石墨舟通过3个卡点将硅片固定在石墨舟壁上，硅片的一面与石墨舟壁接触，在硅片的另外一面上沉积膜层。为了保证镀膜的均匀性，硅片要贴紧石墨舟壁，因此，卡点槽的宽度设置较小，约为0.25mm。在插片过程中，硅片会与石墨舟壁发生摩擦，导致硅片挨着石墨舟壁的一面产生划伤。
用管式PECVD做常规太阳能电池的正面镀膜，划伤对成品电池不会产生不良影响，原因在于，硅片背面没有PN结和镀膜，划痕不会影响电池的电性能和EL良率。
但是，用管式PECVD制作PERC电池的背面膜，划伤严重影响成品电池的合格率，问题在于：，插片到石墨舟的过程中，硅片的正面会接触石墨舟壁，正面PN结被划伤，导致EL测试出现划痕，影响电池的电性能。
对于同一个石墨舟，在使用之前、以及在镀膜一定的次数之后，需要对石墨舟进行清洗和预处理，才能保证良好的镀膜效果。一般的预处理方法是在石墨舟表面镀一层薄的氮化硅，目的是减少后续硅片镀膜过程中石墨舟对镀膜的吸收，以保证硅片上镀膜的厚度和品质。
对于管式PERC太阳能电池的背面镀膜，石墨舟的常规预处理工艺一般需要烘干、插片镀氮化硅和空舟镀氮化硅三个步骤。插片镀氮化硅的镀膜时间较长，插片是为了防止石墨舟与硅片接触的位置镀膜太厚，影响背面三氧化二铝的沉积，从而影响电池的EL良率和光电转换效率。空舟镀氮化硅的时间很短，目的是对石墨舟的卡点镀一层薄的氮化硅，减少硅片对卡点的损坏，起保护卡点的作用，从而减少硅片的崩边缺口，降低硅片的碎片率和外观不良率。
但是，氮化硅的电阻率很高，影响背面三氧化二铝镀膜的均匀性， EL测试会产生边角黑边、卡点黑边等， 影响电池的EL良率，生产中还发现，有EL黑边的电池转换效率明显要低。插片镀氮化硅，硅片的消耗很大，因为插片镀膜的时间很长，硅片因为表面镀膜太厚会发生很大的弯曲，导致镀膜工艺中断，需要重新补镀，占用生产时间。用一些不合格片，弯曲程度更大，因此插片镀舟的硅片不能太差，这样就严重消耗硅片，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，结构简单，简化石墨舟预处理步骤，节省硅片的消耗，并避免对硅片的划伤，提高了电池的EL良率。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，简化石墨舟预处理步骤，节省硅片的消耗，并避免对硅片的划伤，提高了电池的EL良率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，包括晶片装载区、炉体、特气柜、真空系统、加热系统、控制系统以及石墨舟，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路；
所述石墨舟用于装卸硅片，所述石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，所述预处理包括：
将石墨舟烘干；
在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜。
作为上述技术方案的改进，所述预处理包括：
将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；
烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜。
作为上述技术方案的改进，碳化硅膜的镀膜步骤包括：
升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm，时间为5-30s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为3000-10000w，时间为1-4小时，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm；
降温至350-400℃，出舟。
作为上述技术方案的改进，碳化硅膜的镀膜步骤包括：
升温到400-460℃，通入氨气，等离子功率为3000-4000w，流量为2-6slm，时间为3-8min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm，时间为10-20s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000-8000w，时间为2-3小时，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm；
降温至370-390℃，出舟。
作为上述技术方案的改进，所述石墨舟包括卡点，所述卡点包括卡点轴、卡点帽和卡点底座，所述卡点轴安装在卡点底座上，所述卡点帽与卡点轴连接，所述卡点轴与卡点帽、卡点底座之间形成卡点槽，卡点槽的深度为0.5-1mm。
作为上述技术方案的改进，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.6-0.8mm，卡点底座的直径为6-15mm，卡点帽的斜面角度为35-45度，卡点帽的厚度为1-1.3mm。
作为上述技术方案的改进，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.7-0.8mm，卡点底座的直径为8-12mm，卡点帽的斜面角度为37-42度，卡点帽的厚度为1.1-1.2mm。
相应的，本发明还公开一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，包括：
（1）将石墨舟烘干；
（2）在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，在硅片的表面形成背面复合膜，所述背面复合膜包括三氧化二铝膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜。
作为上述方案的改进，镀膜方法包括：
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm，时间为5-30s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为3000-10000w，时间为1-4小时，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm；
降温至350-400℃，出舟；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，等离子功率为2000-5000w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，等离子功率为4000-6000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
作为上述方案的改进，镀膜方法包括：
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为320-420度，时间为20-40min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到400-460℃，通入氨气，等离子功率为3000-4000w，流量为2-6slm，时间为3-8min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm，时间为10-20s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000-8000w，时间为2-3小时，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm；
降温至370-390℃，出舟；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，三氧化二铝膜的沉积温度为250-300℃，时间为50-300s，等离子功率为2000-5000w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉积温度为350-410℃，时间为50-200s，等离子功率为4000-6000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅膜的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
实施本发明，具有如下有益效果：
一，本发明提供了一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，包括加热系统和特气柜，其中特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路。石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，具体的，通过加热系统对石墨舟进行烘干处理，通过特气柜在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜。对石墨舟镀碳化硅膜，不需要插硅片，由于碳化硅是半导体，背面三氧化二铝镀膜具有良好的均匀性，减少了EL黑边等EL不良比例，石墨舟预处理的步骤减少到烘干和碳化硅镀膜两个步骤，节约时间，提高生产效率。另外，由于在碳化硅基体中含有大量的弥散细小的石墨颗粒，其摩擦系数非常小，具有良好的自润滑性能，在插硅片到石墨舟的过程中，对硅片的划伤小，大幅度降低了EL划伤比例，提高了电池的EL良率。
进一步，本发明通过调节卡点轴直径和卡点底座直径的大小，减少卡点槽内侧的深度，从而减小卡点处硅片与卡点底座之间的缝隙大小，进而减少气流绕镀到硅片背面，大幅降低电池正面边缘舟齿印的比例。而且，通过适当增加卡点帽斜面的角度和卡点帽的厚度，通过调整自动插片机，略微增加插片时硅片离石墨舟壁的距离，降低划伤的比例，同时减少硅片滑落时跟石墨舟壁的撞击力，降低碎片率。
二，本发明提供了一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，其在镀背面复合膜之前，只需要对石墨舟进行两个步骤的预处理（烘干+碳化硅镀膜），无需像现有技术那样需要插片镀膜，大大减少了硅片的消耗，也避免硅片因为表面镀膜太厚而发生很大的弯曲，节省生产时间，提高生产效率。而且，镀碳化硅膜的过程中，由于在碳化硅基体中含有大量的弥散细小的石墨颗粒，其摩擦系数非常小，具有良好的自润滑性能，在插硅片到石墨舟的过程中，对硅片的划伤小，大幅度降低了EL划伤比例，提高了电池的EL良率。
进一步，在镀背面复合膜的过程中，本发明设定氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，通过缩短氮化硅沉积的时间和温度，可以降低硅片的弯曲度，减少绕镀的比例。氮化硅沉积的温度窗口很窄，为390-410℃，可以最大程度减少绕镀。但，当沉积温度低于390℃，绕镀的比例却上升。
附图说明
图1是管式PECVD设备的示意图；
图2是图1所示石墨舟的示意图；
图3是图2所示石墨舟的卡点的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，包括晶片装载区1、炉体2、特气柜3、真空系统4、加热系统7、控制系统5以及石墨舟6，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路，第一气体管路、第二气体管路、第三气体管路、第四气体管路、第五气体管路设于特气柜3的内部，于图中未示出；
所述石墨舟6用于装卸硅片，所述石墨舟6在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，所述预处理包括两个步骤：一、将石墨舟烘干；二、在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜。
作为预处理的优选实施方式，包括：
一、将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min。优选的，烘干温度为320-420度，时间为20-50min。更佳的，烘干温度为350-400度，时间为30-40min。最佳的，烘干温度为370-390度，时间为32-35min。烘干的目的是去除石墨舟上的水分，避免水汽降低三氧化二铝的钝化效果。烘干温度设置在300-480度，是为了接近镀膜工艺的温度，方便镀膜设备可以在预处理和正常生产之间快速切换。
二、烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜；其中，碳化硅膜的镀膜步骤包括：
升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min，用于对石墨舟进行充分预热；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm，时间为5-30s，镀膜管内充满一定比例的工艺气体，为等离子镀膜做准备；
通入甲烷和硅烷进行等离子镀膜，等离子功率为3000-10000w，时间为1-4小时，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm；
降温至350-400℃，出舟。
在碳化硅膜的镀膜步骤中，通过上述各项参数的协同作用，可以达到石墨舟的最佳预处理效果，同时兼顾节约材料，节约时间，提高生产效率。
作为碳化硅膜镀膜的优选实施方式，包括：
升温到400-460℃，通入氨气，等离子功率为3000-4000w，流量为2-6slm，时间为3-8min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm，时间为10-20s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000-8000w，时间为2-3小时，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm；
降温至370-390℃，出舟。
石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，包括通过加热系统对石墨舟进行烘干处理，通过特气柜在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜。对石墨舟镀碳化硅膜，不需要插硅片，由于碳化硅是半导体，背面三氧化二铝镀膜具有良好的均匀性，减少了EL黑边等EL不良比例，石墨舟预处理的步骤减少到烘干和碳化硅镀膜两个步骤，节约时间，提高生产效率。另外，由于在碳化硅基体中含有大量的弥散细小的石墨颗粒，其摩擦系数非常小，具有良好的自润滑性能，在插硅片到石墨舟的过程中，对硅片的划伤小，大幅度降低了EL划伤比例，提高了电池的EL良率。
因此，所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备结构简单，简化石墨舟预处理步骤，节省硅片的消耗，并避免对硅片的划伤，提高了电池的EL良率。
如图2和3所示，所述石墨舟6用于装卸硅片，所述石墨舟6包括卡点60，所述卡点60包括卡点轴61、卡点帽62和卡点底座63，所述卡点轴61安装在卡点底座63上，所述卡点帽62与卡点轴61连接，所述卡点轴61与卡点帽62、卡点底座63之间形成卡点槽64，所述卡点槽64的深度为0.5-1mm。
如图3所示，所述卡点槽64的深度为h，h优选为0.6-0.8mm，卡点底座63的直径为D，D优选为6-15mm，卡点帽62的斜面角度为α，α优选为35-45度，卡点帽62的厚度为a，a优选为1-1.3mm。
更佳的，所述石墨舟的卡点槽644的深度h为0.7-0.8mm，卡点底座63的直径D为8-12mm，卡点帽62的斜面角度α为37-42度，卡点帽62的厚度a为1.1-1.2mm。
最佳的，所述卡点槽64的深度h为0.7mm，卡点底座63的直径D为9mm，卡点帽62的斜面角度α为40度，卡点帽62的厚度a为1.2mm。
需要说明的是，所述卡点槽的深度h是指卡点槽内侧的深度，主要是指卡点轴61与卡点底座63所成夹角的一侧的深度。卡点槽的深度h=（卡点底座直径-卡点轴直径）/2。卡点帽的斜面角度为α,是指卡点帽的斜面与竖直方向的夹角。
现有的卡点槽的深度h为1.75mm，卡点底座的直径D为9mm，卡点帽的斜面角度α为30度，卡点帽的厚度a为1mm。现有卡点槽的深度大，导致卡点处硅片与卡点底座的缝隙过大，从而绕镀到硅片背面的气体多，造成电池正面边缘的舟齿印比例很高。卡点帽的角度小、厚度小，导致自动插片机的调整空间小，划伤的比例不能有效降低。
对于管式PECVD做背膜沉积，划伤和绕镀是一对矛盾。通过调节自动插片机，让硅片在不接触石墨舟壁、硅片与石墨舟保持一定的距离的状态下插入卡点槽，避免硅片与石墨舟壁发生摩擦。如果硅片与石墨舟片的距离过大，划伤比例少，但是硅片就不容易贴紧舟壁，绕镀比例就会增加。如果距离太大，硅片有可能不能插入卡点槽，产生掉片的可能；如果硅片与石墨舟片的距离过小，硅片更贴紧石墨舟片，绕镀的比例小，划伤的比例就会增加。
电池正面边缘的舟齿印与PECVD背面镀膜的卡点相对应，是由于气流从卡点处绕镀到电池正面而形成。由于卡点底座的厚度略小于石墨舟片的厚度，导致卡点处的硅片与卡点底座之间存在缝隙，在镀背膜时，气流从卡点轴的下方两侧进入缝隙，使硅片的正面边缘形成膜层的沉积，即产生半圆形的舟齿印。
本发明通过调节卡点底座直径D和卡点轴直径的大小，减少卡点槽内侧的深度h，从而减小卡点处硅片与卡点底座之间的缝隙大小，进而减少气流绕镀到硅片背面，大幅降低正面边缘舟齿印的比例。
通过调整自动插片机，当硅片插入石墨舟中一定的位置，吸盘释放真空，硅片掉入卡点帽的斜面α上，依靠重力，硅片从斜面滑落至贴紧石墨舟壁。这种无接触的插片方式，用来降低硅片的划伤比例。
本发明通过适当增加卡点帽斜面的角度α和卡点帽的厚度a，通过调整自动插片机，略微增加插片时硅片离石墨舟壁的距离，降低划伤的比例，增加卡点帽的斜面角度减少硅片滑落时跟石墨舟壁的撞击力，降低碎片率。
需要说明的是，现有技术中，对绕镀一般都是通过事后的补救来完成的，例如申请号：201510945459.3公开的PERC晶体硅太阳能电池生产中的碱抛光方法，在正面PECVD镀氮化硅膜工序后，利用带式传动方式刻蚀去除背表面及边缘绕镀氮化硅，解决了目前正面膜层绕镀导致背表面钝化效果不佳等问题。然而，本发明管式PERC电池是背面镀膜绕镀到正面，正面有PN结，如果采用以上专利的碱抛光方式，会破坏正面的PN结。本发明通过调整镀膜工艺和镀膜结构，使得在生产过程就可以避免绕镀的发生，从本质上解决了绕镀的问题。无需另外增加一道工序，简化加工过程，节省成本。本发明对于成本极其敏感的光伏太阳能行业，具有重要的意义。而且，本发明还解决了划伤的问题。
相应的，本发明还公开一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，包括：
（1）将石墨舟烘干；
（2）在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，在硅片的表面形成背面复合膜，所述背面复合膜包括三氧化二铝膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜。
作为镀膜方法优选的实施方式，镀膜方法包括：
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm，时间为5-30s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为3000-10000w，时间为1-4小时，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm；
降温至350-400℃，出舟；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，等离子功率为2000-5000w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，等离子功率为4000-6000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
作为镀膜方法更佳的实施方式，镀膜方法包括：
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为320-420度，时间为20-40min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到400-460℃，通入氨气，等离子功率为3000-4000w，流量为2-6slm，时间为3-8min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm，时间为10-20s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000-8000w，时间为2-3小时，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm；
降温至370-390℃，出舟；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，三氧化二铝膜的沉积温度为250-300℃，时间为50-300s，等离子功率为2000-5000w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉积温度为350-410℃，时间为50-200s，等离子功率为4000-6000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅膜的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
申请人发现，绕镀主要发生在氮化硅的沉积阶段。由于氮化硅处于背面复合膜的外层，随着沉积时间的增加，硅片表面的膜层加厚，硅片发生弯曲，硅烷和氨气就会更容易绕镀到电池正面边缘。通过缩短氮化硅沉积的时间和温度，可以降低硅片的弯曲度，减少绕镀的比例。进一步的试验表明，氮化硅沉积的温度窗口很窄，为390-410度，当进一步降低温度，绕镀的比例却上升。
沉积三氧化二铝膜时，将等离子功率设为2000-5000w；沉积氮氧化硅膜时，将等离子功率设为4000-6000w；沉积氮化硅膜时，将等离子功率设为10000-13000w；沉积二氧化硅膜时，等离子功率设为2000-5000w。确保不同的膜层都具有较佳的沉积速率，改善沉积的均匀性。
因此，所述管式PERC太阳能电池的镀膜方法可以简化石墨舟预处理步骤，节省硅片的消耗，并避免对硅片的划伤，减少EL黑边等EL不良，提高了电池的EL良率。
下面以具体实施例进一步阐述本发明
实施例1
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300度，时间为20min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到380℃，通入氨气，等离子功率为2000w，流量为1slm，时间为2min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2slm，硅烷流量为200sccm，时间为5s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为3000w，时间为1小时，甲烷流量为2slm，硅烷流量为200sccm；
降温至350℃，出舟。
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250sccm，TMA与N2O的比例为1/15，三氧化二铝膜的沉积温度为250℃，时间为50s，等离子功率为2000w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50sccm，硅烷与笑气的比例为1/10，氨气的流量为0.1slm，氮氧化硅膜的沉积温度为350℃，时间为50s，等离子功率为4000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500sccm，硅烷与氨气的比例为1/6，氮化硅膜的沉积温度为390℃，时间为100s，等离子功率为10000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1slm，等离子功率为2000w。
实施例2
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为350度，时间为25min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到400℃，通入氨气，等离子功率为3000w，流量为2slm，时间为3min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为4slm，硅烷流量为400sccm，时间为10s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000w，时间为2小时，甲烷流量为3slm，硅烷流量为300sccm；
降温至360℃，出舟。
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为300sccm，TMA与N2O的比例为1/18，三氧化二铝膜的沉积温度为260℃，时间为80s，等离子功率为2500w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为80sccm，硅烷与笑气的比例为1/20，氨气的流量为1slm，氮氧化硅膜的沉积温度为360℃，时间为100s，等离子功率为4500w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为600sccm，硅烷与氨气的比例为1/8，氮化硅膜的沉积温度为395℃，时间为150s，等离子功率为10000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为1slm，等离子功率为2500w。
实施例3
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为370度，时间为30min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到420℃，通入氨气，等离子功率为4000w，流量为5slm，时间为5min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为5slm，硅烷流量为500sccm，时间为15s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为6000w，时间为1.5小时，甲烷流量为4slm，硅烷流量为500sccm；
降温至380℃，出舟。
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为350sccm，TMA与N2O的比例为1/22，三氧化二铝膜的沉积温度为280℃，时间为150s，等离子功率为3500w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为180sccm，硅烷与笑气的比例为1/40，氨气的流量为3slm，氮氧化硅膜的沉积温度为380℃，时间为150s，等离子功率为5000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为800sccm，硅烷与氨气的比例为1/10，氮化硅膜的沉积温度为405℃，时间为300s，等离子功率为12000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为4slm，等离子功率为4000w。
实施例4
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为400度，时间为35min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到450℃，通入氨气，等离子功率为4000w，流量为6slm，时间为8min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为6slm，硅烷流量为500sccm，时间为20s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为8000w，时间为1小时，甲烷流量为6slm，硅烷流量为500sccm；
降温至390℃，出舟。
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为400sccm，TMA与N2O的比例为1/20，三氧化二铝膜的沉积温度为280℃，时间为250s，等离子功率为4500w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为180sccm，硅烷与笑气的比例为1/60，氨气的流量为4slm，氮氧化硅膜的沉积温度为400℃，时间为180s，等离子功率为5500w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为900sccm，硅烷与氨气的比例为1/14，氮化硅膜的沉积温度为400℃，时间为300s，等离子功率为13000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为4slm，等离子功率为4000w。
实施例5
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为420度，时间为30min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到480℃，通入氨气，等离子功率为5000w，流量为8slm，时间为10min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为8slm，硅烷流量为800sccm，时间为30s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为10000w，时间为1小时，甲烷流量为8slm，硅烷流量为800sccm；
降温至400℃，出舟。
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为500sccm，TMA与N2O的比例为1/25，三氧化二铝膜的沉积温度为300℃，时间为300s，等离子功率为5000w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为200sccm，硅烷与笑气的比例为1/80，氨气的流量为5slm，氮氧化硅膜的沉积温度为410℃，时间为200s，等离子功率为6000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/15，氮化硅膜的沉积温度为410℃，时间为400s，等离子功率为13000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为5slm，等离子功率为5000w。
实施例1-5所述的镀膜方法，其技术检测如下：
综上所述，实施本发明，具有如下有益效果：
一，本发明提供了一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，包括加热系统和特气柜，其中特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路。石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，具体的，通过加热系统对石墨舟进行烘干处理，通过特气柜在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜。对石墨舟镀碳化硅膜，不需要插硅片，由于碳化硅是半导体，背面三氧化二铝镀膜具有良好的均匀性，石墨舟预处理的步骤减少到烘干和碳化硅镀膜两个步骤，节约时间，提高生产效率。另外，由于在碳化硅基体中含有大量的弥散细小的石墨颗粒，其摩擦系数非常小，具有良好的自润滑性能，在插硅片到石墨舟的过程中，对硅片的划伤小，大幅度降低了EL划伤比例，提高了电池的EL良率。
进一步，本发明通过调节卡点轴直径和卡点底座直径的大小，减少卡点槽内侧的深度，从而减小卡点处硅片与卡点底座之间的缝隙大小，进而减少气流绕镀到硅片背面，大幅降低电池正面边缘舟齿印的比例。而且，通过适当增加卡点帽斜面的角度和卡点帽的厚度，通过调整自动插片机，略微增加插片时硅片离石墨舟壁的距离，降低划伤的比例，同时减少硅片滑落时跟石墨舟壁的撞击力，降低碎片率。
二，本发明提供了一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，其在镀背面复合膜之前，只需要对石墨舟进行两个步骤的预处理（烘干+碳化硅镀膜），无需像现有技术那样需要插片镀膜，大大减少了硅片的消耗，也避免硅片因为表面镀膜太厚而发生很大的弯曲，节省生产时间，提高生产效率。而且，镀碳化硅膜的过程中，由于在碳化硅基体中含有大量的弥散细小的石墨颗粒，其摩擦系数非常小，具有良好的自润滑性能，在插硅片到石墨舟的过程中，对硅片的划伤小，大幅度降低了EL划伤比例，提高了电池的EL良率。
进一步，在镀背面复合膜的过程中，本发明设定氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，通过缩短氮化硅沉积的时间和温度，可以降低硅片的弯曲度，减少绕镀的比例。氮化硅沉积的温度窗口很窄，为390-410℃，可以最大程度减少绕镀。但，当沉积温度低于390℃，绕镀的比例却上升。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，包括晶片装载区、炉体、特气柜、真空系统、加热系统、控制系统以及石墨舟，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路；
所述石墨舟用于装卸硅片，所述石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，所述预处理包括：
将石墨舟烘干；
在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜。
2.如权利要求1所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，所述预处理包括：
将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；
烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜。
3.如权利要求2所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，碳化硅膜的镀膜步骤包括：
升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm，时间为5-30s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为3000-10000w，时间为1-4小时，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm；
降温至350-400℃，出舟。
4.如权利要求3所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，碳化硅膜的镀膜步骤包括：
升温到400-460℃，通入氨气，等离子功率为3000-4000w，流量为2-6slm，时间为3-8min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm，时间为10-20s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000-8000w，时间为2-3小时，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm；
降温至370-390℃，出舟。
5.如权利要求1所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，所述石墨舟包括卡点，所述卡点包括卡点轴、卡点帽和卡点底座，所述卡点轴安装在卡点底座上，所述卡点帽与卡点轴连接，所述卡点轴与卡点帽、卡点底座之间形成卡点槽，卡点槽的深度为0.5-1mm。
6.如权利要求5所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.6-0.8mm，卡点底座的直径为6-15mm，卡点帽的斜面角度为35-45度，卡点帽的厚度为1-1.3mm。
7.如权利要求6所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.7-0.8mm，卡点底座的直径为8-12mm，卡点帽的斜面角度为37-42度，卡点帽的厚度为1.1-1.2mm。
8.一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，包括：
（1）将石墨舟烘干；
（2）在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，在硅片的表面形成背面复合膜，所述背面复合膜包括三氧化二铝膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜。
9.如权利要求8所述管式PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，包括：
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm，时间为5-30s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为3000-10000w，时间为1-4小时，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm；
降温至350-400℃，出舟；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，等离子功率为2000-5000w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，等离子功率为4000-6000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
10.如权利要求9所述管式PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，包括：
（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为320-420度，时间为20-40min；
（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：
升温到400-460℃，通入氨气，等离子功率为3000-4000w，流量为2-6slm，时间为3-8min；
通入甲烷和硅烷，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm，时间为10-20s；
通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000-8000w，时间为2-3小时，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm；
降温至370-390℃，出舟；
（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，形成背面复合膜，其中，背面复合膜的镀膜方法如下：
采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，三氧化二铝膜的沉积温度为250-300℃，时间为50-300s，等离子功率为2000-5000w；
采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉积温度为350-410℃，时间为50-200s，等离子功率为4000-6000w；
采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅膜的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 528100, Sanshui District, Guangdong City, Foshan Industrial Park, No. C District, No. 69 Applicant after: GUANGDONG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 322009 Zhejiang city in Jinhua Province town of Yiwu City, Su Fuk Road No. 126 Applicant before: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: GUANGDONG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address after: 322009 Zhejiang city in Jinhua Province town of Yiwu City, Su Fuk Road No. 126 Applicant after: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: GUANGDONG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 322009 Zhejiang city in Jinhua Province town of Yiwu City, Su Fuk Road No. 126 Applicant before: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: GUANGDONG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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