CN108091724A - 一种改善perc电池背面界面态的方法及其电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种改善PERC电池背面界面态的方法及其电池，涉及太阳能电池技术领域，具体包括以下步骤：1)对硅片进行前期的制绒、扩散、刻蚀和退火工艺；2)在硅片背面使用管式PEVCD的等离子体清洗杂质，并依次沉积Al2O3层和SiNx层。本发明通过在PERC电池的背面Si层上依次沉积Al2O3层和SiNx层，既可以降低电池片背面界面态，提高钝化效果，又可以改善背面制程过程中吸附杂质导致的EL问题，提高电池片的EL良率，从而制备出高效高良率PERC电池。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种改善PERC电池背面界面态的方法及其电池。
背景技术
目前，随着环境问题和能源问题得到越来越多人的关注，太阳能电池作为一种清洁能源，人们对其研究开发利用已经进入到了一个新的阶段。为了降低晶硅成本，适应竞争激烈的光伏产业，晶硅电池厚度越来越薄，因为晶体硅是间隙带材料，光吸收系数小，由透射光引起的损失会随着硅片厚度的减小而增大，所以在晶硅日益减薄的今天，基于较薄晶硅的高效电池技术是各大企业与高校机构的研究重点。目前主要研究热点有HIT电池、WMT电池、N型双面电池、背钝化电池等，其中背钝化电池因其工艺相对成熟，量产难度低而备受关注，且相当一部分企业已经大规模量产背钝化电池，转换效率达到21.5％。
背钝化电池较常规电池主要优势是既可以降低电池片背面界面态，提高钝化效果；又可以延长光线路程，提高晶硅电池的长波响应，提高短路电流，从而使背钝化电池较常规电池转换效率提高了0.5％-1％。
因此改善电池片背面界面态，提高钝化效果，以及改善背面制程过程中因吸附杂质导致的EL问题，提高电池片的EL良率，制备出高效、高良率的PERC电池，是目前行业所关注的重点。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种改善PERC电池背面界面态的方法及其电池，解决现有的PERC电池钝化效果和EL良率的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的一种改善PERC电池背面界面态的方法，具体包括以下步骤：
1)对硅片进行前期的制绒、扩散、刻蚀和退火工艺；
2)在硅片背面使用管式PEVCD的等离子体清洗杂质，并依次沉积Al2O3层和SiNx层。
作为改进，所述步骤2)中的等离子体清洗杂质，具体步骤是利用高频放电使N2O离化成等离子体溅射清洗硅片背面，所述的N2O流量为5slm，放电功率为3000-8000W，脉冲开关比例为1:(2-3)，持续放电时间100s-500s。
作为改进，所述的SiNx层不少于一层。
作为进一步的改进，所述的Al2O3层和SiNx层相加的总膜厚为100-220nm，折射率为1.7-2.2。
作为进一步的改进，所述Al2O3层为底层，Al2O3层的膜厚为8-30nm，折射率为1.55-1.7。
作为进一步的改进，所述SiNx层的膜厚为100-220nm，总折射率为1.7-2.2。
作为改进，所述步骤2)中采用管式PECVD制备底层Al2O3层时，采用TMA和N2O的混合气体作为气体源，二者的体积比为1:(10-20)，沉积温度为250-500℃。
作为改进，所述步骤2)中采用管式PECVD制备SiNx层时，采用SiH4和NH3的混合气体为气体源，二者的体积比为1:(4-15)，沉积温度为350-500℃。
另外，本发明还提供了一种采用上述任一项所述方法制得的PERC电池。
与现有的处理方法相比，本发明的有益结果是：
本发明通过在PERC电池的背面Si层上依次沉积Al2O3层和SiNx层，既可以降低电池片背面界面态，提高钝化效果，又可以改善背面制程过程中吸附杂质导致的EL问题，提高电池片的EL良率，从而制备出高效高良率PERC电池。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构示意图；
图中：1、背面Si层，2、Al2O3层，3、SiNx层，31、第一SiNx层，32、第二SiNx层。
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明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一种改善PERC电池背面界面态的方法，具体包括以下步骤：
1)对硅片进行前期的制绒、扩散、刻蚀和退火(热氧)工艺；
2)在背面Si层1使用管式PEVCD的等离子体清洗杂质，并依次沉积Al2O3层2和SiNx层3。
作为改进，所述步骤2)中的等离子体清洗杂质，具体步骤是利用高频放电使N2O离化成等离子体溅射清洗硅片背面，所述的N2O流量为5slm，放电功率为3000-8000W，脉冲开关比例为1:(2-3)，持续放电时间100s-500s。
作为改进，所述的SiNx层3根据需要，可选择单层或多层。
作为进一步的改进，所述的Al2O3层2和SiNx层3相加的总膜厚为100-220nm，折射率为1.7-2.2。
或作为进一步的改进，所述Al2O3层2为底层，Al2O3层2的膜厚为8-30nm，折射率为1.55-1.7。
作为进一步的改进，所述SiNx层3的膜厚为100-220nm，总折射率为1.7-2.2。
作为改进，所述步骤2)中采用管式PECVD制备底层Al2O3层2时，采用TMA和N2O的混合气体作为气体源，二者的体积比为1:(10-20)，沉积温度为250-500℃。
作为改进，所述步骤2)中采用管式PECVD制备SiNx层3时，采用SiH4和NH3的混合气体为气体源，二者的体积比为1:(4-15)，沉积温度为350-500℃。
另外，本发明还提供了一种采用上述任一项所述方法制得的PERC电池，其背面的具体结构如图1所示。
实施例1
一种改善PERC电池背面界面态的方法，具体包括以下步骤：
1).将原始硅片进行预处理，该预处理包括电池工艺中的制绒、扩散、刻蚀、退火(热氧)等工艺；
2).使用管式PECVD设备在刻蚀抛光面使用等离子体清洗表面，N2O流量为5slm，放电功率4500W，脉冲开关比例为6:12，持续放电时间300s；再于背面Si层1上镀背钝化膜层，底层为Al2O3层2，折射率为1.65，膜层厚度为10nm，制备底层Al2O3层2时，采用TMA和N2O的混合气体作为气体源，二者的体积比为1:10，沉积温度为250℃；
顶层为双层SiNx层3，第一SiNx层31，折射率为2.15，膜层厚度为20nm，第二SiNx层32，折射率为2.0，膜层厚度为90nm，制备SiNx层3时，采用SiH4和NH3的混合气体为气体源，二者的体积比为1:4，沉积温度为350℃；
3).使用PECVD设备在扩散面镀膜，背面激光刻后使用传统电池印刷工艺印刷背电极、铝背场、正栅线和正电极，并烧结。
实施例2
一种改善PERC电池背面界面态的方法，包括以下步骤：
1).将原始硅片预处理，该预处理包括电池工艺中的制绒、扩散、刻蚀、退火(热氧)等工艺；
2).使用管式PECVD设备在刻蚀抛光面使用等离子体清洗表面，N2O流量5slm，放电功率6500W，脉冲开关比例为6:18，持续放电时间500s；再镀背钝化膜层，底层为Al2O3层2，折射率为1.65，膜层厚度为12nm，沉积底层Al2O3层2时，采用TMA和N2O的混合气体作为气体源，二者的体积比为1:20，沉积温度为500℃；
顶层为双层SiNx层3，第一SiNx层31，折射率为2.15，膜层厚度为25nm，第二SiNx层32，折射率为1.9，膜层厚度为100nm，制备SiNx层3时，采用SiH4和NH3的混合气体为气体源，二者的体积比为1:15，沉积温度为500℃；
3).使用PECVD设备在扩散面镀膜，背面激光刻后使用传统电池印刷工艺印刷背电极、铝背场、正栅线和正电极，并烧结。
实施例3
一种改善PERC电池背面界面态的方法，具体包括以下步骤：
1).将原始硅片进行预处理，该预处理包括电池工艺中的制绒、扩散、刻蚀、退火(热氧)等工艺；
2).使用管式PECVD设备在刻蚀抛光面使用等离子体清洗表面，N2O流量为5slm，放电功率7500W，脉冲开关比例为6:12，持续放电时间500s；再于背面Si层1上镀背钝化膜层，底层为Al2O3层2，折射率为1.65，膜层厚度为20nm，沉积底层Al2O3层2时，采用TMA和N2O的混合气体作为气体源，二者的体积比为1:15，沉积温度为350℃；
顶层为双层SiNx层3，第一SiNx层31，折射率为2.05，膜层厚度为30nm，第二SiNx层32，折射率为2.0，膜层厚度为100nm，制备SiNx层3时，采用SiH4和NH3的混合气体为气体源，二者的体积比为1:10，沉积温度为450℃；
3).使用PECVD设备在扩散面镀膜，背面激光刻后使用传统电池印刷工艺印刷背电极、铝背场、正栅线和正电极，并烧结。
电池片经过改善方法处理后，可以有效改善PERC电池片表面界面态，提高钝化效果，又可以改善背面制程过程中吸附杂质导致的EL问题，提高电池片的EL良率，从而制备出高效高良率PERC电池。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种改善PERC电池背面界面态的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)对硅片进行前期的制绒、扩散、刻蚀和退火工艺；
2)在硅片背面使用管式PEVCD的等离子体清洗杂质，并依次沉积Al2O3层和SiNx层。
2.根据权利要求1所述的一种改善PERC电池背面界面态的方法，其特征在于，所述步骤2)中的等离子体清洗杂质，具体步骤是利用高频放电使N2O离化成等离子体溅射清洗硅片背面，所述的N2O流量为5slm，放电功率为3000-8000W，脉冲开关比例为1:(2-3)，持续放电时间100s-500s。
3.根据权利要求1所述的一种改善PERC电池背面界面态的方法，其特征在于，所述的SiNx层不少于一层。
4.根据权利要求3所述的一种改善PERC电池背面界面态的方法，其特征在于，所述的Al2O3层和SiNx层相加的总膜厚为100-220nm，折射率为1.7-2.2。
5.根据权利要求3所述的一种改善PERC电池背面界面态的方法，其特征在于，所述Al2O3层为底层，Al2O3层的膜厚为8-30nm，折射率为1.55-1.7。
6.根据权利要求5所述的一种改善PERC电池背面界面态的方法，其特征在于，所述SiNx层的膜厚为100-220nm，总折射率为1.7-2.2。
7.根据权利要求1所述的一种改善PERC电池背面界面态的方法，其特征在于，所述步骤2)中采用管式PECVD制备底层Al2O3层时，采用TMA和N2O的混合气体作为气体源，二者的体积比为1:(10-20)，沉积温度为250-500℃。
8.根据权利要求1或7所述的一种改善PERC电池背面界面态的方法，其特征在于，所述步骤2)中采用管式PECVD制备SiNx层时，采用SiH4和NH3的混合气体为气体源，二者的体积比为1:(4-15)，沉积温度为350-500℃。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述方法制得的PERC电池。
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