CN108987490B - 太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，利用制备太阳能电池过程中的PECVD工艺来对硅片表面进行清洁，通过提高硅减反射膜之前的预热温度，以使硅片的受光面的表层的有机物挥发；并且通过控制氨气与硅烷的流量比，使得沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比为3.5:1‑4.5:1，且沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比低于该比例值。该方法使氨气过量，过量的氨气在PECVD腔室中被分解为离子团，进而与硅片表层进行反应，去除硅片表面的沾污成分，降低了底层氮化硅减反射膜层与湿法刻蚀后不同膜层的界面态。进而改善表面脏污、有机物的处理效果，达到烧结后外观提升的作用。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池的制备工艺技术领域，尤其涉及一种太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法。
背景技术
光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。
在太阳能电池大规模生产中，常采用在硅片表面清洁提升表层的质量、进而提升表层镀膜后外观膜层的镀膜质量，提升电池片的外观质量。常见的湿法刻蚀后硅片表面清洁主要有紫外UV灯、双氧水超声波清洁等，但此类方式都会额外增加的一些工艺路径，或是增加成本投入。
发明内容
本发明提出了一种太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，以在不新增工艺步骤的基础上有效地对湿法刻蚀后硅片表面脏污及有机物进行清洁处理。
为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，该方法利用在板式PECVD沉积多层氮化硅减反射膜的过程中对硅片的受光面的表层进行清洁处理，该方法具体包括：
在沉积第一层氮化硅减反射膜之前对PECVD的沉积腔体进行抽真空并预热，预热温度为450-600℃，预热时间为30S以上，以使硅片的受光面的表层的有机物挥发；
通入氨气和硅烷的混合气体，在硅片的受光面上依次沉积若干层氮化硅减反射膜，其中沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比为：3.5:1-4.5:1，且沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比低于沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比。
在本发明的一个实施例中，沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气的流量为1470sccm-2700sccm，通入的硅烷的流量为420sccm-600sccm；或者通入的氨气的流量为525sccm-810sccm，通入的硅烷的流量为150sccm-180sccm。
在本发明的一个实施例中，沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量在沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量的基础上降低，且硅烷流量的降低比例比氨气流量的降低比例偏高5％-15％。
在本发明的一个实施例中，每层氮化硅减反射膜的厚度在65nm-120nm之间。
在本发明的一个实施例中，在沉积第一层氮化硅减反射膜之前，硅片已经依次进行了制绒、扩散、刻蚀、氧化处理。
在本发明的一个实施例中，在沉积完所有层的氮化硅减反射膜之后，还包括依次进行冷却、出料、丝网印刷电极、电性能测试工序。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，存在以下的优点和积极效果：
本发明提供的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，利用制备太阳能电池过程中的PECVD工艺来对硅片表面进行清洁，具体地，通过把沉积氮化硅减反射膜之前的预热温度设置在450-600℃，预热时间为30S以上，以使硅片的受光面的表层的有机物挥发；并且通过控制氨气与硅烷的流量比，使得沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比为：3.5:1-4.5:1，且沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比低于沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比。由于在沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中提高通入的氨气的流量，使得在过量的氨气的基础上，过量的氨气在PECVD腔室中被分解为离子团，进而与硅片表层进行反应，去除硅片表面的沾污成分，降低了底层氮化硅减反射膜层与湿法刻蚀后不同膜层的界面态。进而改善表面脏污、有机物的处理效果，达到烧结后外观提升的作用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在提出本发明之前，在太阳能电池制备技术中，常规的制备多层氮化硅减反射膜的过程中，通常制备第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气与硅烷的比例要低于沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气与硅烷的比例，这是为了提高第一层氮化硅减反射膜的钝化效果。
本申请克服了现有技术的技术偏见，在现有技术的基础上反其道而行之，利用制备多层氮化硅减反射膜的过程中，提高第一层氮化硅减反射膜制备过程中的氨气与硅烷的比例，通入过量的氨气在PECVD的腔室内被分解为离子团，进而与硅片表层的有机分子进行反应，去除硅片表面的沾污成分，降低了底层氮化硅减反射膜层与湿法刻蚀后不同膜层的界面态。进而改善表面脏污、有机物的处理效果，达到烧结后外观提升的作用。这是因为氨气过量情况下更能产生高能N、NH2 +等活性粒子、离子基团，破坏有机基团的C-C,C-H等化学键，结果使C、H分解氧化。
然而，申请人在实验过程中通过大量实验及比对分析，发现若氨气与硅烷的比例太高，则会影响第一层氮化硅减反射膜的少子寿命，从而影响最终制备的太阳能电池的转化效率。为了解决这一问题，申请人通过理论分析及实验研究，得到了当氨气和硅烷的流量比在3.5:1-4.5:1的范围内时，对少子寿命的影响基本可以忽略不计，从而不会削弱最终制得的太阳能电池的转换效率
因Si含量过低或过高，都不利于获得稳定的钝化效果，只有Si含量适中的薄膜才具有更为稳定的钝化效果。这也就要求硅烷氨气的流量比值要在一定的合理范围内。只有采用合适的硅烷氨气比，SiNx:H薄膜的Si含量和折射率才不会过低或过高，薄膜钝化后的少子寿命及薄膜才具有更为稳定的钝化效果。不同得氨气和硅烷的流量比下的少子的寿命的测量值如下：
氨气、硅烷流量比：3.4:1、3.8:1、4.3:1、4.9:1、5.4:1
中心少子寿命：3.65、3.84、3.68、3.45、3.40
以下对本发明进行具体陈述。请参考图1，如图1所示，本发明实施例提供的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，该方法利用在板式PECVD沉积多层氮化硅减反射膜的过程中对硅片的受光面的表层进行清洁处理，该方法具体包括：
在沉积第一层氮化硅减反射膜之前对PECVD的沉积腔体进行抽真空并预热，预热温度为450-600℃，预热时间为30S以上，以使硅片的受光面的表层的有机物挥发；而常规的利用板式PECVD沉积多层氮化硅减反射膜的过程，其预热的温度在450℃以下，通常在300-450℃之间，未达到常见的有机物的挥发温度。
通入氨气和硅烷的混合气体，在硅片的受光面上依次沉积若干层氮化硅减反射膜，其中沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比为：3.5:1-4.5:1，且沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比低于沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比。
本发明提供的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，利用制备太阳能电池过程中的PECVD工艺来对硅片表面进行清洁，具体地，通过把沉积氮化硅减反射膜之前的预热温度设置在450-600℃，预热时间为30S以上，以使硅片的受光面的表层的有机物挥发；并且通过控制氨气与硅烷的流量比，使得沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比为：3.5:1-4.5:1，且沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比低于沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比。由于在沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中提高通入的氨气的流量，使得在过量的氨气的基础上，过量的氨气在PECVD腔室中被分解为离子团，进而与硅片表层进行反应，去除硅片表面的沾污成分，降低了底层氮化硅减反射膜层与湿法刻蚀后不同膜层的界面态。进而改善表面脏污、有机物的处理效果，达到烧结后外观提升的作用。
其中，沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气的流量为1470sccm-2700sccm，通入的硅烷的流量为420sccm-600sccm；或者通入的氨气的流量为525sccm-810sccm，通入的硅烷的流量为150sccm-180sccm。
沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量在沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量的基础上降低，且硅烷流量的降低比例比氨气流量的降低比例偏高5％-15％。
其中，每层氮化硅减反射膜的厚度在65nm-120nm之间。
其中，在沉积第一层氮化硅减反射膜之前，硅片已经依次进行了制绒、扩散、刻蚀、氧化处理。在沉积完所有层的氮化硅减反射膜之后，还包括依次进行冷却、出料、丝网印刷电极、电性能测试工序。
以下通过具体实施例来进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，对湿法刻蚀后表面沾污、有机物进行清洁，包括以下步骤：
(1)选取156.75mm×156.75mm晶体硅片，对其经过制绒、扩散、湿法刻蚀、PID工艺后，装入板式微波法镀膜PECVD中。
(2)设置PECVD预热腔体的温度至480℃，预热时间45s，进入加热反应腔体，设置加热工艺腔体的温度至450℃，通入SiH4和NH3混合气体，沉积第一层氮化硅减反射膜的NH3和SiH4的初始体积比为4.0:1，SiH4的初始流量为450sccm，NH3的初始流量为1800sccm。
(3)减小NH3和SiH4的流量比例，沉积后续层氮化硅减反射膜。
(4)通过丝网印刷烧结工艺制备获得太阳能电池片。
对比例1
常规的利用PECVD制备多层氮化硅减反射膜的工艺包括以下步骤：
(1)选取156.75mm×156.75mm晶体硅片，对其经过制绒、扩散、湿法刻蚀、PID工艺后，装入板式微波法镀膜PECVD中。
(2)设置PECVD预热腔体的温度至350℃，预热时间45s，进入加热反应腔体，设置加热工艺腔体的温度至350℃，通入SiH4和NH3混合气体，沉积第一层氮化硅减反射膜的NH3和SiH4的初始体积比为3.0:1，SiH4的初始流量为550sccm，NH3的初始流量为1650sccm。
(3)降低NH3和SiH4的流量比例，沉积后续层氮化硅减反射膜。
(4)通过丝网印刷烧结工艺制备获得太阳能电池片。
通过对实施例1和对比例1的多层氮化硅减反射膜的折射率进行测试，发现实施例1中的第一层氮化硅减反射膜的折射率比其它层氮化硅减反射膜的折射率低，而对比例1中的第一层氮化硅减反射膜的折射率比其它层氮化硅减反射膜的折射率高。通过测试最终制得的太阳能电池的少子寿命后发现，实施例1与对比例1中的少子的寿命基本一致，具体请参见表1。申请人分析如下：
由于实施例1中的第一层氮化硅减反射膜的折射率比其它层氮化硅减反射膜的折射率低，从而降低了第一层氮化硅减反射膜的消光系数，由于消光系数降低，因而光吸收的效率提高，且对少子的寿命影响忽略，适当提高太阳能电池的转换效率。
表1
通过现场将对比例1与实施例1获得的烧结后太阳能电池片外观质量对比，发现对比例1的太阳能电池的表面明显泛白(表明存在有机物及污染物残留)，而实施例1中的太阳能电池的表面颜色均匀，外观质量较高。且由于实施例1中的硅烷的使用量相比对比例1适当降低，适当节约了成本。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (5)
1.一种太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，其特征在于，该方法利用在板式PECVD沉积多层氮化硅减反射膜的过程中对硅片的受光面的表层进行清洁处理，该方法具体包括：
在沉积第一层氮化硅减反射膜之前对PECVD的沉积腔体进行抽真空并预热，预热温度为450-600℃，预热时间为30S以上，以使硅片的受光面的表层的有机物挥发；
通入氨气和硅烷的混合气体，在硅片的受光面上依次沉积若干层氮化硅减反射膜，其中沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比为：3.5∶1-3.8∶1，且沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比低于沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量比；
沉积后续层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量在沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气和硅烷的流量的基础上降低，且硅烷流量的降低比例比氨气流量的降低比例偏高5％-15％。
2.如权利要求1所述的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，其特征在于，沉积第一层氮化硅减反射膜的过程中通入的氨气的流量为1470sccm-2700sccm，通入的硅烷的流量为420sccm-600sccm；或者通入的氨气的流量为525sccm-810sccm，通入的硅烷的流量为150sccm-180sccm。
3.如权利要求1所述的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，其特征在于，每层氮化硅减反射膜的厚度在65nm-120nm之间。
4.如权利要求1所述的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，其特征在于，在沉积第一层氮化硅减反射膜之前，硅片已经依次进行了制绒、扩散、刻蚀、氧化处理。
5.如权利要求4所述的太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法，其特征在于，在沉积完所有层的氮化硅减反射膜之后，还包括依次进行冷却、出料、丝网印刷电极、电性能测试工序。
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