CN109192813A - Perc电池背面钝化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种PERC电池背面钝化工艺，在perc电池制程过程中，经制绒、扩散、洗磷，再洗磷后先在背面钝化层氧化硅，然后加上氧化铝，热处理工艺，背面氮化硅使用四层以及多层，在氧化铝钝化前加一步氧化硅钝化，可以使氧化铝厚度降低从而减少了氧化铝原料反应成本，增加了对长波的反射，提高转化效率，增加perc电池短路电流。本发明提供的一种PERC电池背面钝化工艺，与现有工艺相比，效率方面能够与现有工艺持平并有所提升，在效率方面会有0.10％提升，钝化和吸杂效果都得到提升。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池板技术领域，特别是涉及一种PERC电池背面钝化工艺。
背景技术
PERC技术，即钝化发射极背面接触，通过在太阳能电池背面形成钝化层，可大幅降低背表面电学复合速率，形成良好的内部光学背反射机制，提升电池的开路电压、短路电流，从而提升电池的转换效率。
PERC太阳能电池具有工艺简单，成本较低，且与现有电池生产线兼容性高的优点，是新开发出来的一种高效太阳能电池，得到了业界的广泛关注，有望成为未来高效太阳能电池的主流方向。
常规硅太阳能电池的生产，PERC硅太阳能电池生产步骤如下：1、提供一P型硅基板，首先进行清洗；2、在P型硅基板上采用三氯氧化磷(POCl3)液态源扩散法来形成反向导电型的N型扩散层(N型发射极)；3、在形成扩散层之后，用氢氟酸进行蚀刻，去除扩散产生的硅片截面边缘的PN结；4、在正面N型扩散层上淀积SiNx，形成介电层，在背面淀积AlOX/SiNx，形成钝化层；5、在PERC硅太阳能电池背面上的钝化层进行激光开窗；6、在电池正面上的介电层上进行丝网印刷，并干燥正面银浆，形成正面电极，在P型基板背面穿孔的钝化层上进行丝网印刷，并干燥背面银浆，形成背面电极；7、共烧，使电极充分干燥，同时形成良好电接触。
PERC太阳能电池的核心是在硅片的背光面镀一层氧化铝薄膜覆盖，以对硅钝化，氧化铝的表面钝化受化学钝化和场效应钝化控制，氧化铝的化学钝化效应是氢钝化，不同条件下制备出来的氧化铝具有不同的氢含量，而氢是能够与硅片内部缺陷和晶界处的悬挂键结合，减少复合中心，从而实现钝化效果的重要因子，氢存在于薄膜的-OH基团或—CHx中。氧化铝与硅接触面具有高的固定负电荷密度，Qf约为1012-1013cm-2，通过屏蔽P型硅表面的少数载流子而表现出良好的场效应钝化。氧化铝膜层中的负电荷与P型硅基体中的少数载流子(电子)相互排斥，从而阻挡其与硅片表面的复合中心结合，降低了表面复合速率。
然而，P型电池背镀化，氧化铝采取原子层生长技术，速率较慢，耗时较长，容易增加反应成本，而且目前背钝化工艺对长波反射较低，短路电流较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种PERC电池背面钝化工艺。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种PERC电池背面钝化工艺，包括以下步骤：
a、第一层镀氧化硅层：将进行洗磷后抛光的硅片放入石墨舟进入管式PECVD镀膜设备，炉内温度稳定在450±50℃，向炉内通入SiH4与N2O，并开放射频功率，完成硅片表面第一层镀膜；
b、第二层镀氧化铝层：将硅片放入原子沉积腔，通入三甲基铝和水蒸汽，在温度200±30℃，进行原子沉积，完成硅片表面第二层镀膜；
c、退火热处理工艺：将硅片放入600±50℃炉管设备中，对硅片进行热处理退火，工艺时间为600±50s；
d、第三层镀氮化硅层：炉内温度稳定在420±50℃，向炉内通入SiH4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
e、第四层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
f、第五层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
g、第六层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
h、抽真空：镀膜完成后，对炉内进行抽真空，抽真空的时间控制在1min内，使炉内的压强为零；
i、出炉：打开炉门，承载石墨舟托以600±5mm/min的速度从炉内退出，在出炉过程中向炉内通入氮气，氮气流量为10000±1000sccm。
进一步，步骤a中，SiH4流量为1000±300sccm，N2O流量为3000±500sccm，射频功率为8.5±1KW，射频开放次数60±10，压强维持在1600±300mtorr，镀膜时间为100±50s。
进一步，步骤b中，三甲基铝流量为400±50sccm，H2O流量为300±50sccm，压强维持在10±3mbar，镀膜时间为300±50s。
进一步，步骤d中，SiH4流量为1000±300sccm，NH3流量为1000±500sccm，射频功率为8.5±1KW，射频开放次数60±10，压强维持在1600±300mtorr，镀膜时间为100±50s。
进一步，步骤e中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为3000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为300±100s。
进一步，步骤f中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为5000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为500±100s。
进一步，步骤g中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为7000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为700±100s。
本发明的有益效果是：开始用氧化硅进行了钝化，使得氧化铝的厚度可以减少，降低成本的使用，同时背钝化通过氮化硅不同厚度以及不同折射率增加了对长波的光的反射率，提高光的转化效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明背面钝化层介质膜层结构示意图。
图中：1、第一层氧化硅层，2、第二层氧化铝层，3、第三层氮化硅层，4、第四层氮化硅层，5、第五层氮化硅层，6、第六层氮化硅层。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明的一种PERC电池背面钝化工艺，包括以下步骤：
a、第一层镀氧化硅层：将进行洗磷后抛光的硅片放入石墨舟进入管式PECVD镀膜设备，炉内温度稳定在450±50℃，向炉内通入SiH4与N2O，并开放射频功率，完成硅片表面第一层镀膜；
b、第二层镀氧化铝层：将硅片放入原子沉积腔，通入三甲基铝和水蒸汽，在温度200±30℃，进行原子沉积，完成硅片表面第二层镀膜；
c、退火热处理工艺：将硅片放入600±50℃炉管设备中，对硅片进行热处理退火，工艺时间为600±50s；
d、第三层镀氮化硅层：炉内温度稳定在420±50℃，向炉内通入SiH4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
e、第四层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
f、第五层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
g、第六层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
h、抽真空：镀膜完成后，对炉内进行抽真空，抽真空的时间控制在1min内，使炉内的压强为零；
i、出炉：打开炉门，承载石墨舟托以600±5mm/min的速度从炉内退出，在出炉过程中向炉内通入氮气，氮气流量为10000±1000sccm。
步骤a中，SiH4流量为1000±300sccm，N2O流量为3000±500sccm，射频功率为8.5±1KW，射频开放次数60±10，压强维持在1600±300mtorr，镀膜时间为100±50s。
步骤b中，三甲基铝流量为400±50sccm，H2O流量为300±50sccm，压强维持在10±3mbar，镀膜时间为300±50s。
步骤d中，SiH4流量为1000±300sccm，NH3流量为1000±500sccm，射频功率为8.5±1KW，射频开放次数60±10，压强维持在1600±300mtorr，镀膜时间为100±50s。
步骤e中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为3000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为300±100s。
步骤f中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为5000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为500±100s。
步骤g中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为7000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为700±100s。
背面钝化层介质膜层结构如图(1)所示，背面钝化层介质膜层结构包括第一层氧化硅层1厚度5±3nm，折射率1.45±0.05，第二层氧化铝层2厚度5±3nm，折射率1.70±0.1，第三层氮化硅层3厚度10±5nm，折射率2.60±0.1，第四层氮化硅层4厚度30±5nm，折射率2.20±0.1，第五层氮化硅层5厚度50±5nm，折射率2.0±0.1，第六层氮化硅层6厚度70±5nm，折射率1.9±0.1。
氧化铝成本高，用氧化硅可以降低成本，开始用氧化硅进行了钝化，使得氧化铝的厚度可以减少，降低成本的使用，同时也有较好的钝化效果，因为太阳光的长波(波长>760nm)穿透力强，在长波段吸收利用率较少，背钝化通过氮化硅不同厚度以及不同折射率增加了对长波的光的反射率，增加对长波的反射吸收，提高电池片对长波段的转化效率。
硅片背面钝化正常工艺与实验工艺效率对比如下表1：
表1：
| 实验组 | Pmpp | Uoc | Isc | Rs | Rsh | FF | NCell | 数量 |
| (正常工艺) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1200 |
| (实验工艺) | 0.014 | 0.65 | 0.025 | 0.017 | 0.927 | 0.00％ | 0.10％ | 1200 |
其中：Pmpp表示功率；Uoc表示开路电压；Isc表示短路电流；Rs表示串阻；Rsh表示并阻；FF表示填充因子；NCell(Eff)表示光电转换效率；表格中的数据指实验工艺数据减掉正常工艺数据的差值
从表1中实验结果可看出，效率方面能够与现有工艺持平并有所提升，在效率方面会有0.10％提升，钝化和吸杂效果都得到提升。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种PERC电池背面钝化工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a、第一层镀氧化硅层：将进行洗磷后抛光的硅片放入石墨舟进入管式PECVD镀膜设备，炉内温度稳定在450±50℃，向炉内通入SiH4与N2O，并开放射频功率，完成硅片表面第一层镀膜；
b、第二层镀氧化铝层：将硅片放入原子沉积腔，通入三甲基铝和水蒸汽，在温度200±30℃，进行原子沉积，完成硅片表面第二层镀膜；
c、退火热处理工艺：将硅片放入600±50℃炉管设备中，对硅片进行热处理退火，工艺时间为600±50s；
d、第三层镀氮化硅层：炉内温度稳定在420±50℃，向炉内通入SiH4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
e、第四层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
f、第五层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
g、第六层镀氮化硅层：炉内温度在420±50℃向炉内通入SiN4与NH3，并开放射频功率，完成镀膜；
h、抽真空：镀膜完成后，对炉内进行抽真空，抽真空的时间控制在1min内，使炉内的压强为零；
i、出炉：打开炉门，承载石墨舟托以600±5mm/min的速度从炉内退出，在出炉过程中向炉内通入氮气，氮气流量为10000±1000sccm。
2.如权利要求1所述的PERC电池背面钝化工艺，其特征在于：步骤a中，SiH4流量为1000±300sccm，N2O流量为3000±500sccm，射频功率为8.5±1KW，射频开放次数60±10，压强维持在1600±300mtorr，镀膜时间为100±50s。
3.如权利要求1所述的PERC电池背面钝化工艺，其特征在于：步骤b中，三甲基铝流量为400±50sccm，H2O流量为300±50sccm，压强维持在10±3mbar，镀膜时间为300±50s。
4.如权利要求1所述的PERC电池背面钝化工艺，其特征在于：步骤d中，SiH4流量为1000±300sccm，NH3流量为1000±500sccm，射频功率为8.5±1KW，射频开放次数60±10，压强维持在1600±300mtorr，镀膜时间为100±50s。
5.如权利要求1所述的PERC电池背面钝化工艺，其特征在于：步骤e中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为3000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为300±100s。
6.如权利要求1所述的PERC电池背面钝化工艺，其特征在于：步骤f中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为5000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为500±100s。
7.如权利要求1所述的PERC电池背面钝化工艺，其特征在于：步骤g中，SiH4流量为1000±50sccm，NH3流量为7000±200sccm，射频开放次数60±10，压强维持在1600±400mtorr，镀膜时间为700±100s。
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