CN109742195A - 一种改善多晶rie黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，干法黑硅电池片镀膜时要求石墨舟的饱和性低于常规电池片镀膜所使用的石墨舟，无需对反应离子刻蚀工艺和PECVD镀膜工艺进行更改，只需通过调试石墨舟饱和工艺的温度，镀膜步的时间、气体流量及射频辉光功率来降低石墨舟的饱和性，且此饱和工艺时间与原饱和工艺比时间大大缩短，气体流量也相对减少，这均可提高产能降低生产成本，增加黑硅电池片边缘石墨舟舟片吸收氮化硅能力，解决干法黑硅电池片边缘发白。
Description
技术领域
本发明属于太阳能多晶电池片领域，具体涉及一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺。
背景技术
黑硅太阳能电池由于其卓越的减反射性能而广泛受关注，制备黑硅太阳能电池的方法也随之发展，其中包括反应离子刻蚀、等离子体浸没离子注入刻蚀、金属纳米粒子催化刻蚀及激光刻蚀，目前反应离子刻蚀(干法黑硅，RIE)和金属纳米粒子催化刻蚀(湿法黑硅，MCCE)是量产黑硅的主要制备方法，且反应离子刻蚀匹配钝化工艺可使电池片的转换效率提高0.6-0.7％，较高的转换效率可提高多晶市场的竞争力，但反应离子刻蚀在反应过程中容易造成电池片边缘过刻，致使PECVD工序镀膜后边缘颜色变白，组件后存在边缘色差。
太阳能电池对人们而言已不再陌生，提高太阳能转换效率是人们一直追求的目标，在众多提高太阳能电池转换效率的手段中，多晶黑硅技术应运而生，其中反应离子刻蚀匹配钝化工艺可使电池片的转换效率提高0.6-0.7％，同时制备出黑硅电池片的外观也至关重要，反应离子刻蚀工艺导致电池片边缘过刻，制备出电池片边缘偏白，目前改善这一现象可以通过改善反应离子刻蚀和PECVD镀膜等工序，反应离子刻蚀的改善主要通过改善载板的间距、材质、反应条件等多种因素，但是改造过程复杂且效果不明显。黑硅电池片边缘发白主要是边缘绒面偏大，氮化硅膜厚，所以减少边缘膜厚是解决此问题的关键，通过减低石墨舟的饱和性，增加电池片边缘处石墨舟吸收氮化硅能力，可解决此问题，同时可降低石墨舟的饱和时间，增加产能，减少气体用量，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有干法黑硅电池片边缘发白的缺陷而提供一种增加黑硅电池片边缘石墨舟舟片吸收氮化硅能力，解决干法黑硅电池片边缘发白的可改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，所述工艺包括以下步骤：
(1)进舟步，将酸溶液洗后的石墨舟，进行烘干，烘干后送入管式PECVD炉管内进行石墨舟饱和工艺；
(2)炉门关闭后，将炉口至炉尾的温度升高，压力维持在0-500mTorr；
(3)预清洗步时间为100-200s，保持步骤(2)的温度，通入氮气，炉管内压力控制在1000-2000mTorr；
(4)抽真空步时间维持20-60s，保持步骤(2)的温度，压力抽到0mTorr；
(5)检漏步时间维持10-40s，压力恢复至10000mTorr，同时升温，以确保炉管的密封性；
(6)抽真空步时间维持20-60s，保持步骤(5)的温度，压力抽至0mTorr；
(7)预镀膜时间维持在50-200s，保持步骤(5)的温度，通入氨气，压力控制在1000-2000mTorr；
(8)镀膜时间为0-9000s，保持步骤(5)的温度，通入硅烷，氨气，压力控制在1000-2000mTorr；
(9)抽真空步，时间维持在20-80s，降温，压力抽至0mTorr；
(10)清洗步时间20-80s，保持步骤(9)的温度，通入氮气，压力控制在0mTorr；
(11)充氮回压步，时间维持在60-120s，保持步骤(9)的温度，通入氮气，压力回复至10000mTorr；
(12)出舟步，时间为160-200s，保持步骤(9)的温度，通入氮气，压力为10000mTorr。
本发明的工艺特点是：干法黑硅电池片镀膜时要求石墨舟的饱和性低于常规电池片镀膜所使用的石墨舟，通过调试石墨舟饱和工艺的温度，镀膜步的时间、气体流量及射频辉光功率来降低石墨舟的饱和性，增加黑硅电池片边缘石墨舟舟片吸收氮化硅能力，解决干法黑硅电池片边缘发白。
作为优选，步骤(2)中将炉口至炉尾的温度升至400-500℃，升温时间为100-1500s。
作为优选，步骤(3)中氮气通入2000-8000sccm，射频辉光的射频功率为2000-4000W，占空比为3∶36。
作为优选，步骤(5)中温度从400-500℃升至450-550℃。
作为优选，步骤(7)中氮气通入4000-8000sccm，射频辉光的射频功率为2000-4000W，占空比为3∶30。
作为优选，步骤(8)中通入硅烷300-900sccm，氮气4000-8000sccm，射频辉光的射频功率为2000-4000W，占空比为3：30。
作为优选，步骤(9)中温度从450-550℃降至350-500℃。
作为优选，步骤(10)通入氮气5000-10000sccm。
作为优选，步骤(11)通入氮气2000-6000sccm。
作为优选，步骤(10)通入氮气2000-6000sccm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
干法黑硅电池片边缘发白无需对反应离子刻蚀工艺和PECVD镀膜工艺进行更改，只需通过更改石墨舟饱和工艺，且此饱和工艺时间与原饱和工艺比时间大大缩短，气体流量也相对减少，这均可提高产能降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1，2，3中电池镀膜后对比图。
图2是本发明实施例1，2，3电池片组件后对比图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的解释：
实施例1
一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，所述工艺包括以下步骤：(1)、进舟步，将酸溶液洗后的石墨舟，进行烘干，烘干后送入管式PECVD炉管内进行石墨舟饱和工艺；
(2)、炉门关闭后，将炉口至炉尾的温度升至400℃，升温时间为600s，压力维持在300mTorr，可将石墨舟上残留的酸液进一步烘干，排净；
(3)、预清洗步时间为100s，温度维持在400℃，通入氮气4000sccm，炉管内压力控制在1300mTorr，射频辉光的射频功率为3000W，占空比为3∶36；
(4)、抽真空步时间维持30s，温度保持在400℃，压力抽到0mTorr；
(5)、检漏步时间维持20s，压力恢复至10000mTorr，同时温度从400℃升至450℃，以确保炉管的密封性；
(6)、抽真空步时间维持30s，温度保持在450℃，压力抽至0mTorr；
(7)、预镀膜时间维持在100s，温度维持在450℃，通入氨气5000sccm，压力控制在1500mTorr，射频辉光的射频功率为3200W，占空比为3：30；
(8)、镀膜时间为7200s，温度保持在450℃，通入硅烷600sccm，氨气5000sccm，压力控制在1200mTorr，射频辉光的射频功率为3200W，占空比为3：30；
(9)、抽真空步，时间维持在40s，温度从450℃降至400℃，压力抽至0mTorr；
(10)、清洗步时间40s，温度维持在400℃，通入氮气5000sccm，压力控制在0mTorr；
(11)、充氮回压步，时间维持在100s，温度维持在400℃，通入氮气5000sccm，压力回复至10000mTorr；
(12)、出舟步，时间为180s，温度维持在400℃，通入氮气3000sccm，压力为10000mTorr。
实施例2
一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，所述工艺包括以下步骤：(1)、进舟步，将酸溶液洗后的石墨舟，进行烘干，烘干后送入管式PECVD炉管内进行石墨舟饱和工艺；
(2)、炉门关闭后，将炉口至炉尾的温度升至450℃，升温时间为800s，压力维持在300mTorr，可将石墨舟上残留的酸液进一步烘干，排净；
(3)、预清洗步时间为150s，温度维持在450℃，通入氮气5000sccm，炉管内压力控制在1500mTorr，射频辉光的射频功率为3200W，占空比为3∶36；
(4)、抽真空步时间维持40s，温度保持在450℃，压力抽到0mTorr；
(5)、检漏步时间维持30s，压力恢复至10000mTorr，同时温度从450℃升至500℃，以确保炉管的密封性；
(6)、抽真空步时间维持40s，温度保持在500℃，压力抽至0mTorr；
(7)、预镀膜时间维持在150s，温度维持在500℃，通入氨气6000sccm，压力控制在1600mTorr，射频辉光的射频功率为3400W，占空比为3∶30；
(8)、镀膜时间为5400s，温度保持在500℃，通入硅烷400sccm，氨气3000sccm，压力控制在1500mTorr，射频辉光的射频功率为3500W，占空比为3∶30；
(9)、抽真空步，时间维持在40s，温度从500℃降至450℃，压力抽至0mTorr；
(10)、清洗步时间60s，温度维持在450℃，通入氮气6000sccm，压力控制在0mTorr；
(11)、充氮回压步，时间维持在100s，温度维持在450℃，通入氮气5000sccm，压力回复至10000mTorr；
(12)、出舟步，时间为180s，温度维持在450℃，通入氮气4000sccm，压力为10000mTorr。
实施例3
一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，所述工艺包括以下步骤：(1)、进舟步，将酸溶液洗后的石墨舟，进行烘干，烘干后送入管式PECVD炉管内进行石墨舟饱和工艺；
(2)、炉门关闭后，将炉口至炉尾的温度升至500℃，升温时间为1000s，压力维持在300mTorr，可将石墨舟上残留的酸液进一步烘干，排净；
(3)、预清洗步时间为200s，温度维持在500℃，通入氮气6000sccm，炉管内压力控制在1600mTorr，射频辉光的射频功率为3400W，占空比为3∶36；
(4)、抽真空步时间维持50s，温度保持在500℃，压力抽到0mTorr；
(5)、检漏步时间维持40s，压力恢复至10000mTorr，同时温度从500℃升至550℃，以确保炉管的密封性；
(6)、抽真空步时间维持50s，温度保持在550℃，压力抽至0mTorr；
(7)、预镀膜时间维持在200s，温度维持在550℃，通入氨气7000sccm，压力控制在1700mTorr，射频辉光的射频功率为3600W，占空比为3∶30；
(8)、镀膜时间为3600s，温度保持在550℃，通入硅烷300sccm，氨气3000sccm，压力控制在1600mTorr，射频辉光的射频功率为3600W，占空比为3∶30；
(9)、抽真空步，时间维持在40s，温度从550℃降至500℃，压力抽至0mTorr；
(10)、清洗步时间70s，温度维持在500℃，通入氮气7000sccm，压力控制在0mTorr；
(11)、充氮回压步，时间维持在100s，温度维持在500℃，通入氮气5000sccm，压力回复至10000mTorr；
(12)、出舟步，时间为180s，温度维持在500℃，通入氮气5000sccm，压力为10000mTorr。
参见图1与图2，根据镀膜后颜色和组件颜色对比可知，实施例3是最佳方案，与实施例1相比，镀舟时间减少3600s，气体用量硅烷减少50％，氨气减少40％，可提高产能降低生产成本。
实施例4
一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，所述工艺包括以下步骤：(1)、进舟步，将酸溶液洗后的石墨舟，进行烘干，烘干后送入管式PECVD炉管内进行石墨舟饱和工艺；
(2)、炉门关闭后，将炉口至炉尾的温度升至500℃，升温时间为100s，压力维持在0mTorr，可将石墨舟上残留的酸液进一步烘干，排净；
(3)、预清洗步时间为200s，温度维持在500℃，通入氮气2000sccm，炉管内压力控制在1000mTorr，射频辉光的射频功率为2000W，占空比为3∶36；
(4)、抽真空步时间维持60s，温度保持在500℃，压力抽到0mTorr；
(5)、检漏步时间维持40s，压力恢复至10000mTorr，同时温度从500℃升至550℃，以确保炉管的密封性；
(6)、抽真空步时间维持20s，温度保持在550℃，压力抽至0mTorr；
(7)、预镀膜时间维持在200s，温度维持在550℃，通入氨气4000sccm，压力控制在1000mTorr，射频辉光的射频功率为2000W，占空比为3∶30；
(8)、镀膜时间为9000s，温度保持在550℃，通入硅烷300sccm，氨气4000sccm，压力控制在1000mTorr，射频辉光的射频功率为2000W，占空比为3∶30；
(9)、抽真空步，时间维持在20s，温度从550℃降至500℃，压力抽至0mTorr；
(10)、清洗步时间20s，温度维持在500℃，通入氮气5000sccm，压力控制在0mTorr；
(11)、充氮回压步，时间维持在60s，温度维持在500℃，通入氮气2000sccm，压力回复至10000mTorr；
(12)、出舟步，时间为160s，温度维持在500℃，通入氮气2000sccm，压力为10000mTorr。
实施例5
一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，所述工艺包括以下步骤：(1)、进舟步，将酸溶液洗后的石墨舟，进行烘干，烘干后送入管式PECVD炉管内进行石墨舟饱和工艺；
(2)、炉门关闭后，将炉口至炉尾的温度升至500℃，升温时间为100s，压力维持在0mTorr，可将石墨舟上残留的酸液进一步烘干，排净；
(3)、预清洗步时间为200s，温度维持在500℃，通入氮气8000sccm，炉管内压力控制在1500mTorr，射频辉光的射频功率为4000W，占空比为3∶36；
(4)、抽真空步时间维持20s，温度保持在500℃，压力抽到0mTorr；
(5)、检漏步时间维持10s，压力恢复至10000mTorr，同时温度从500℃升至550℃，以确保炉管的密封性；
(6)、抽真空步时间维持60s，温度保持在550℃，压力抽至0mTorr；
(7)、预镀膜时间维持在50s，温度维持在550℃，通入氨气8000sccm，压力控制在2000mTorr，射频辉光的射频功率为4000W，占空比为3∶30；
(8)、镀膜时间为3600s，温度保持在550℃，通入硅烷900sccm，氨气8000sccm，压力控制在2000mTorr，射频辉光的射频功率为4000W，占空比为3∶30；
(9)、抽真空步，时间维持在80s，温度从550℃降至500℃，压力抽至0mTorr；
(10)、清洗步时间80s，温度维持在500℃，通入氮气10000sccm，压力控制在0mTorr；
(11)、充氮回压步，时间维持在120s，温度维持在500℃，通入氮气6000sccm，压力回复至10000mTorr；
(12)、出舟步，时间为200s，温度维持在500℃，通入氮气6000sccm，压力为10000mTorr。
Claims (10)
1.一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
(1)进舟步，将酸溶液洗后的石墨舟，进行烘干，烘干后送入管式PECVD炉管内进行石墨舟饱和工艺；
(2)炉门关闭后，将炉口至炉尾的温度升高，压力维持在0-500mTorr；
(3)预清洗步时间为100-200s，保持步骤(2)的温度，通入氮气，炉管内压力控制在1000-2000mTorr；
(4)抽真空步时间维持20-60s，保持步骤(2)的温度，压力抽到0mTorr；
(5)检漏步时间维持10-40s，压力恢复至10000mTorr，同时升温，以确保炉管的密封性；
(6)抽真空步时间维持20-60s，保持步骤(5)的温度，压力抽至0mTorr；
(7)预镀膜时间维持在50-200s，保持步骤(5)的温度，通入氨气，压力控制在1000-2000mTorr；
(8)镀膜时间为0-9000s，保持步骤(5)的温度，通入硅烷，氨气，压力控制在1000-2000mTorr；
(9)抽真空步，时间维持在20-80s，降温，压力抽至0mTorr；
(10)清洗步时间20-80s，保持步骤(9)的温度，通入氮气，压力控制在0mTorr；
(11)充氮回压步，时间维持在60-120s，保持步骤(9)的温度，通入氮气，压力回复至10000mTorr；
(12)出舟步，时间为160-200s，保持步骤(9)的温度，通入氮气，压力为10000mTorr。
2.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(2)中将炉口至炉尾的温度升至400-500℃，升温时间为100-1500s。
3.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(3)中氮气通入2000-8000sccm，射频辉光的射频功率为2000-4000W，占空比为3∶36。
4.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(5)中温度从400-500℃升至450-550℃。
5.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(7)中氮气通入4000-8000sccm，射频辉光的射频功率为2000-4000W，占空比为3∶30。
6.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(8)中通入硅烷300-900sccm，氮气4000-8000sccm，射频辉光的射频功率为2000-4000W，占空比为3∶30。
7.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(9)中温度从450-550℃降至350-500℃。
8.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(10)通入氮气5000-10000sccm。
9.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(11)通入氮气2000-6000sccm。
10.根据权利要求1所述的一种改善多晶RIE黑硅电池边缘发白石墨舟饱和工艺，其特征在于，步骤(10)通入氮气2000-6000sccm。
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Denomination of invention: A Process for Improving Edge Whitening and Graphite Boat Saturation of Polycrystalline RIE Black Silicon Batteries Effective date of registration: 20230522 Granted publication date: 20211022 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd. Registration number: Y2023330000949 |