CN110299420B - 晶硅太阳能电池的减反射膜沉积方法 - Google Patents

晶硅太阳能电池的减反射膜沉积方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种减反射膜沉积方法,包括:将放置有所述待处理硅片的所述载片装置进入所述等离子体化学气相沉积设备的单一沉积腔,对所述第一待处理表面进行所述第一减反射处理后,通过所述单一沉积腔内的所述翻转装置使所述第一待处理表面与所述载片装置或所述机械装置的致密结构件紧密贴合,然后继续在所述单一沉积腔内对所述待处理硅片的第二待处理表面继续进行所述第二减反射处理。所述减反射膜沉积方法使所述载片装置无需进出所述单一沉积腔进行翻面或上下片操作就能够实现双面镀减反射膜,避免了由于工艺流程繁琐造成的产能下降以及产品良率不高的问题。

Description

晶硅太阳能电池的减反射膜沉积方法
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池制造技术领域,尤其涉及一种晶硅太阳能电池的减反射膜沉积方法。
背景技术
晶硅太阳能电池是光伏行业的主导产品,通过优化其生产工艺和结构,目前已经研制出了诸如钝化发射极背场点接触电池(Passivated Emitter and Rear Cell,PERC)、钝化发射极背接触电池(Passivated Emitter Solar Cell,PESC)以及钝化发射极背部局域扩散(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused,PERL)电池等高效电池,光电转化效率均能接近20%甚至高于20%,具有良好的应用前景。
随着晶硅太阳能电池在光电转化效率上的突破,从产业化应用的角度讲,提高设备的产能以及产品的良率是至关重要的。现有技术中的PERC减反射膜沉积过程通常是先将待处理的硅片进行装片,送入工艺腔中对其中一面进行减反射层沉积后降温出腔,再对待处理硅片进行翻面和重新装片,然后送入工艺腔中对另外一面进行减反射层沉积。上述工艺流程中,对硅片的翻面和重新装片以及对工艺腔内进行升降温处理使得工艺流程繁琐,不利于提高产能。更重要的是,对硅片的重复装片容易影响产品的良率,不利于光电转化效率的提高。
因此,需要开发一种新型的晶硅太阳能电池的减反射膜沉积方法以避免现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶硅太阳能电池的减反射膜沉积方法,以避免现有技术中存在的由于工艺流程繁琐造成的产能下降以及产品良率不高的问题。
为实现上述目的,本发明的所述减反射膜沉积方法包括:
S1:提供待处理硅片、载片装置和管式等离子体化学气相沉积设备,所述待处理硅片具有相互平行的第一待处理表面和第二待处理表面,所述管式等离子体化学气相沉积设备具有单一沉积腔;
S2:将所述待处理硅片放入所述载片装置中,通过所述载片装置或移动所述单一沉积腔内的机械装置,以使所述第二待处理表面与所述载片装置的致密结构件或所述机械装置的致密结构件紧密贴合,所述第一待处理表面处于待镀状态;
S3:在所述单一沉积腔内对所述第一待处理表面进行第一减反射处理;
S4:所述第一减反射处理完毕后,通过所述单一沉积腔内的机械装置对所述载片装置进行机械操作,以使所述第二待处理表面处于待镀状态,且所述第一待处理表面与所述载片装置的致密结构件或所述机械装置的致密结构件紧密贴合;
S5:在所述单一沉积腔内对所述第二待处理表面进行第二减反射处理;
所述步骤S4中,所述机械操作包括翻转操作、机械推动操作或移动操作。
本发明所述减反射膜沉积方法的有益效果在于:所述减反射膜沉积方法中,放置有所述待处理硅片的所述载片装置进入所述单一沉积腔,对所述第一待处理表面进行所述第一减反射处理后,通过所述单一沉积腔内的所述机械装置使所述第一待处理表面与所述载片装置或所述机械装置的紧密结构件紧密贴合,使得所述载片装置无需进出所述单一沉积腔进行翻面或上下片操作,就能够在所述单一沉积腔内对所述待处理硅片的第二待处理表面继续进行所述第二减反射处理,从而在实现对所述待处理硅片的双面镀减反射膜的同时避免了现有技术中存在的由于工艺流程繁琐造成的产能下降以及产品良率不高的问题。
优选的,所述步骤S4中,所述机械装置完成所述机械操作的时间不超过10分钟。其有益效果在于:有利于在保障良率的同时不影响产能。
进一步优选的,通过所述机械操作控制所述载片装置的翻转角度为90度-270度。
进一步优选的,所述载片装置具有复数个隔离片,所述隔离片为所述载片装置的致密结构件,相邻隔离片之间通过绝缘杆组件固定连接,所述步骤S1中,将所述待处理硅片水平放置在所述隔离片的表面,通过所述待处理硅片的重力作用使所述第二待处理表面与所述隔离片的表面紧密贴合。
进一步优选的,所述步骤S4中,通过所述机械装置控制所述载片装置进行所述机械操作,使所述待处理硅片沿所述绝缘杆组件滑动至所述隔离片的相邻隔离片,并通过所述待处理硅片的重力作用使所述第一待处理表面与所述相邻隔离片的表面紧密贴合。
优选的,所述载片装置包括复数个镂空舟片,所述机械装置包括移动部以及复数个隔离板,所述隔离板为所述机械装置的致密结构件,将所述待处理硅片与所述镂空舟片固定连接,通过所述移动部带动所述隔离板在相邻的待处理硅片之间移动,以使任意一个所述待处理表面与所述隔离板紧密贴合时,另一个所述待处理表面处于待镀状态。
优选的,通过所述第一减反射处理在所述第一待处理表面形成第一减反射膜后,执行所述步骤S4,然后通过所述第二减反射处理在所述第二待处理表面形成第二减反射膜。其有益效果在于:对其中一个待处理表面完成减反射沉积后,再对另一个待处理表面进行减反射沉积,有利于通过减少翻转操作的次数来提高产能。
优选的,所述待处理硅片为N型硅片或P型硅片中的任意一种。
进一步优选的,还包括步骤S0,所述步骤S0中,提供原始硅片,对所述原始硅片进行制绒工艺、扩散工艺、绝缘抛光工艺、热氧化工艺和背钝化工艺中的任意一种或多种,以形成所述待处理硅片。
优选的,所述第一减反射膜的厚度和所述第二减反射膜的厚度均小于200nm,所述第一减反射膜和所述第二减反射膜均由至少一层减反射层构成。
进一步优选的,所述减反射层的组成材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的任意一种。
进一步优选的,所述第一减反射膜或所述第二减反射膜为渐进膜。
附图说明
图1a为本发明的减反射膜沉积方法的流程图;
图1b为现有技术的常用减反射膜沉积方法的流程示意图;
图1c为本发明一些实施例的减反射膜沉积方法的流程示意图;
图2为本发明一些实施例的石墨舟的部分结构示意图;
图3为本发明的气相沉积设备的结构示意图;
图4为图2所示的石墨舟中的装载单元的一种工作状态示意图;
图5为图4所示的装载单元的另一种工作状态示意图;
图6为本发明另一些实施例的石墨舟、机械装置以及待处理硅片之间的工作状态示意图;
图7为图6所示的第一镂空舟片的结构示意图。
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,下面将结合本发明的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。除非另外定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题,本发明的实施例提供了一种晶硅太阳能电池的减反射膜沉积方法,参考图1a,包括:
S1:提供待处理硅片、载片装置和管式等离子体化学气相沉积设备,所述待处理硅片具有相互平行的第一待处理表面和第二待处理表面,所述管式等离子体化学气相沉积设备具有单一沉积腔;
S2:将所述待处理硅片放入所述载片装置中,通过所述载片装置或移动所述单一沉积腔内的机械装置,以使所述第二待处理表面与所述载片装置的致密结构件或所述机械装置的致密结构件紧密贴合,所述第一待处理表面处于待镀状态;
S3:在所述单一沉积腔内对所述第一待处理表面进行第一减反射处理;
S4:所述第一减反射处理完毕后,通过所述单一沉积腔内的机械装置对所述载片装置进行机械操作,以使所述第二待处理表面处于待镀状态,且所述第一待处理表面与所述载片装置的致密结构件或所述机械装置的致密结构件紧密贴合;
S5:在所述单一沉积腔内对所述第二待处理表面进行第二减反射处理。
本发明一些实施例中,所述机械操作包括翻转操作、机械推动操作或移动操作,所述机械装置完成所述机械操作的时间不超过10分钟。
本发明一些实施例的所述步骤S2中,通过所述机械装置控制所述载片装置完成所述翻转操作的时间不超过10分钟,通过所述翻转操作控制所述载片装置的翻转角度为90度-270度。
本发明一些实施例中,在执行所述步骤S1之前,不装载所述待处理硅片的所述载片装置已经进行过烘干处理和碳化硅预处理,使所述载片装置的表面镀有至少一层碳化硅膜,以在后续的镀膜过程中减少石墨舟对镀膜的吸收,保证所述待处理硅片的镀膜厚度和品质。所述烘干处理和所述碳化硅预处理均为本领域技术人员的惯用技术手段,在此不做赘述。
图1b为现有技术的常用减反射膜沉积方法的流程示意图。
参照图1b,现有技术的常用减反射膜沉积方法中,装载有所述待处理硅片的所述载片装置从进入所述单一沉积腔至完成减反射膜沉积过程并冷却出腔,需要依次进行以下过程:
通过时长为T1的加热过程和时长为T2的所述第一镀膜操作在所述待处理硅片的第一待处理表面沉积减反射层;所述第一镀膜操作完成后,通过时长为T3的冷却出腔将所述载片装置在所述单一沉积腔内冷却并运送出所述单一沉积腔;在时长为T4的时间内进行翻面和进腔,即对所述载片装置中的待处理硅片进行翻面以及再次将所述载片装置送入所述单一沉积腔;在时长为T1的时间内对所述单一沉积腔内的所述载片装置再次进行加热过程,然后进行时长为T5的所述第二镀膜操作。最后通过时长为T3的冷却出腔将所述载片装置在所述单一沉积腔内冷却并运送出所述单一沉积腔。可见,现有技术的常用减反射膜沉积方法耗时为2T1+T2+2T3+T4+T5。
图1c为本发明一些实施例的减反射膜沉积方法的流程示意图。
参照图1b和图1c,机械操作的时长定义为T6,本发明一些实施例的装载有所述待处理硅片的所述载片装置从进入所述单一沉积腔至完成减反射膜沉积过程并冷却出腔耗时为T1+T2+T3+T5+T6。由此可见,和现有技术的常用减反射膜沉积方法相比,本发明实施例的所述减反射膜沉积方法增加了时长为T6的机械操作,节省了时长为T3的1次冷却出腔,并且不需要进行时长为T4的翻面和进腔,即不需要在所述第一待处理表面完成第一沉积过程后冷却出腔并对所述待处理硅片进行翻面和重新装片,而是在所述单一沉积腔内通过时长为T6的机械操作使所述待处理硅片的任意一个待处理表面处于待镀状态,然后进行所述第二镀膜操作,同时节省了时长为T1的1次加热过程。
本发明一些实施例中,所述机械操作通过所述翻转装置实现,通过所述翻转装置控制所述载片装置在不超过6分钟的翻转时间和不小于30度/分钟的翻转速率下发生倾斜或翻转,以完成所述机械操作,即所述机械操作的时长T6不超过6分钟。以采用管式等离子体化学气相沉积(Plasma Chemical Vapor Deposition,PECVD)法进行减反射膜沉积为例,现有技术中对所述单一反应腔进行加热以达到反应温度所需要消耗的时长T1通常为10-30分钟,将所述单一反应腔内的所述载片装置冷却出腔消耗的T3时长通常为5分钟,而出腔后对所述载片装置进行翻面和进腔的时长T4通常也不会少于5分钟。由此可见,本发明实施例的所述减反射膜沉积方法和现有技术的常用减反射膜沉积方法相比,增加的时长T6远少于节省的时长T1+T3+T4,有效简化了工艺流程,有利于避免由于工艺流程繁琐造成的产能下降以及产品良率不高的问题。
本发明一些实施例中,所述载片装置为石墨舟。所述石墨舟具有复数个隔离片,所述隔离片的表面为致密结构,相邻隔离片之间通过绝缘杆组件固定连接,所述绝缘杆组件由复数个绝缘固定杆组成。
图2为本发明一些实施例的石墨舟的部分结构示意图。图3为本发明一些实施例的气相沉积设备的结构示意图。
参照图2,石墨舟2具有10片结构相同且与地面平行的隔离片21以及18个结构相同且垂直设置的绝缘固定杆22,所述绝缘固定杆22贯穿所述隔离片21以使各所述隔离片21之间相对固定。
参照图2和图3,气相沉积设备3为管式PECVD沉积设备,由装载区31、炉体32、特气柜33、控制系统34和真空系统35组成,所述装载区31设置有抽风系统311、碳化硅桨片313和机械臂312。所述炉体32为单一沉积腔,顶部设置有第一伸缩机械手321和第二伸缩机械手322,用于在所述控制系统34的控制下实现对所述石墨舟2的抓握和倾斜翻转。所述炉体32的其余具体结构,所述装载区31、所述特气柜33和所述真空系统35的具体结构以及所述控制系统34的其余具体结构与现有技术中的常规管式PECVD沉积设备相同,再此不做赘述。
本发明一些实施例的所述步骤S2中,参照图2和图3,将待处理硅片(图中未标示)沿图2所示的B方向插入相邻隔离片之间,将所述石墨舟2沿A方向送入所述气相沉积设备3。
图4为本发明一些实施例的石墨舟中的装载单元的一种工作状态示意图,图5为图4所示的装载单元的另一种工作状态示意图。
参照图2、图4和图5,相互平行的第一隔离片单元411和第二隔离片单元412以及设置在所述第一隔离片单元411和所述第二隔离片单元412之间的垂直绝缘杆组件(图中未标示)共同构成了所述石墨舟2中的装载单元。所述垂直绝缘杆组件(图中未标示)由第一绝缘杆413、第二绝缘杆414、第三绝缘杆415、第四绝缘杆416、第五绝缘杆417、第六绝缘杆418以及第七绝缘杆419组成。
参照图2、图4和图5,由于所述第一绝缘杆413和所述第二绝缘杆414均与所述第一隔离片单元411以及所述第二隔离片单元412固定连接,且顶部分别靠近所述第一隔离片单元411的沿A方向的两个顶点设置,将待处理硅片42通过第一绝缘杆413和所述第二绝缘杆414之间的空隙插入,并水平放置在所述第二隔离片单元412的上表面,所述待处理硅片42的第一待处理表面421朝向所述第一隔离片单元411的下表面。由于所述第三绝缘杆415、所述第四绝缘杆416、所述第五绝缘杆417、所述第六绝缘杆418以及所述第七绝缘杆419等间距排列设置,能够防止所述待处理硅片42在后续所述石墨舟2发生倾斜翻转的过程中不会滑出所述石墨舟2。
参照图2和图3,操纵所述控制系统34使所述机械臂312将所述石墨舟2送入所述装载区31的内部,然后操纵所述控制系统34,以通过所述抽风系统311进行预处理。所述预处理结束后,操纵所述控制系统34,以通过所述碳化硅桨片313将所述石墨舟2送入所述炉体32的内部。
参照图2和图3,所述第一镀膜操作完毕后,操纵所述控制系统34,使所述第一伸缩机械手321和所述第二伸缩机械手322抓牢所述石墨舟2,所述石墨舟2以底部沿A方向延伸的旋转轴23为轴,整体以顺时针方向,即C方向在5分钟内进行180度的倾斜翻转,以完成翻转操作,所述倾斜翻转的角度为所述石墨舟2的底部与水平面之间的夹角。
参照图4和图5,所述倾斜翻转的过程中,所述装载单元(图中未标示)以轴线43为轴,顺时针进行整体翻转。所述轴线43为所述第二隔离片单元412的位于内侧的边长的延长线。所述倾斜翻转的角度从0增加到90度后,所述第一隔离片单元411、所述第二隔离片单元412和所述待处理硅片42均垂直于水平面。所述倾斜翻转的角度从90度增加到180度的过程中,所述待处理硅片42的第二待处理表面422不与所述第二隔离片单元412的上表面接触,所述待处理硅片42沿所述第四绝缘杆416、所述第五绝缘杆417和所述第六绝缘杆418的表面朝向所述第一隔离片单元411滑动,以使沉积有所述第一减反射膜的所述第一待处理表面421与所述第一隔离片单元411的表面紧密贴合。所述翻转操作完成后,所述第一隔离片单元411位于所述第二隔离片单元412的正下方,且所述第一待处理表面421与所述第一隔离片单元411的表面紧密贴合,使所述第二待处理表面422朝向所述第二隔离片单元412。
图6为本发明一些实施例的石墨舟、机械装置以及待处理硅片之间的工作状态示意图。图7为图6所示的第一镂空舟片的结构示意图。
参照图6,第二机械装置(图中未标示)包括固定架811以及固定连接在所述固定架811下端面的三个隔离板,分别为第一隔离板812、第二隔离板813和第三隔离板814,三个所述隔离板表面均为致密结构。第二石墨舟(图中未标示)包括基座821、设置在所述基座821表面的第一V型夹具822和第二V型夹具823,第一镂空舟片824以及第二镂空舟片825。所述第一镂空舟片824设置在所述第一V型夹具822的V型槽内且与所述基座821固定连接;所述第二镂空舟片825设置在所述第二V型夹具823的V型槽内且与所述基座821固定连接。三个所述隔离板以及两个镂空舟片之间相互平行设置。所述第二机械装置(图中未标示)还包括驱动装置(图中未标示),所述固定架811通过所述驱动装置(图中未标示)沿C方向或C方向的反方向进行水平移动。所述驱动装置(图中未标示)的实现形式以及所述驱动装置(图中未标示)与所述固定架811之间的连接关系为本领域技术人员能够想到的常规手段,在此不做赘述。
具体的,第一待处理硅片831和第二待处理硅片832分别固定连接在所述第一镂空舟片824的一侧表面以及所述第二镂空舟片825的一侧表面。所述第一舟片镂空824与所述第二镂空舟片825具有相同的结构。
参照图6和图7,以所述第一镂空舟片824为例,所述第一镂空舟片824中部镂空,围绕镂空的部分分布有三个结构相同的卡点8241,所述第一待处理硅片831通过三个所述卡点8241与所述第一镂空舟片824固定连接。为叙述方便,定义待处理硅片的不与镂空舟片相接触的表面为第一待镀表面,与镂空舟片相接触的表面为第二待镀表面。
当装载有镂空舟片的所述第二石墨舟进入到图3所示的所述炉体32中后,参照图6和图7,所述驱动装置(图中未标示)带动所述固定架811沿C的反方向水平移动,以使所述第二隔离板813与所述第一镂空舟片824紧密贴合,且所述第三隔离板814与所述第二镂空舟片825紧密贴合,即所述第一待处理硅片831的第一待镀表面以及所述第二待处理硅片832的第一待镀表面处于待镀状态,以在后续的减反射沉积的过程中同时进行所述镀膜处理。
所述镀膜处理结束后,所述驱动装置(图中未标示)带动所述固定架811沿C方向水平移动,以使所述第一隔离板812与所述第一待处理硅片831的第一待镀表面紧密贴合,且所述第二隔离板813与所述第二待处理硅片832的第一待镀表面紧密贴合,即所述第一待处理硅片831的第二待镀表面以及所述第二待处理硅片832的第二待镀表面处于待镀状态,然后对第一待处理硅片831的第二待镀表面以及所述第二待处理硅片832的第二待镀表面同时进行所述镀膜处理。
本发明一些实施例中,所述镀膜处理为减反射处理。所述减反射处理包括第一减反射处理和第二减反射处理。
本发明一些实施例中,采用等离子体化学气相沉积(Plasma Chemical VaporDeposition,PECVD)法进行所述第一减反射处理和所述第二减反射处理,以在所述第一待处理表面沉积厚度小于200nm的第一减反射膜,在所述第二待处理表面沉积厚度小于200nm的第二减反射膜。具体的,通过所述第一镀膜操作在所述第一待处理表面形成所述第一减反射膜后,执行所述翻转操作,然后通过所述第二镀膜操作在所述第二待处理表面形成第二减反射膜,以结束对所述待处理硅片的减反射沉积。
本发明一些实施例中,所述减反射膜沉积方法还包括步骤S0,所述步骤S0中,提供原始硅片,对所述原始硅片进行制绒工艺、扩散工艺、绝缘抛光工艺、热氧化工艺和背钝化工艺中的任意一种或多种,以形成所述待处理硅片,所述待处理硅片为N型硅片或P型硅片中的任意一种。
本发明一些实施例中,所述待处理硅片为P型晶硅电池片,且所述P型晶硅电池片经过制绒工艺、扩散工艺、激光掺杂工艺、抛光工艺、去除磷硅玻璃(Phospho SilicateGlass,PSG)工艺、热氧化工艺中任意一个或几个后,在抛光面表面进行氧化铝钝化工艺,以形成厚度不超过30nm的氧化铝钝化膜,最后在管式PECVD设备的单一沉积腔内进行本发明实施例所述的镀膜处理,以在所述P型晶硅电池片的抛光面或制绒面形成减反射膜。
具体的,所述抛光面为所述P型晶硅电池片的背面,所述P型晶硅电池片的正面为制绒面。
本发明一些实施例中,所述待处理硅片为N型晶硅电池片,且所述N型晶硅电池片经过制绒工艺、硼扩散工艺、激光掺杂工艺、背面蚀刻工艺、背面隧穿二氧化硅钝化工艺、背面非晶硅钝化工艺、背面非晶硅掺杂工艺、退火工艺、RCA清洗工艺中的任意一个或几个后,所述N型晶硅电池片正面为制绒面,在所述N型晶硅电池片的制绒面进行氧化铝钝化工艺,以形成厚度不超过30nm的氧化铝钝化膜;最后在管式PECVD设备的单一沉积腔内进行本发明实施例所述的镀膜处理,以在所述N型晶硅电池片的制绒面或抛光面形成减反射膜。
本发明一些具体的实施例中,所述待处理硅片为P型单晶硅片,所述P型单晶硅片在进入管式PECVD设备的单一沉积腔之前经过以下处理过程:
S11:将电阻率为0.1-10欧姆.厘米的轻掺杂P型单晶硅片置于制绒槽中,通过质量百分含量为0.5-5%的氢氧化钠去离子水溶液在温度为75~90℃的条件下进行表面织构化,形成绒面结构。
S12:对经所述表面织构化后得到的硅片表面在5-90℃下进行清洗处理,具体的,采用氢氟酸水溶液、硝酸水溶液、盐酸水溶液或硫酸水溶液中的任意一种或多种作为清洗溶液,清洗时间为0.5~60分钟。
S13:将经所述清洗处理后得到的硅片置于700~1000℃的炉管中进行磷扩散以制备n型发射极,扩散时间为70~150分钟,扩散后发射极的方块电阻为50~150欧姆/方块面积。
S14:对经所述磷扩散后得到的硅片的正面进行激光掺杂,具体的,激光波长为532nm,激光功率大于等于10w,激光划线速度大于等于12m/s,频率大于等于500KHZ。
S15:利用碱性溶液或酸性溶液中的任意一种对经所述激光掺杂后得到的硅片进行湿法刻蚀,以去除经所述激光掺杂后得到的硅片的背面的n型扩散层和磷硅玻璃,然后对经所述湿法刻蚀后得到的硅片进行抛光工艺,使得到的硅片的背面为抛光面,且反射率大于25%。
S16:在高温炉内对经所述抛光工艺后得到的硅片进行时长为10-30分钟的热氧化工艺,所述热氧化工艺的氧气流速为0-5000sccm,时长为10-30min,温度为550-700度。
S17:对经所述热氧化工艺后得到的硅片的背面,即抛光面进行ALD背钝化工艺,以沉积5-30nm的氧化铝钝化层。所述ALD背钝化工艺的温度为200-350度,真空度为0-20mbar,TMAL的流量为200-1000sccm,H2O的流量为200-1000sccm,载气N2的流量为10-30slm,所述ALD背钝化工艺的时间为10-60秒。
本发明一些实施例中,所述第一减反射膜和所述第二减反射膜均由至少一层减反射层构成,所述减反射层的组成材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的任意一种。
本发明一些实施例中,所述第一减反射膜或所述第二减反射膜为渐进膜。
本发明一些实施例中,所述第一减反射处理和所述第二减反射处理分别控制第一反应气体的流量为2-10标准升/分钟,第二反应气体的流量为200-2000标准毫升/分钟,补偿气体的流量为0-30标准升/分钟,射频功率为5000-20000瓦,所述炉体32内的反应压力为500-3000微米汞柱,反应温度为400-600℃,沉积时间小于等于15分钟,以分别形成所述第一减反射膜和所述第二减反射膜。
具体的,当第一反应气体为氨气,流量为5标准升/分钟;第二反应气体为硅烷,流量为600标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为13500瓦,反应压力为1000微米汞柱,反应温度为400℃,沉积时间为700秒,所述第一减反射膜是厚度为80nm的氮化硅膜。
当第一反应气体为氨气,流量为8标准升/分钟;第二反应气体为硅烷,流量为900标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为12000瓦,反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480℃,沉积时间为480秒,所述第一减反射膜是厚度为80nm的氮化硅膜。
当第一反应气体为氨气,流量从7标准升/分钟渐变到8标准升/分钟;第二反应气体为硅烷,流量从900标准毫升/分钟渐变到500标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为13000瓦,反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480℃,沉积时间为400秒,所述第一减反射膜是厚度为70nm的氮化硅膜。
以下通过实施例1-4对本发明实施例的所述减反射沉积方法进行详细阐述。
实施例1
实施例1中,将经过所述步骤S11至所述步骤S17后得到的P型硅片作为P型待处理硅片制备P型单面电池,其中,通过所述步骤S17的ALD背钝化工艺在所述待处理硅片的背面沉积的钝化膜为三氧化二铝钝化膜。
所述P型单面电池的制备方法具体为:
首先,将所述P型待处理硅片放置在图2所示的所述石墨舟2内,在图3所示的所述炉体32内对所述P型待处理硅片的正面沉积厚度为80-100纳米且折射率为2-2.2的SiN减反射膜。具体的,控制氨气的流量为8标准升/分钟;硅烷的流量为700-900标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,且流量为8标准升/分钟,射频功率为12000瓦,占空比为40:360;反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480-520℃,沉积时间为480-600秒。
然后在图3所示的所述炉体32内通过所述第一伸缩机械手321和所述第二伸缩机械手322对所述石墨舟2进行翻转操作。具体的,所述石墨舟2以所述翻转轴23为轴,沿C方向进行翻转角度为180度,翻转速率不超过60度每分钟的所述翻转操作,所述翻转操作耗时4分钟,以使所述P型待处理硅片的背面处于待镀状态。
最后在图3所示的所述炉体32内对所述P型待处理硅片的背面沉积厚度为110-130纳米,折射率为2-2.2的SiN减反射膜。具体的,控制氨气流量从7标准升/分钟在均匀渐变至8标准升/分钟;硅烷的流量从900标准毫升/分钟渐变到500标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为13000瓦,占空比为40:360,反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480-520℃,沉积时间为700-900秒。
实施例2
本实施例以实施例1中的P型硅片作为P型待处理硅片制备P型双面电池。
所述P型双面电池的制备方法具体为:
首先将所述P型待处理硅片固定连接在图6所示的所述第一镂空舟片824的一侧表面,并通过图6的所述驱动装置(图中未标示)带动所述固定架811沿C的反方向水平移动,使所述第二隔离板813的表面与所述P型待处理硅片的正面紧密贴合,以在图3所示的所述炉体32内对所述P型待处理硅片的背面沉积厚度为75-85nm,折射率为2-2.2的SiN减反射膜。具体的,控制氨气流量从7标准升/分钟在均匀渐变至8标准升/分钟;硅烷的流量从900标准毫升/分钟渐变到500标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为13000瓦,占空比为40:360,反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480-520℃,沉积时间为400-480秒。
然后通过图6的所述驱动装置(图中未标示)带动所述固定架811沿C方向水平移动,使所述第一隔离板812的表面与所述P型待处理硅片的背面紧密贴合,所述第二隔离板813远离所述P型待处理硅片的正面,使所述P型待处理硅片的正面处于待镀状态。所述水平移动的时长为5分钟。
最后在图3所示的所述炉体32内对所述P型待处理硅片的正面沉积厚度为80-100nm,折射率为2-2.2的SiN减反射膜。具体的,控制氨气流量为8标准升/分钟;硅烷的流量为700-900标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为12000瓦,占空比为40:360;反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480-520℃,沉积时间为480-600秒。
实施例3
本实施例以N型晶硅电池片作为N型待处理硅片制备N型PERT电池,所述N型待处理硅片在进入图3所示的所述炉体32之前,已经进行过制绒工艺、硼扩散工艺、激光掺杂工艺、背面蚀刻工艺、背面非晶硅掺杂工艺、退火工艺、RCA清洗工艺以及钝化工艺,所述N型待处理硅片的正面具有三氧化二铝钝化膜。
所述N型PERT电池的制备方法包括:
首先,将所述N型待处理硅片放置在图2所示的所述石墨舟2内,在图3所示的所述炉体32内对所述N型待处理硅片的正面沉积厚度为80-100纳米且折射率为2-2.2的SiN减反射膜。具体的,控制氨气的流量为8标准升/分钟;硅烷的流量为700-900标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,且流量为8标准升/分钟,射频功率为12000瓦,占空比为40:360;反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480-520℃,沉积时间为480-600秒。
然后在图3所示的所述炉体32内通过所述第一伸缩机械手321和所述第二伸缩机械手322对所述石墨舟2进行翻转操作。具体的,所述石墨舟2以所述翻转轴23为轴,沿C方向进行翻转角度为180度,翻转速率不超过60度每分钟的所述翻转操作,所述翻转操作耗时4分钟,以使所述N型待处理硅片的背面处于待镀状态。
所述翻转操作结束后,在所述N型待处理硅片的背面沉积厚度为80-100nm,射率为2-2.2的SiN减反射膜。具体的,氨气流量为8标准升/分钟;硅烷的流量为700-900标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为12000瓦,占空比为40:360;反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480-520℃,沉积时间为480-600秒。
实施例4
本实施例以N型晶硅电池片作为N型待处理硅片制备N型TOPCon电池。所述N型待处理硅片在进入图3所示的所述炉体32之前,已经进行过制绒工艺、硼扩散工艺、激光掺杂工艺、背面蚀刻工艺、背面隧穿二氧化硅钝化工艺、背面非晶硅钝化工艺、背面非晶硅掺杂工艺、退火工艺、RCA清洗工艺和钝化工艺,且正面具有三氧化二铝钝化膜。
本实施例的N型TOPCon电池的制备方法包括:
首先,将所述N型待处理硅片放置在图6所示的所述第一镂空舟片824的一侧表面,并通过图6的所述驱动装置(图中未标示)带动所述固定架811沿C的反方向水平移动,使所述第二隔离板813的表面与所述N型待处理硅片的正面紧密贴合,以在图3所示的所述炉体32内对所述N型待处理硅片的背面沉积厚度为80-100nm,折射率为2-2.2的SiN减反射膜。具体的,控制氨气流量为8标准升/分钟;硅烷的流量为700-900标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为12000瓦,占空比为40:360;反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480-520℃,沉积时间为480-600秒。
然后通过图6的所述驱动装置(图中未标示)带动所述固定架811沿C方向水平移动,使所述第一隔离板812的表面与所述N型待处理硅片的背面紧密贴合,所述第二隔离板813远离所述N型待处理硅片的正面,使所述N型待处理硅片的正面处于待镀状态。所述水平移动的时长为5分钟。
最后在图3所示的所述炉体32内对所述N型待处理硅片的正面沉积厚度为80-100nm,折射率为2-2.2的SiN减反射膜。具体的,控制氨气流量为8标准升/分钟;硅烷的流量为700-900标准毫升/分钟;补偿气体为氮气,流量为8标准升/分钟,射频功率为12000瓦,占空比为40:360;反应压力为1600微米汞柱,反应温度为480-520℃,沉积时间为480-600秒。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式,但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是,能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是,应理解,这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且,在此说明的本发明可有其它的实施方式,并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (9)

1.一种晶硅太阳能电池的减反射膜沉积方法,其特征在于,包括:
S1:提供待处理硅片、载片装置和管式等离子体化学气相沉积设备,所述待处理硅片具有相互平行的第一待处理表面和第二待处理表面,所述管式等离子体化学气相沉积设备具有单一沉积腔;
S2:将所述待处理硅片放入所述载片装置中,通过所述载片装置或移动所述单一沉积腔内的机械装置,以使所述第二待处理表面与所述载片装置的致密结构件或所述机械装置的致密结构件紧密贴合,所述第一待处理表面处于待镀状态;
S3:在所述单一沉积腔内对所述第一待处理表面进行第一减反射处理;
S4:所述第一减反射处理完毕后,通过所述单一沉积腔内的机械装置对所述载片装置进行机械操作,以使所述第二待处理表面处于待镀状态,且所述第一待处理表面与所述载片装置的致密结构件或所述机械装置的致密结构件紧密贴合;
S5:在所述单一沉积腔内对所述第二待处理表面进行第二减反射处理;
所述步骤S4中,所述机械操作包括翻转操作、机械推动操作或移动操作;
当所述载片装置具有复数个隔离片,所述机械装置包括第一伸缩机械手和第二伸缩机械手,所述隔离片为所述载片装置的致密结构件,相邻所述隔离片之间通过绝缘杆组件固定连接,所述步骤S1中,将所述待处理硅片水平放置在所述隔离片的表面,通过所述待处理硅片的重力作用使所述第二待处理表面与所述隔离片的表面紧密贴合,所述步骤S4中,通过所述第一伸缩机械手和所述第二伸缩机械手控制所述载片装置进行所述机械操作,使所述待处理硅片沿所述绝缘杆组件滑动至所述隔离片的相邻隔离片,并通过所述待处理硅片的重力作用使所述第一待处理表面与所述相邻隔离片的表面紧密贴合;
当所述载片装置包括复数个镂空舟片,所述机械装置包括移动部以及复数个隔离板,所述隔离板为所述机械装置的致密结构件,将所述待处理硅片与所述镂空舟片固定连接,通过所述移动部带动所述隔离板在相邻的待处理硅片之间移动,以使任意一个待处理表面与所述隔离板紧密贴合时,另一个待处理表面处于待镀状态。
2.根据权利要求1所述的减反射膜沉积方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述机械装置完成所述机械操作的时间不超过10分钟。
3.根据权利要求1所述的减反射膜沉积方法,其特征在于,通过所述机械操作控制所述载片装置的翻转角度为90度-270度。
4.根据权利要求1所述的减反射膜沉积方法,其特征在于,通过所述第一减反射处理在所述第一待处理表面形成第一减反射膜后,执行所述步骤S4,然后通过所述第二减反射处理在所述第二待处理表面形成第二减反射膜。
5.根据权利要求1所述的减反射膜沉积方法,其特征在于,所述待处理硅片为N型硅片或P型硅片中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的减反射膜沉积方法,其特征在于,还包括步骤S0,所述步骤S0中,提供原始硅片,对所述原始硅片进行制绒工艺、扩散工艺、绝缘抛光工艺、热氧化工艺和背钝化工艺中的任意一种或多种,以形成所述待处理硅片。
7.根据权利要求4所述的减反射膜沉积方法,其特征在于,所述第一减反射膜的厚度和所述第二减反射膜的厚度均小于200nm,所述第一减反射膜和所述第二减反射膜均由至少一层减反射层构成。
8.根据权利要求7所述的减反射膜沉积方法,其特征在于,所述减反射层的组成材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅中的任意一种。
9.根据权利要求4所述的减反射膜沉积方法,其特征在于,所述第一减反射膜或所述第二减反射膜为渐进膜。
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