CN110429054A - 成膜载具以及太阳能电池的制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于承载待处理基片，成膜载具包括至少一个承载层，承载层包括载台以及限位框，载台用于与基片的一面贴合，限位框由载台贴合基片的一侧凸起，同一承载层的载台与限位框围设成至少一个基片容置空间，基片容置空间用于容置基片。膜载具通过设置载台以及限位框而形成了基片容置空间。太阳能电池制作过程中，将基片的第一面与载台贴合。进而可在基片的与第一面相背的第二面上沉积形成硅薄膜层时，有效防止硅薄膜层绕镀到基片的第一面；或者，可在基片的与第一面相背的第二面上进行扩散掺杂时，有效防止基片的第一面也被扩散掺杂。因此，本申请提供的成膜载具以及太阳能电池的制作方法可以有效提高太阳能电池的性能。

Description

成膜载具以及太阳能电池的制作方法

技术领域

本申请涉及太阳能电池制造技术领域，特别是涉及一种成膜载具以及太阳能电池的制作方法。

背景技术

随着光伏技术的发展，出现了可有效吸收太阳能并将其转化成电能的太阳能电池。目前，硅基太阳能电池由于其良好的综合性能，成为应用以及研究最广泛的一类太阳能电池。

硅基太阳能电池通常包括各种硅薄膜层。硅薄膜层的加工过程包括，首先待加工基片(例如硅片或者沉积有其他膜层的硅片)放入成膜载具。具体地，待加工基片包括相背设置的第一面与第二面。成膜载具具有若干卡槽。设定待加工基片的第一面为预成膜面。将两片待加工基片背靠背叠在一起(即两片待加工基片的第二面相互接触)，放到一组卡槽里，并通过卡槽固定在一起。然后将待加工基片随成膜载具一起放入管式设备中。此时，两待加工基片的第一面均暴露于管式设备的气氛中。因此，可通过化学气相沉积方法在叠在一起的两待加工基片的正面均可沉积硅薄膜。

然而，上述硅薄膜沉积方法，由于背靠背叠放在同一组卡槽里的待加工基片之间会具有间隙，导致硅薄膜在沉积在待加工基片的第一面的同时，不可避免地也绕镀待加工基片的第二面，而对电池性能造成不良影响。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够防止绕镀的成膜载具以及太阳能电池的制作方法。

一种成膜载具，用于承载待处理基片，所述成膜载具包括至少一个承载层，所述承载层包括载台以及限位框，所述载台用于与所述基片的一面贴合，所述限位框由所述载台贴合所述基片的一侧凸起，同一所述承载层的所述载台与所述限位框围设成至少一个基片容置空间，所述基片容置空间用于容置所述基片。

在其中一个实施例中，所述承载层的数量大于1，所述成膜载具还包括至少一个连接杆，所述连接杆连接相邻的两个所述承载层。

在其中一个实施例中，所述基片容置空间具有与所述载台相邻的一个开放侧。

在其中一个实施例中，围成所述基片容置空间的载台的厚度由所述开放侧向内逐渐减小。

在其中一个实施例中，同一所述承载层的所述基片容置空间数量大于1且排列成一排。

在其中一个实施例中，同一所述承载层的所述基片容置空间的所述开放侧的朝向相同。

在其中一个实施例中，同一所述承载层的所述基片容置空间数量大于1且排列成两排，相同排所述基片容置空间的所述开放侧的朝向相同，并且所述两排基片容置空间的所述开放侧的朝向相反。

一种太阳能电池的制作方法，包括：

将待处理基片放入如上述任一项所述的成膜载具的所述基片容置空间内；

所述基片具有相背设置的第一面以及第二面，将所述基片的第一面与所述载台贴合；

将所述基片随成膜载具放入沉积或扩散设备；

在所述基片的第二面上沉积形成硅薄膜层或者扩散掺杂形成掺杂层。

在其中一个实施例中，将所述基片的第一面与所述载台贴合包括：调整所述成膜载具的方向，使得所述承载层水平放置且所述基片放置于所述载台的正上方。

在其中一个实施例中，太阳能电池的制作方法还包括：

提供第一掺杂类型的单晶硅片，所述单晶硅片具有相背设置的正面与背面；

在所述单晶硅片的正面形成第二掺杂类型半导体层；

在所述单晶硅片的背面形成隧穿氧化层，所述第二掺杂类型半导体层、所述单晶硅片以及所述隧穿氧化层组成所述待处理基片；所述第二掺杂类型半导体层的背离所述单晶硅片的表面为所述第一面，所述隧穿氧化层的背离所述单晶硅片的表面为所述第二面。

上述成膜载具的承载层，通过设置载台以及限位框而形成了基片容置空间。太阳能电池制作过程中，将基片的第一面与载台贴合。进而可在基片的与第一面相背的第二面上沉积形成硅薄膜层时，有效防止硅薄膜层绕镀到基片的第一面；或者，可在基片的与第一面相背的第二面上进行扩散掺杂时，有效防止基片的第一面也被扩散掺杂。因此，本申请提供的成膜载具以及太阳能电池的制作方法可以有效提高太阳能电池的性能。

附图说明

图1为一个实施例中成膜载具示意图；

图2为图1所示成膜载具的载台局部示意图；

图3为一个实施例中的基片剖面示意图；

图4为一个实施例中太阳能电池制作方法的流程示意图。

附图标记：

100-承载层；110-载台；120-限位框；130-基片容置空间；131-开放侧；200-基片；201-第一面；202-第二面；210-单晶硅片；211-正面；212-背面；220-第二掺杂类型半导体层；230-隧穿氧化层。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供一种成膜载具，其材料可以为高纯度石英(纯度99.9％)。制作太阳能电池时，成膜载具应用于沉积各硅薄膜层或者对各硅薄膜层进行扩散掺杂的工艺过程之中。而成膜载具在各硅薄膜层沉积或扩散时，用于承载待处理基片。待处理基片为要进行硅薄膜沉积的基片，或者要进行硅薄膜扩散掺杂处理的基片。

在一个实施例中，如图1所示，成膜载具包括至少一个承载层100。承载层100包括载台110以及限位框120。载台110用于与待处理基片200的一面贴合。限位框120由载台110的贴合基片200的一侧凸起。同一承载层100的载台110与限位框120围设成至少一个基片容置空间130。基片容置空间130用于容置基片200。

本申请实施例提供的承载层100，通过设置载台110以及限位框120而形成了基片容置空间130。待处理基片200放置于基片容置空间130时，限位框120将基片200限制在基片容置空间130内；载台110与基片200的一面贴合，进而可在硅薄膜沉积时，有效防止该面被绕镀上硅薄膜；或者，在扩散掺杂时，有效防止该面被扩散掺杂。

本申请实施例中，成膜载具的承载层100的数量可以为一层也可为一层以上，本申请对此不做过多限制。在实际应用中，为了提高生产效率，可以选择在一个成膜载具设置有多个承载层100。每个承载层100均具有至少一个基片容置空间130。每个基片容置空间均可放置基片200。因此，当一个成膜载具设置有多个承载层100时，可在一次沉积过程中，有效增加被沉积的基片200的数量，进而提高产率。

在一个实施例中，成膜载具还可以包括至少一个连接杆(未图示)。承载层100的数量大于1时，相邻的两个承载层100可通过连接杆方便有效地进行连接。当然，各承载层100也可通过其他方式连接，例如，可以将限位框120的高度做到足够高，进而将一个承载层100通过其限位框120与另一个承载层100连接。

在一个实施例中，基片容置空间130具有与载台110相邻的一个开放侧131，进而使得基片200可通过其开放侧131便捷地放置入基片容置空间130。尤其是当承载层100的数量大于1的时候，各承载层100之间会有干扰。此时，设置基片容置空间130的一侧开放，使得工艺过程中可通过机械手抓住基片200的一个角落，便可以将基片200由基片容置空间130的开放侧131便利地放置入基片容置空间130。基片容置空间130的尺寸可以为：长度为162mm，宽度为162mm；基片200的尺寸可以为：长度为157mm，宽度为157mm。基片容置空间130得长度以及宽度均略大于基片200，可以使得基片200更加容易放入基片容置空间130。

上述基片容置空间130的一侧开放，使得工艺过程中可以便利地进行放片。同时，一侧开放也增加了基片200由该开放侧131掉落的风险。因此，在一个实施例中，设置围成基片容置空间130的载台110的厚度由基片容置空间130的开放侧131向内(参考图2所示的示由左向右)逐渐减小。进而使得在制备单面硅薄膜时，放置于基片容置空间130内的基片200可被有效限位而不发生位移。具体地，基片容置空间130的开放侧的载台110的为高度4mm，基片容置空间130的开放侧的相对侧的高度为3mm，二个位置之间形成坡度。

为了保证足够的生产效率，可设置同一承载层100中的基片容置空间130数量可以大于1。

同时，实际生产中，硅薄膜沉积设备中通常为管式设备，其口径一般只能容下一片基片200。因此，在一个实施例中，同一承载层100的具有开放侧的基片容置空间130排列成一排，以使得成膜载具可以顺利放入管式设备中。此时，为了便于各开放侧的设置以及放片设备(例如机械手)的运行，可以将同一承载层100排成一排的基片容置空间130的开放侧131的朝向相同。

当然，本申请实施例中，也可以设置同一承载层100的具有开放侧的基片容置空间130排列成两排。此时可以设置相同排基片容置空间130的开放侧131的朝向相同。并且，两排基片容置空间130的开放侧131的朝向相反。

上述实施例中，基片容置空间130的一侧开放。但是本申请并不以此为限制，本申请实施例中基片容置空间130也可以不具有与载台110相邻的开放侧131，而是使限位框120对基片容置空间130进而四周封闭。此时，也可通过其他方式(如通过足够大的吸附力吸附住基片200的一个角落或其他部分)将基片200从基片容置空间130上方放置基片容置空间130。放置于基片容置空间130的基片200可以被限位框120完全限制住而不会掉落。

本申请实施例还提供一种太阳能电池的制作方法，参考图3，包括如下步骤：

步骤S10，将待处理基片200放入上述成膜载具的基片容置空间130内。

本申请实施例中，待处理基片200可以为N型(或者P型)的单晶硅片。此时，其上可以沉积P型(或者N型)多晶硅硅薄膜层，进而形成PN结。或者，也可以通过对单晶硅片(待处理基片200)进行掺杂，形成PN结。当然，本申请实施例中，待处理基片200还可以为区别于上述形式的要进行硅薄膜沉积的基片，或者要进行硅薄膜扩散掺杂处理的基片。

实际操作时，可用机械手抓住待处理基片200的一角，然后放置于基片容置空间130内。

步骤S20，将基片200的第一面201与载台110贴合。

参考图,4，基片200具有相背设置的第一面201以及第二面202。该步骤可以通过调整成膜载具的方向，使得承载层100水平放置且基片200放置于载台110的正上方。此时，基片200依靠自身重力，可以使得第一面与载具紧密贴合。该步骤调整成膜载具的方向，使得承载层100水平放置可以在步骤S1将待处理基片200放入成膜载具的基片容置空间130之前进行，也可以在待处理基片200放入基片容置空间130之后进行调整。当然本申请实施例也可通过其他方式(例如通过吸附力吸附等)使得基片200的第一面201与载台110贴合。

步骤S30，将基片200随成膜载具放入沉积或扩散设备。

沉积或扩散设备通常可以选择管式设备，具体可以选用P&TECH管式硅薄膜生长设备。可以将装有基片200的成膜载具水平放入管式设备，以保证基片200可以依靠重力，使得第一面201与载台110一直紧密贴合，进而有效防止硅薄膜生长时的绕镀问题。

步骤S40，在基片200的第二面202上沉积形成硅薄膜层或者扩散掺杂形成掺杂层。

当基片200为要进行硅薄膜沉积的基片时，该步骤在管式设备内通过化学气相沉积法进行沉积，形成硅薄膜层。当基片200为要进行硅薄膜扩散掺杂处理的基片时，该步骤在管式设备内通入含有掺杂成分(N型杂质硼、铝等或者P型杂质磷、砷等)的气体。然后将该气体在管式设备内分解且在基片200表面进行N型杂质或者P型杂质的扩散掺杂，形成掺杂层。

在一个实施例中，太阳能电池的制造方法还可以包括如下步骤：

步骤S1，提供第一掺杂类型的单晶硅片210，单晶硅片210具有相背设置的正面211与背面212，继续参考图4。

第一掺杂类型可以为N型，也可以为P型。具体地，第一掺杂类型的单晶硅片具体可以选用电阻率为1～3.5ohmcm N型单晶硅片210。单晶硅片210的厚度可为180～200μm，面积可为156.75*156.75mm²。选取单晶硅片210后，可通过碱溶液去除其表面损伤层并进行制绒。

步骤S2，在单晶硅片210的正面211形成第二掺杂类型半导体层220。

此步骤可通过在单晶硅片正面进行硼扩散掺杂形成P型半导体层。该P型半导体层与N型单晶硅片形成PN结。HF/HNO₃酸溶液去除单晶硅片背面及边缘PN结，HF去除单晶硅片正面硼硅玻璃。

步骤S3，在单晶硅片210的背面212形成隧穿氧化层230，再次参考图4。

完成以上步骤S2工艺流程后，在单晶硅片210的背面212生长隧穿氧化层230。第二掺杂类型半导体层220、单晶硅片210以及隧穿氧化层230组成待处理基片200。第二掺杂类型半导体层的背离单晶硅片的表面为第一面201；隧穿氧化层230的背离单晶硅片210的表面为第二面202。

然后通过步骤S10～S40在隧穿氧化层230的背离单晶硅片210的表面沉积形成硅薄膜层。再在硅薄膜层上进行扩散掺杂，掺杂类型与单晶硅片210掺杂类型相同，掺杂后形成重掺杂导电层。

完成以上流程后，还可以在第二掺杂类型半导体层220表面沉积氧化铝钝化层；再在氧化铝钝化层以及重掺杂导电层表面形成氮化硅减反射膜层；最后完成在两侧氮化硅减反射膜层上进行电极印刷及烧结，完成电池的制作。

综上所述，本申请提供成膜载具包括只一个承载层。承载层通过设置载台以及限位框而形成了基片容置空间。太阳能电池制作过程中，将基片的第一面与载台贴合。进而可在基片的与第一面相背的第二面上沉积形成硅薄膜层时，有效防止硅薄膜层绕镀到基片的第一面；或者，可在基片的与第一面相背的第二面上进行扩散掺杂时，有效防止基片的第一面也被扩散掺杂。因此，本申请提供的成膜载具以及太阳能电池的制作方法可以有效提高太阳能电池的性能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种成膜载具，用于承载待处理基片，其特征在于，所述成膜载具包括至少一个承载层，所述承载层包括载台以及限位框，所述载台用于与所述基片的一面贴合，所述限位框由所述载台贴合所述基片的一侧凸起，同一所述承载层的所述载台与所述限位框围设成至少一个基片容置空间，所述基片容置空间用于容置所述基片。

2.根据权利要求1所述的成膜载具，其特征在于，所述承载层的数量大于1，所述成膜载具还包括至少一个连接杆，所述连接杆连接相邻的两个所述承载层。

3.根据权利要求1所述的成膜载具，其特征在于，所述基片容置空间具有与所述载台相邻的一个开放侧。

4.根据权利要求3所述的成膜载具，其特征在于，围成所述基片容置空间的载台的厚度由所述开放侧向内逐渐减小。

5.根据权利要求3所述的成膜载具，其特征在于，同一所述承载层的所述基片容置空间数量大于1且排列成一排。

6.根据权利要求5所述的成膜载具，其特征在于，同一所述承载层的所述基片容置空间的所述开放侧的朝向相同。

7.根据权利要求3所述的成膜载具，其特征在于，同一所述承载层的所述基片容置空间数量大于1且排列成两排，相同排所述基片容置空间的所述开放侧的朝向相同，并且所述两排基片容置空间的所述开放侧的朝向相反。

8.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：

将待处理基片放入如权利要求1-7任一项所述的成膜载具的所述基片容置空间内；

所述基片具有相背设置的第一面以及第二面，将所述基片的第一面与所述载台贴合；

将所述基片随成膜载具放入沉积或扩散设备；

在所述基片的第二面上沉积形成硅薄膜层或者扩散掺杂形成掺杂层。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述基片的第一面与所述载台贴合包括：调整所述成膜载具的方向，使得所述承载层水平放置且所述基片放置于所述载台的正上方。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，还包括：

提供第一掺杂类型的单晶硅片，所述单晶硅片具有相背设置的正面与背面；

在所述单晶硅片的正面形成第二掺杂类型半导体层；

在所述单晶硅片的背面形成隧穿氧化层，所述第二掺杂类型半导体层、所述单晶硅片以及所述隧穿氧化层组成所述待处理基片；所述第二掺杂类型半导体层的背离所述单晶硅片的表面为所述第一面，所述隧穿氧化层的背离所述单晶硅片的表面为所述第二面。