CN110735130A - 制备背面钝化膜的管式pecvd设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备背面钝化膜的管式PECVD设备及方法，该设备包括至少一个用于沉积AlOx膜的反应室，该室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、TMA/Ar进气管和N2进气管，且该室的抽气口连通有真空泵，同时二者之间设有除尘装置；该设备还包括至少一个用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室，该室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、N2进气管和SiH4进气管。采用上述管式PECVD设备制备背面钝化膜。本发明管式PECVD设备具有反应室搭配合理、除尘装置数量少、气路系统简单、易于维护、制造成本低等优点，用于制备背面钝化膜时能够显著提高钝化膜的钝化效果，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于PERC电池制备领域，涉及一种制备背面钝化膜的管式PECVD设备及方法。
背景技术
PERC电池是现阶段光伏行业的主流产品，提升产线单位时间的成品产出能力和成品太阳能电池的光电转换效率，是产业化生产中的两个重要前进方向。整线产能以及成品太阳能电池效率的提升，除去要求进一步优化工序之间的配合外，更要求每一道工序都尽力去优化提升本道工序的产能及工艺效果。背面钝化膜是PERC电池与传统太阳能电池最大的区别之一，其中背面钝化膜是指背面AlOx膜与背面SiON膜、SiNx膜中的一种或多种共同组成的背面叠层钝化膜。可见，背面钝化膜的制备是PERC电池生产过程中的核心之一。
目前产业化生产中制备背面叠层钝化膜的方式有：
(1)先利用ALD(Atomic Layer Deposition原子层沉积)设备沉积背面AlOx膜，然后利用管式PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)设备沉积背面SiON膜、SiNx膜中的一种或多种共同组成背面叠层钝化膜。
(2)利用板式PECVD设备，在一次工艺过程中沉积背面AlOx/SiON/SiNx叠层钝化膜。
(3)利用管式PECVD设备，在一次工艺过程中沉积背面AlOx/SiON/SiNx叠层钝化膜。
现有管式PECVD设备制作背面钝化膜的工艺流程图如图1所示，机械手将已插满载片的石墨舟载具放置于取放舟系统的承载区。准备就位后，工艺反应室炉门打开，取放舟系统将石墨舟载具置于工艺反应室内，随后关闭炉门。炉管连接的真空装置将反应室抽至真空状态，同时设备的温度控制系统将反应室内温度升高保持在工艺温度T1(250℃～350℃)。待温度稳定后通入工艺气体保持反应室内压力恒定在设定值，开启中频电源沉积背面钝化AlOx膜。完成AlOx膜沉积后，抽空、清洗、再通入工艺气体保持反应室内压力恒定在设定值，开启中频电源，处理不同膜层之间的界面结构。同时设备的温度控制系统将反应室内温度升高保持在工艺温度T2(380℃～550℃)。待温度稳定后通入工艺气体保持反应室内压力恒定在设定值，开启中频电源沉积背面SiON膜、SiNx膜。完成SiON膜、SiNx膜沉积后，抽空、清洗、反应室内压力恢复到常压状态后开启炉门，取放舟系统将石墨舟载具从反应室内取出放置于承载区上。现有管式PECVD设备，可根据用户需要设施4-10个反应室，然而，在利用管式PECVD设备制备背面钝化膜时通常是在同一反应室内一次性沉积AlOx膜、SiON膜、SiNx膜，由于沉积AlOx膜、SiON膜、SiNx膜时所需的气源、沉积温度等条件存在差异，其结果是连续生产背面钝化膜时同一个反应室内的温度需反复升温降温，消耗了大量电能、不利于降低生产成本；另外，原有连续沉积背面钝化膜(AlOx膜)和背面覆盖层(SiON膜、SiNx膜)方式中，工艺气体N2O、NH3、N2、SiH4、Ar和液体TMA都需分别通入设备中1#～5#反应室，每路气路管道需设置单向阀、气动阀、电磁阀、流量计、互锁装置等，气路系统复杂。沉积AlOx膜后残留的工艺气体TMA和N2O容易在真空泵中发生反应，会产生大量粉尘影响真空泵及真空管道的使用，因此1#～5#真空泵的前端都需要增加除尘装置。现有管式PECVD设备的气路原理示意简图，如图2所示。此外，在实际工艺过程中，低温到高温的升温时间较长，不利于减少单次工艺的总时间，继而影响实际产能的提升。现有背面钝化层的制备工艺中仍然存在背面钝化层钝化效果不理想的问题。因此，获得一种反应室搭配合理、除尘装置数量少、气路系统简单、易于维护、制造成本低的制备背面钝化膜的管式PECVD设备以及获得一种工艺简单、耗时短、能耗低、生产成本低、产能高的制备背面钝化膜的方法，对于提高PERC电池的光电性能以及实现PERC太阳电池的广泛应用具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种反应室搭配合理、除尘装置数量少、气路系统简单、易于维护、制造成本低的制备背面钝化膜的管式PECVD设备，还提供了一种工艺简单、耗时短、能耗低、生产成本低、产能高的制备背面钝化膜的方法，由此制得的背面钝化膜具有较好的钝化效果，对于提高PERC电池的光电性能以及实现PERC太阳电池的广泛应用具有十分重要的意义。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种制备背面钝化膜的管式PECVD设备，所述管式PECVD设备包括至少一个用于沉积AlOx膜的反应室和至少一个用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室；所述用于沉积AlOx膜的反应室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、TMA/Ar进气管和N2进气管；所述用于沉积AlOx膜的反应室的抽气口连通有真空泵；所述用于沉积AlOx膜的反应室与真空泵之间设有除尘装置；所述用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、N2进气管和SiH4进气管。
上述的制备背面钝化膜的管式PECVD设备，进一步改进的，所述用于沉积AlOx膜的反应室和用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的数量之比为1∶1～4。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种制备背面钝化膜的方法，采用上述的管式PECVD设备制备背面钝化膜。
上述的制备背面钝化膜的方法，进一步改进的，包括以下步骤：
S1、将硅片送入到用于沉积AlOx膜的反应室中，抽真空，恒温至250℃～350℃，在硅片背面沉积AlOx膜；
S2、将步骤S1中得到的硅片送入到用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室中，抽真空，恒温至380℃～550℃，在AlOx膜上沉积SiON膜、SiNx膜中的一种或多种，完成对背面钝化膜的制备。
上述的制备背面钝化膜的方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述抽真空过程中还包括采用N2对反应室进行清洗；所述SiNx膜为多层结构复合SiNx膜。
上述的制备背面钝化膜的方法，进一步改进的，所述SiNx膜为由先后沉积的第一SiNx膜、第二SiNx膜和第三SiNx膜组成的复合SiNx膜时，所述第一SiNx膜的沉积工艺参数是：以NH3、SiH4为反应气体，压力为180Pa～230Pa，电源功率为8000W～20000W，NH3流量为500sccm～10000sccm，SiH4流量为500sccm～2000sccm，时间为80s～300s；所述第二SiNx膜的沉积工艺参数是：以NH3、SiH4为反应气体，压力为180Pa～230Pa，电源功率为8000W～20000W，NH3流量为5000sccm～10000sccm，SiH4流量为500sccm～1200sccm，时间为250s～600s；所述第三SiNx膜的沉积工艺参数是：以NH3、SiH4为反应气体，压力为180Pa～230Pa，电源功率为8000W～20000W，温度为380℃～550℃，NH3流量为5000sccm～10000sccm，SiH4流量为500sccm～1200sccm，时间为250s～600s。
上述的制备背面钝化膜的方法，进一步改进的，所述第一SiNx膜的厚度为12nm～45nm，折射率为2.05～2.3；所述第二SiNx膜的厚度为25nm～60nm，折射率为1.95～2.1；所述第三SiNx膜的厚度为25nm～60nm，折射率为1.9～2.05。
上述的制备背面钝化膜的方法，进一步改进的，所述步骤S1中，在沉积AlOx膜之后还包括对AlOx膜进行钝化处理，包括以下步骤：步骤S1中沉积AlOx膜完成后，将用于沉积AlOx膜的反应室进行抽真空，恒温至250℃～350℃，通入N2O、NH3，对AlOx膜进行钝化处理；所述钝化过程中工艺参数为：压力为130Pa～230Pa，电源功率为3000W～8000W，N2O流量为3000sccm～7000sccm，NH3流量为3000sccm～7000sccm，时间为150s～250s。
上述的制备背面钝化膜的方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述AlOx膜的沉积工艺参数是：以N2O、TMA、Ar为反应气体，压力为180Pa～230Pa，电源功率为3000W～8000W，N2O流量为3000sccm～8000sccm，TMA流量为0.5mg/min～1.5mg/min，Ar流量为1000sccm～3000sccm，时间为80s～150s；
所述步骤S2中，所述SiON膜的沉积工艺参数为：以N2O、NH3、SiH4为反应气体，压力为130Pa～230Pa，电源功率为3000W～8000W，N2O流量为3000sccm～7000sccm，NH3流量为100sccm～1000sccm，SiH4流量为100sccm～1000sccm，时间为100s～450s。
上述的制备背面钝化膜的方法，进一步改进的，所述AlOx膜的厚度为10nm～25nm，折射率为1.58～1.67；所述SiON膜的厚度为10nm～35nm，折射率为1.47～2.1。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种制备背面钝化膜的管式PECVD设备，包括至少一个用于沉积AlOx膜的反应室和至少一个用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室，其中用于沉积AlOx膜的反应室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、TMA/Ar进气管和N2进气管；用于沉积AlOx膜的反应室的抽气口连通有真空泵，用于沉积AlOx膜的反应室与真空泵之间设有除尘装置；用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、N2进气管和SiH4进气管。本发明中，通过设置用于沉积AlOx膜的反应室和用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室，使得AlOx膜、SiON膜/SiNx膜的沉积过程至少在两个不同的反应室中进行，好处是沉积过程中无需反复进行升温和降温，有利于降低电能消耗和生产成本，也有利于提高生产效率和产能；同时，在沉积AlOx膜的过程中无需向用于沉积AlOx膜的反应室中通入NH3，因而无需用于沉积AlOx膜的反应室上设置NH3进气管，且在沉积SiON膜/SiNx膜的过程中无需向用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室中通入TMA/Ar，因而无需在用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室上设置TMA/Ar进气管，由此使得气路系统简化，有利于降低制造成本。另外，由于SiON膜/SiNx膜的沉积过程中不使用TMA/Ar，也不会产生大量的粉尘，因而无需在用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室上设置除尘装置，且对于真空泵和真空管的影响较小，可降低真空泵和真空管的维护难度，也有利于降低制造成本和维护成本。本发明制备背面钝化膜的管式PECVD设备具有反应室搭配合理、除尘装置数量少、气路系统简单、易于维护、制造成本低等优点，能够广泛用于制备太阳电池，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
(2)本发明提供了一种制备背面钝化膜的方法，采用管式PECVD设备制备背面钝化膜，具体为将硅片送入到用于沉积AlOx膜的反应室中，在硅片背面沉积AlOx膜；将沉积有AlOx膜的硅片送入到用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室中，在AlOx膜上沉积SiON膜、SiNx膜中的一种或多种，完成对背面钝化膜的制备。本发明方法的制备过程中需要对沉积有AlOx膜的硅片进行转移，而硅片的转移过程中会在暴露空气中，此时AlOx膜会吸附空气中的氧和H2O，进而后续沉积SiON膜/SiNx膜的过程中表面吸附的含氧物质会在高温和等离子体轰击下向Si-AlOx界面扩散，从而改善了界面成键结构，增大了固定负电荷密度，大幅提升了场钝化效果，由此使得制备得到的钝化膜表现出较好的钝化效果，有利于提高电池的光电转换效率。本发明制备背面钝化膜的方法具有工艺简单、耗时短、能耗低、生产成本低、产能高等优点，适用于大规模制备，利于工业化应用，对于制备高性能PERC电池以及实现PERC电池的广泛应用具有十分重要的意义。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为现有常规管式PECVD设备制备背面钝化膜的工艺流程图。
图2为现有常规管式PECVD设备的气路原理示意图。
图3为本发明实施例1中管式PECVD设备的气路原理示意图。
图4为本发明实施例1中利用管式PECVD设备制备背面钝化膜的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。本发明的实施例中，若无特别说明，所采用的工艺为常规工艺，所采用的设备为常规设备，且所得数据均是三次以上试验的平均值。
实施例1：
一种制备背面钝化膜的管式PECVD设备，包括一个用于沉积AlOx膜的反应室和四个用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室，其中用于沉积AlOx膜的反应室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、TMA/Ar进气管和N2进气管；用于沉积AlOx膜的反应室的抽气口连通有真空泵；用于沉积AlOx膜的反应室与真空泵之间设有除尘装置；用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、N2进气管和SiH4进气管。
本实施例中，通过设置用于沉积AlOx膜的反应室和用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室，使得AlOx膜、SiON膜/SiNx膜的沉积过程至少在两个不同的反应室中进行，好处是沉积过程中无需反复进行升温和降温，有利于降低电能消耗和生产成本，也有利于提高生产效率和产能；同时，在沉积AlOx膜的过程中无需向用于沉积AlOx膜的反应室中通入NH3，因而无需用于沉积AlOx膜的反应室上设置NH3进气管，且在沉积SiON膜/SiNx膜的过程中无需向用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室中通入TMA/Ar，因而无需在用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室上设置TMA/Ar进气管，由此使得气路系统简化，有利于降低制造成本。另外，由于SiON膜/SiNx膜的沉积过程中不使用TMA/Ar，也不会产生大量的粉尘，因而无需在用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室上设置除尘装置，且对于真空泵和真空管的影响较小，可降低真空泵和真空管的维护难度，也有利于降低制造成本和维护成本。本发明制备背面钝化膜的管式PECVD设备具有反应室搭配合理、除尘装置数量少、气路系统简单、易于维护、制造成本低等优点，能够广泛用于制备太阳电池，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
本实施例中，制备背面钝化膜的管式PECVD设备的气路原理示意简图，如图3所示。背面钝化膜(AlOx膜)和背面覆盖层(SiON膜、SiNx膜)置于不同反应室中，沉积背面钝化膜(AlOx膜)所需的气体Ar和液体TMA通过蒸发装置后只需通入1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)，无需再通入2#～5#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)中，且仅1#真空泵的前端需要增加除尘装置，1#反应室只沉积背面钝化AlOx膜无需工艺气体SiH4，其简化后气路原理示意简图如图3所示。
本实施例中，管式PECVD设备用于制备背面钝化膜的制备工艺流程图如图4所示，利用机械手将已插满载片的石墨舟载具放置于取放舟系统的1#承载区(用于沉积AlOx膜的反应室的承载区)。准备就位后，用于沉积AlOx膜的反应室的炉门打开，取放舟系统将石墨舟载具置于1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内，随后关闭炉门。1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)连接的真空装置(真空泵)将1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)抽至真空状态，同时利用设备的温度控制系统将1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内的温度升高并保持在工艺温度T1(250℃～350℃)。待温度稳定后通入工艺气体保持1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内压力恒定在设定值，开启中频电源沉积背面钝化AlOx膜。完成AlOx膜沉积后，抽空、清洗、1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内压力恢复到常压状态后开启1#炉门(用于沉积AlOx膜的反应室的炉门)，取放舟系统将石墨舟载具从1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内取出放置于1#承载区(用于沉积AlOx膜的反应室的承载区)上。机械手将石墨舟载具从取放舟系统的1#承载区(用于沉积AlOx膜的反应室的承载区)转移至2#承载区(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的承载区)，同时开启沉积背面SiON、SiNx膜的2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)炉门，取放舟系统将石墨舟载具置于2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)内，随后关闭2#炉门(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的炉门)。2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)连接的真空装置(真空泵)将2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)抽至真空状态，同时设备的温度控制系统将2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)内温度升高保持在工艺温度T2(380℃～550℃)。待温度稳定后通入工艺气体保持2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)内压力恒定在设定值，开启中频电源沉积背面SiON、SiNx膜。完成SiON、SiNx膜沉积后，抽空、清洗、2#炉管(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的炉管)内压力恢复到常压状态后开启2#炉门(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的炉门)，取放舟系统将石墨舟载具从2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)内取出放置于2#承载区(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的承载区)上，完成对背面钝化膜的制备。
由此可见，本发明管式PECVD设备制备背面钝化膜的工艺流程中，单个周期的工艺时间t’主要分为1#反应室内装载石墨舟载具时间t1，1#反应室温度控制时间t2，沉积背面钝化AlOx膜时间t3，1#反应室卸载石墨舟载具和2#反应室装载石墨舟载具时间t7，2#反应室温度控制时间t8，沉积背面SiON膜/SiNx膜时间t5，2#反应室内卸载石墨舟载具时间t6，t’＝t1+t2+t3+t7+t8+t5+t6，其中1#反应室卸载石墨舟载具和2#反应室装载石墨舟载具时间t7、2#反应室温度控制时间t8为现有总工艺时间t的15％。
现有常规管式PECVD设备制备背面钝化膜的工艺流程中，单个周期的工艺时间t主要分为反应室内装载石墨舟载具时间t1，温度控制时间t2，沉积背面钝化AlOx膜时间t3，快速升温控制时间t4，沉积背面SiON膜/SiNx膜时间t5，反应室内卸载石墨舟载具时间t6，t＝t1+t2+t3+t4+t5+t6，其中升温控制时间t4为总工艺时间t的25％。
因此，本发明制备背面钝化膜的工艺中，单个周期的工艺时间t’为现有制备背面钝化膜的工艺的90％，工艺时间节省10％，因而利用本发明管式PECVD设备制备背面钝化膜的工艺节省了沉积不同膜层时的升温时间，提高了实际生产应用中的生产产能。
此外，现有常规管式PECVD设备制备背面钝化膜的工艺过程，在同一反应室内完成背面AlOx膜、SiON、SiNx膜沉积，反应室内温度设定值依次为T1→T2→T1，其中T1＜T2，反应室内温度随时间上升后又下降。而本发明管式PECVD设备制备背面钝化膜的工艺过程，在两个不同的反应室分别完成背面AlOx膜和SiON膜、SiNx膜沉积，沉积AlOx膜反应室内温度设定值为T1，沉积SiON膜/SiNx膜反应室温度设定值T2，其中T1＜T2，沉积不同膜层结构的反应室内的温度分别保持各自的温度设定值，避免了背面钝化膜制备工艺过程中温度控制系统反复升温降温，节省了电能消耗降低了热量损失。
实施例2：
一种制备背面钝化膜的方法，采用实施例1中的管式PECVD设备制备背面钝化膜，包括以下步骤：
S1：将插满载片的石墨舟载具置于1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内，抽真空，恒温至300℃。
S2：待温度稳定后，往1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内通入工艺气体(N2O、TMA、Ar气体)并保持1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内的压力恒定在210Pa，开启中频电源，电源功率为7500W，温度恒定在300℃，N2O流量为3500sccm，TMA流量为1.3mg/min，Ar流量为2500sccm，在硅片背面沉积AlOx膜，时间为150s，其中AlOx膜的厚度为18nm，折射率为1.62。
S3：将1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)抽真空，N2清洗抽真空后，通入N2O、NH3气体，压力220Pa，开启中频电源，电源功率为4800W，温度恒定在320℃，N2O流量为3500sccm，NH3流量为3000sccm，对AlOx膜进行钝化处理250s。该步骤意在增加界面间隙态的氧原子以增强场钝化效果。
S4：将1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)抽真空，N2清洗抽真空后，通入N2待炉管内压力恢复到常压，开启1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)的炉门，将已完成AlOx膜沉积的石墨舟载具取出后置于2#～5#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)中任一待工作的炉管内，在此定义为2#反应室。
S5：待2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)关闭炉门后，抽真空，恒温至400℃。
S6：将2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)抽真空，N2清洗抽真空后，通入N2O、NH3、SiH4气体，压力140Pa，开启中频电源，电源功率为8000W，温度恒定在400℃，N2O流量为5000sccm，NH3流量为360sccm，SiH4流量为160sccm，在经钝化处理后的AlOx膜上沉积SiON膜，时间200s，其中该SiON膜的厚度为20nm，折射率为1.53。
S7：将2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)抽真空，N2清洗抽真空后，通入NH3、SiH4气体，压力220Pa，开启中频电源，电源功率为13500W，温度恒定在410℃，NH3流量为7500sccm，SiH4流量为1500sccm，在SiON膜上沉积第一SiNx膜，时间为265s，其中该第一SiNx膜的厚度为32nm，折射率为2.2。
S8：往2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)，通入NH3、SiH4气体，压力为220Pa，开启中频电源，电源功率为13500W，温度恒定在420℃，NH3流量为8500sccm，SiH4流量为850sccm，在第一SiNx膜上沉积第二SiNx膜，时间为340s，其中该第二SiNx膜的厚度35nm，折射率2.05。
S9：往2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)，通入NH3、SiH4气体，压力为220Pa，开启中频电源，电源功率为13500W，温度恒定在430℃，NH3流量为10700sccm，SiH4流量850sccm，在第二SiNx膜上沉积第三SiNx膜，时间为400s，其中该第三SiNx膜的厚度为42nm，折射率为1.98。
S10：开启2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)的炉门，将已完成SiNx、SiON膜沉积的石墨舟载具取出后置于冷却架上，得到背面沉积有AlOx膜/SiON膜/SiNx膜的硅片，即为背面沉积钝化膜的硅片。
将实施例2中制备的背面沉积有钝化膜的硅片继续正面沉积减反射SiON、SiNx钝化膜、激光开膜、丝网印刷、烧结、测试分选等工序。由此制得电池片与现有常规方法(目前生产线正常生产方式)制得的电池片的电性能测试对比数据，如表1所示。
表1不同工艺制得的电池片的电性能数据对比
两种方式制备背面AlOx膜、SiON膜、SiNx膜和正面SiON膜、SiNx膜后，测试平均少子寿命，结果如表2所示。
表2不同工艺制得的电池片的平均少子寿命数据对比
| 方法 | 烧结前(μs) | 烧结后(μs) |
| 本发明方法 | 122.89 | 251.72 |
| 常规方法 | 95.77 | 174.94 |
由表1和表2可知，经本发明方法制备背面钝化膜后制得的电池片的开路电压Voc、电池效率Eta、平均少子寿命显著提高，这说明经本发明方法制备背面钝化膜后制得的电池片的钝化效果提升明显。
实施例3：
一种制备背面钝化膜的方法，采用实施例1中的管式PECVD设备制备背面钝化膜，包括以下步骤：
S1：将插满载片的石墨舟载具置于1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内，抽真空，恒温至300℃。
S2：待温度稳定后，往1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内通入工艺气体(N2O、TMA、Ar气体)并保持1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)内的压力恒定在210Pa，开启中频电源，电源功率为7500W，温度恒定在300℃，N2O流量为3500sccm，TMA流量为1.3mg/min，Ar流量为2500sccm，在硅片背面沉积AlOx膜，时间为150s，其中AlOx膜的厚度为18nm，折射率为1.62。
S3：将1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)抽真空，N2清洗抽真空后，通入N2待炉管内压力恢复到常压，开启1#反应室(用于沉积AlOx膜的反应室)的炉门，将已完成AlOx膜沉积的石墨舟载具取出后置于2#～5#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)中任一待工作的炉管内，在此定义为2#反应室。
S4：待2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)关闭炉门后，抽真空，恒温至400℃。
S5：将2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)抽真空，N2清洗抽真空后，通入N2O、NH3、SiH4气体，压力140Pa，开启中频电源，电源功率为8000W，温度恒定在400℃，N2O流量为5000sccm，NH3流量为360sccm，SiH4流量为160sccm，在经钝化处理后的AlOx膜上沉积SiON膜，时间200s，其中该SiON膜的厚度为20nm，折射率为1.53。
S6：将2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)抽真空，N2清洗抽真空后，通入NH3、SiH4气体，压力220Pa，开启中频电源，电源功率为13500W，温度恒定在410℃，NH3流量为7500sccm，SiH4流量为1500sccm，在SiON膜上沉积第一SiNx膜，时间为265s，其中该第一SiNx膜的厚度为32nm，折射率为2.2。
S7：往2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)，通入NH3、SiH4气体，压力为220Pa，开启中频电源，电源功率为13500W，温度恒定在420℃，NH3流量为8500sccm，SiH4流量为850sccm，在第一SiNx膜上沉积第二SiNx膜，时间为340s，其中该第二SiNx膜的厚度35nm，折射率2.05。
S8：往2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)，通入NH3、SiH4气体，压力为220Pa，开启中频电源，电源功率为13500W，温度恒定在430℃，NH3流量为10700sccm，SiH4流量850sccm，在第二SiNx膜上沉积第三SiNx膜，时间为400s，其中该第三SiNx膜的厚度为42nm，折射率为1.98。
S9：开启2#反应室(用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室)的炉门，将已完成SiNx、SiON膜沉积的石墨舟载具取出后置于冷却架上，得到背面沉积有AlOx膜/SiON膜/SiNx膜的硅片，即为背面沉积钝化膜的硅片。
将实施例3中制备的背面沉积有钝化膜的硅片继续正面沉积减反射SiON、SiNx钝化膜、激光开膜、丝网印刷、烧结、测试分选等工序。由此制得电池片的开路电压Voc、电池效率Eta、平均少子寿命，与实施例2中的制得的电池片相同或相似，取得了较好的技术效果。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制备背面钝化膜的管式PECVD设备，其特征在于，所述管式PECVD设备包括至少一个用于沉积AlOx膜的反应室和至少一个用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室；所述用于沉积AlOx膜的反应室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、TMA/Ar进气管和N2进气管；所述用于沉积AlOx膜的反应室的抽气口连通有真空泵；所述用于沉积AlOx膜的反应室与真空泵之间设有除尘装置；所述用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的进气口连通有N2O进气管、NH3进气管、N2进气管和SiH4进气管。
2.根据权利要求1所述的制备背面钝化膜的管式PECVD设备，其特征在于，所述用于沉积AlOx膜的反应室和用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室的数量之比为1∶1～4。
3.一种制备背面钝化膜的方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的管式PECVD设备制备背面钝化膜。
4.根据权利要求3所述的制备背面钝化膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将硅片送入到用于沉积AlOx膜的反应室中，抽真空，恒温至250℃～350℃，在硅片背面沉积AlOx膜；
S2、将步骤S1中得到的硅片送入到用于沉积SiON膜/SiNx膜的反应室中，抽真空，恒温至380℃～550℃，在AlOx膜上沉积SiON膜、SiNx膜中的一种或多种，完成对背面钝化膜的制备。
5.根据权利要求4所述的制备背面钝化膜的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述抽真空过程中还包括采用N2对反应室进行清洗；所述SiNx膜为多层结构复合SiNx膜。
6.根据权利要求5所述的制备背面钝化膜的方法，其特征在于，所述SiNx膜为由先后沉积的第一SiNx膜、第二SiNx膜和第三SiNx膜组成的复合SiNx膜时，所述第一SiNx膜的沉积工艺参数是：以NH3、SiH4为反应气体，压力为180Pa～230Pa，电源功率为8000W～20000W，NH3流量为500sccm～10000sccm，SiH4流量为500sccm～2000sccm，时间为80s～300s；所述第二SiNx膜的沉积工艺参数是：以NH3、SiH4为反应气体，压力为180Pa～230Pa，电源功率为8000W～20000W，NH3流量为5000sccm～10000sccm，SiH4流量为500sccm～1200sccm，时间为250s～600s；所述第三SiNx膜的沉积工艺参数是：以NH3、SiH4为反应气体，压力为180Pa～230Pa，电源功率为8000W～20000W，温度为380℃～550℃，NH3流量为5000sccm～10000sccm，SiH4流量为500sccm～1200sccm，时间为250s～600s。
7.根据权利要求6所述的制备背面钝化膜的方法，其特征在于，所述第一SiNx膜的厚度为12nm～45nm，折射率为2.05～2.3；所述第二SiNx膜的厚度为25nm～60nm，折射率为1.95～2.1；所述第三SiNx膜的厚度为25nm～60nm，折射率为1.9～2.05。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的制备背面钝化膜的方法，其特征在于，所述步骤S1中，在沉积AlOx膜之后还包括对AlOx膜进行钝化处理，包括以下步骤：步骤S1中沉积AlOx膜完成后，将用于沉积AlOx膜的反应室进行抽真空，恒温至250℃～350℃，通入N2O、NH3，对AlOx膜进行钝化处理；所述钝化过程中工艺参数为：压力为130Pa～230Pa，电源功率为3000W～8000W，N2O流量为3000sccm～7000sccm，NH3流量为3000sccm～7000sccm，时间为150s～250s。
9.根据权利要求4～7中任一项所述的制备背面钝化膜的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述AlOx膜的沉积工艺参数是：以N2O、TMA、Ar为反应气体，压力为180Pa～230Pa，电源功率为3000W～8000W，N2O流量为3000sccm～8000sccm，TMA流量为0.5mg/min～1.5mg/min，Ar流量为1000sccm～3000sccm，时间为80s～150s；
所述步骤S2中，所述SiON膜的沉积工艺参数为：以N2O、NH3、SiH4为反应气体，压力为130Pa～230Pa，电源功率为3000W～8000W，N2O流量为3000sccm～7000sccm，NH3流量为100sccm～1000sccm，SiH4流量为100sccm～1000sccm，时间为100s～450s。
10.根据权利要求4～7中任一项所述的制备背面钝化膜的方法，其特征在于，所述AlOx膜的厚度为10nm～25nm，折射率为1.58～1.67；所述SiON膜的厚度为10nm～35nm，折射率为1.47～2.1。
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