CN110854243B - 一种氮氧化硅perc背钝化方法及钝化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮氧化硅PERC背钝化方法及钝化炉,通过阶梯设置的温度进行钝化,并且在其中加入N2O,能够提高背钝化的效果;另外,增加换热机构,使得炉门打开时,将端部气体传递至炉管尾端,尽可能减少热量的丧失,进而节约能源。加热层采用独立控制的电热丝作为加热源,降低了设备成本,并且对炉内温度实现分区控制,使温度控制更加精确。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池片生产领域,特别涉及一种氮氧化硅PERC背钝化方法及其钝化炉。
背景技术
随着能源问题的日益突出,太阳能作为一种可再生的清洁能源,越来越受到人们的关注,太阳电池的应用前景也越来越广泛。晶体硅太阳电池一直是太阳电池领域的主力军,特别单晶硅电池转换率高于多晶硅,受到青睐。但是国内民用太阳能电池的普及率依然很低,原因还是在太阳能电池生产成本过高,理论上理想的生产工艺与产业化生产差距大,成品良率低,电池转换效率也与理论相差大,电池安装成本高等。因此降低制造成本和提高转化率是太阳电池制造行业的努力方向。
电池片在生产过程中,需要在硅片的表面镀上一层减反射膜。目前,采用等离子体增强化学气相沉积方法(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition,PECVD),使气体在硅电池片表面发生化学反应并形成覆盖层,即减反射膜。此减反射膜的主要作用是:降低反射率、良好的体钝化和表面钝化,以及利用氮化硅薄膜的强致密性和耐多数酸碱性,在硅片表面形成保护层。电池片的PECVD工序一般通过PECVD机完成,PECVD机在石英管的两端通微波源,表面抽真空的条件下将氨气和硅烷分解成高能离子状态,经过一系列化学反应转变成氮化硅气体,在硅片表面沉积氮化硅固态薄膜,同时分解出来的氢离子,将硅片表面原有缺陷钝化。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺陷,本发明的主要目的在于克服现有技术的不足之处,公开了一种氮氧化硅PERC背钝化方法,包括以下步骤:
第一步,启动钝化炉,对其进行预热,使其加热至350℃,保温20分钟;
第二步,将电池片的石墨舟放入钝化炉内,保持炉内温度350℃,通入NH3和N2O,并且其重量比例为1:2,保温110-120秒;
第三步,通入SiH4、NH3和N20的混合气体,并且其重量比例为1:3:6,保温900-1000秒;
第四步,钝化炉内升温至480℃,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:3,保温180-200秒;
第五步,通入SiH4和NH3,并且其重量比例为1:4,保温75-85秒;
第六步,通入SiH4和NH3,并且其重量比例为1:5,保温400-430秒;
第七步,取出石墨舟。
进一步地,第二步、第三步中,钝化炉内部压力保持在191Pa。
进一步地,,第四步、第五步和第六步中,钝化炉内部压力保持在202Pa。
进一步地,钝化炉内从入口处依次设置五个温区;在第二步和第三步中,第一温区加热温度在360℃,中间三个温区温度在350℃,最后一个温区设置340℃。
进一步地,钝化炉内从入口处依次设置五个温区;在第四步、第五步和第六步中,第一五个温区均设置在480℃。
进一步地,第七步中,打开炉门前,启动换热机构,将炉口端的气体传递至炉管的尾端。
一种氮氧化硅PERC背钝化的钝化炉,包括炉管、换热机构和抽气机构,所述炉管包括石英内层、加热层和保温外层,所述炉管的炉口端设置进气口,所述抽气机构设置在所述炉管的尾端,利用所述抽气机构对所述炉管内抽气,以促进炉管内气体流动;所述换热机构将所述炉管内炉口端的气体传送至所述炉管的尾端。
进一步地,所述加热层有依次设置的五个独立控制的电热丝组成,并且通过热电偶进行实时测温。
进一步地,所述抽气机构包括抽气泵和抽气管,所述抽气管沿所述炉管尾端的周向设置四个抽气口。
进一步地,所述保温外层为玻璃纤维棉。
本发明取得的有益效果:
本发明中通过阶梯设置的温度进行钝化,并且在其中加入N2O,能够提高背钝化的效果;另外,增加换热机构,使得炉门打开时,将端部气体传递至炉管尾端,尽可能减少热量的丧失,进而节约能源。加热层采用独立控制的电热丝作为加热源,降低了设备成本,并且对炉内温度实现分区控制,使温度控制更加精确。
附图说明
图1为本发明的一种氮氧化硅PERC背钝化的钝化炉的结构示意图;
附图标记如下:
1、炉管,2、换热机构,3、抽气机构,11、石瑛内层,12、加热层,13、保温外层,21、换热管,22、抽气泵,31、抽气泵,32、抽气管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种氮氧化硅PERC背钝化方法,包括以下步骤:
第一步,启动钝化炉,对其进行预热,使其加热至350℃,保温20分钟;
第二步,将电池片的石墨舟放入钝化炉内,保持炉内温度350℃,钝化炉内部压力保持在191Pa,通入NH3和N2O,并且其重量比例为1:2,保温110秒;镀膜厚度为19.7nm,折射率2.7。
第三步,钝化炉内部压力保持在191Pa,通入SiH4、NH3和N20的混合气体,并且其重量比例为1:3:6,保温900秒;镀膜厚度为82nm,折射率2.19。
第四步,钝化炉内部压力保持在202Pa,钝化炉内升温至480℃,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:3,保温180秒;镀膜厚度为30.2nm,折射率2.2。
第五步,钝化炉内部压力保持在202Pa,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:4,保温75秒;镀厚度为9.8nm,折射率2.15。
第六步,钝化炉内部压力保持在202Pa,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:5,保温400秒;镀膜厚度为51.3nm,折射率2.1。
第七步,取出石墨舟。
实施例2
一种氮氧化硅PERC背钝化方法,包括以下步骤:
第一步,启动钝化炉,对其进行预热,使其加热至350℃,保温20分钟;
第二步,将电池片的石墨舟放入钝化炉内,保持炉内温度350℃,钝化炉内部压力保持在191Pa,通入NH3和N2O,并且其重量比例为1:2,保温112秒;镀膜厚度为20nm,折射率2.7。
第三步,钝化炉内部压力保持在191Pa,通入SiH4、NH3和N20的混合气体,并且其重量比例为1:3:6,保温930秒;镀膜厚度为83nm,折射率2.2。
第四步,钝化炉内部压力保持在202Pa,钝化炉内升温至480℃,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:3,保温190秒;镀膜厚度为31nm,折射率2.23。
第五步,钝化炉内部压力保持在202Pa,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:4,保温80秒;镀厚度为10nm,折射率2.18。
第六步,钝化炉内部压力保持在202Pa,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:5,保温420秒;镀膜厚度为52nm,折射率2.1。
第七步,取出石墨舟。
实施例3
一种氮氧化硅PERC背钝化方法,包括以下步骤:
第一步,启动钝化炉,对其进行预热,使其加热至350℃,保温20分钟;
第二步,将电池片的石墨舟放入钝化炉内,保持炉内温度350℃,钝化炉内部压力保持在191Pa,通入NH3和N2O,并且其重量比例为1:2,保温120秒;镀膜厚度为20.3nm,折射率2.7。
第三步,钝化炉内部压力保持在191Pa,通入SiH4、NH3和N20的混合气体,并且其重量比例为1:3:6,保温1000秒;镀膜厚度为83.2nm,折射率2.21。
第四步,钝化炉内部压力保持在202Pa,钝化炉内升温至480℃,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:3,保温200秒;镀膜厚度为31nm,折射率2.23。
第五步,钝化炉内部压力保持在202Pa,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:4,保温85秒;镀厚度为10nm,折射率2.17。
第六步,钝化炉内部压力保持在202Pa,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:5,保温430秒;镀膜厚度为52nm,折射率2.11。
第七步,取出石墨舟。
在上述实施例中,为了节约能源,钝化炉内从入口处依次设置五个温区;在第二步和第三步中,第一温区加热温度在360℃,中间三个温区温度在350℃,最后一个温区设置340℃。可知,加热温度越高,能耗越大,因此,通过在入口端设置高温,在尾端设置低温,并且配合抽气泵促进气体流动,进而达到节约能源的效果。
在一实施例中,钝化炉内从入口处依次设置五个温区;在第四步、第五步和第六步中,第一五个温区均设置在480℃。
在一实施例中,第七步中,打开炉门前,启动换热机构,将炉口端的气体传递至炉管的尾端。
通过NIicolet的670FTIR红外傅里叶分析仪测不通折射率下红外吸收光谱,随着气体分解,含氧量增加,膜中N的成分减少,SiH4逐渐过渡为富N的氮氧化硅,一直到濒危富硅的氮氧化硅,最后申城SiO2。
本发明还公开了一种氮氧化硅PERC背钝化的钝化炉,如图1所所示,包括炉管1、换热机构2和抽气机构3,炉管1包括石英内层11、加热层12和保温外层13,炉管1的炉口端设置进气口,将钝化气体通过进气口进入炉管内。抽气机构3设置在炉管1的尾端,利用抽气机构3对炉管内抽气,以促进炉管内气体流动;换热机构2将炉管1内炉口端的气体传送至炉管的尾端。在背钝化完成后,打开炉门前,通过换热机构2将炉口端的热量传送至炉管尾端,尽可能减少热量的丧失,进一步降低能耗。
在一实施例中,加热层12有依次设置的五个独立控制的电热丝组成,并且通过热电偶进行实时测温。通过独立设置的电热丝,能够更精确的对炉管内温度进行控制;另外,电热丝成本低,进而降低设备成本。
在一实施例中,抽气机构3包括抽气泵31和抽气管32,抽气管32沿炉管尾端的周向设置四个抽气口。通过分散设置的抽气口,使得炉内气流流动更稳定。
在一实施例中,保温外层13为玻璃纤维棉。
在一实施例中,换热机构2包括换热管21和换热抽气泵22,通过抽气泵21将炉管1的炉口端的热气体传送至炉管1的尾部,降低炉门打开时热量过多丧失。优选的,炉管1的炉口端侧壁沿其周向等间距设置若干个换热口,换热口与换热机构2连接。
以上仅为本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明的实施范围;如果不脱离本发明的精神和范围,对本发明进行修改或者等同替换,均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
Claims (6)
1.一种氮氧化硅PERC背钝化方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,启动钝化炉,对其进行预热,使其加热至350℃,保温20分钟;
第二步,将电池片的石墨舟放入钝化炉内,保持炉内温度350℃,通入NH3和N2O,并且其重量比例为1:2,保温110-120秒;
第三步,通入SiH4、NH3和N20的混合气体,并且其重量比例为1:3:6,保温900-1000秒;
第四步,钝化炉内升温至480℃,通入SiH4和NH3并且其重量比例为1:3,保温180-200秒;
第五步,通入SiH4和NH3,并且其重量比例为1:4,保温75-85秒;
第六步,通入SiH4和NH3,并且其重量比例为1:5,保温400-430秒;
第七步,取出石墨舟。
2.根据权利要求1所述的一种氮氧化硅PERC背钝化方法,其特征在于,第二步、第三步中,钝化炉内部压力保持在191Pa。
3.根据权利要求1所述的一种氮氧化硅PERC背钝化方法,其特征在于,第四步、第五步和第六步中,钝化炉内部压力保持在202Pa。
4.根据权利要求1所述的一种氮氧化硅PERC背钝化方法,其特征在于,钝化炉内从入口处依次设置五个温区;在第二步和第三步中,第一温区加热温度在360℃,中间三个温区温度在350℃,最后一个温区设置340℃。
5.根据权利要求1所述的一种氮氧化硅PERC背钝化方法,其特征在于,钝化炉内从入口处依次设置五个温区;在第四步、第五步和第六步中,第一五个温区均设置在480℃。
6.根据权利要求1所述的一种氮氧化硅PERC背钝化方法,其特征在于,第七步中,打开炉门前,启动换热机构,将炉口端的气体传递至炉管的尾端。
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