CN111326604A - Perc太阳能电池的镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PERC太阳能电池的镀膜方法，包括：对石墨舟进行预处理；将装载有硅片的预处理后的石墨舟置于PECVD炉管内，使用PECVD炉管对硅片背离石墨舟壁的一面沉积复合膜，硅片通过卡点固定在所述石墨舟上；其中，预处理的步骤包括在石墨舟表面形成碳化硅膜，以及在碳化硅膜表面形成氮化硅膜。本发明对硅片背面镀膜前先在石墨舟表面形成碳化硅膜、在碳化硅膜表面形成氮化硅膜，该碳化硅膜使得石墨舟壁表面具有较好的平坦度，能够使得在硅片背面镀氮化硅膜的步骤中形成的氮化硅膜均匀成膜。并且石墨舟表面镀上氮化硅膜后，能够缓解在硅片背面镀氮化硅膜的步骤中氮化硅镀到石墨舟和卡点上导致的硅片边角和卡点处出现的色差。
Description
技术领域
本发明涉及专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备，特别是涉及一种PERC太阳能电池的镀膜方法。
背景技术
随着对太阳能电池的光电转换效率的要求越来越高，业界开始研究备钝化太阳能电池技术，例如PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，即钝化发射极和背面电池技术)太阳能电池。
示例性的对PERC太阳能电池背面镀膜的工艺是管式PECVD(等离子增强型化学气相沉积)。示例性的管式PECVD镀膜设备通过将硅片插入石墨舟，再将石墨舟送入石英管沉积镀膜。石墨舟通过多个卡点将硅片固定在石墨舟壁上，硅片的一面(正面)与石墨舟壁接触，背面上沉积膜层。
发明人发现对于示例性的管式PECVD镀膜的PERC太阳能电池，硅片的边角和卡点处容易出现色差。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够改善色差问题的PERC太阳能电池的镀膜方法。
一种PERC太阳能电池的镀膜方法，包括：对石墨舟进行预处理；将装载有硅片的所述预处理后的石墨舟置于PECVD炉管内，使用所述PECVD炉管对硅片背离石墨舟壁的一面沉积复合膜，所述复合膜包括氮化硅膜，所述硅片通过卡点固定在所述石墨舟上；其中，所述预处理的步骤包括在石墨舟表面形成碳化硅膜，以及在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜。
在其中一个实施例中，所述碳化硅膜的厚度大于所述氮化硅膜的厚度。
在其中一个实施例中，所述碳化硅膜的厚度为300-360纳米，所述氮化硅膜的厚度为10-20纳米。
在其中一个实施例中，所述预处理步骤还包括在沉积所述碳化硅膜之前清洗并烘干所述石墨舟的步骤。
在其中一个实施例中，所述清洗的清洗液包括氢氟酸，所述镀膜后需要对所述石墨舟进行再预处理，所述再预处理包括所述清洗并烘干所述石墨舟，且每a次再预处理执行一次在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜的步骤，每b次再预处理执行一次在石墨舟表面形成碳化硅膜步骤，b>a。
在其中一个实施例中，所述复合膜还包括氧化铝膜和碳化硅膜，所述使用所述PECVD炉管对硅片背离石墨舟壁的一面沉积复合膜的步骤中，石墨舟上设有陶瓷套圈。
在其中一个实施例中，所述预处理的步骤之后、所述使用所述PECVD炉管对硅片背离石墨舟壁的一面沉积复合膜的步骤之前，还包括用石墨舟校准器对石墨舟进行校准，使各石墨舟片之间的间隙相同的步骤。
在其中一个实施例中，所述在石墨舟表面形成碳化硅膜，以及在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜的步骤是使用所述PECVD炉管沉积形成。
在其中一个实施例中，所述在石墨舟表面形成碳化硅膜的步骤中，射频功率为7500～8200Watt、射频占空比为5:50～5:80，气体压强为1500～1700mTorr，硅烷：甲烷的流量比为1:8～1:10，等离子体的反应时间为3000～3600秒。
在其中一个实施例中，所述在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜的步骤中，射频功率、射频占空比、气体压强与形成碳化硅膜的步骤相同，且氨气：硅烷的流量比为4.2:1～5:1，等离子体的反应时间120～150秒。
在其中一个实施例中，所述石墨舟表面形成碳化硅膜，以及在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜的步骤中，所述PECVD炉管内五个温区的温度分别为450～463℃，445～452℃，440～452℃，440～446℃，435～440℃。
上述PERC太阳能电池的镀膜方法，对硅片背面镀膜前先在石墨舟表面形成碳化硅膜、在碳化硅膜表面形成氮化硅膜，该碳化硅膜使得石墨舟壁表面具有较好的平坦度，能够使得在硅片背面镀氮化硅膜的步骤中形成的氮化硅膜均匀成膜。并且石墨舟表面镀上氮化硅膜后，能够缓解在硅片背面镀氮化硅膜的步骤中氮化硅镀到石墨舟和卡点上导致的硅片边角和卡点处出现的色差。
附图说明
图1是一实施例中PERC太阳能电池的镀膜方法的流程图；
图2是一实施例中卡点的结构示意图。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。
图1是一实施例中PERC太阳能电池的镀膜方法的流程图，包括下列步骤：
S110，对石墨舟进行预处理。
预处理的步骤包括在石墨舟表面形成碳化硅(SiC)膜，以及在碳化硅膜表面形成氮化硅(SiNx)膜。在一个实施例中，是在清洗完并烘干后的石墨舟表面形成碳化硅膜和氮化硅膜。在一个实施例中，石墨舟表面的碳化硅膜和氮化硅膜是使用PECVD炉管沉积形成，例如进行饱和工艺处理形成。
S120，将石墨舟置于PECVD炉管内，对硅片背离石墨舟壁的一面沉积复合膜。
硅片通过卡点固定在石墨舟上，硅片的正面与石墨舟壁接触，PECVD炉管在背面上沉积复合膜。在本实施例中，复合膜包括氮化硅膜。
上述PERC太阳能电池的镀膜方法，对硅片背面镀膜前先在石墨舟表面形成碳化硅膜、在碳化硅膜表面形成氮化硅膜，该碳化硅膜使得石墨舟壁表面具有较好的平坦度，能够使得在硅片背面镀氮化硅膜的步骤中形成的氮化硅膜均匀成膜。并且石墨舟表面镀上氮化硅膜后，能够缓解步骤S120中氮化硅镀到石墨舟和卡点上导致的硅片边角和卡点处出现的色差。另外，由于碳化硅膜较光滑，平整度和耐磨性好，对单晶插片(硅片插入石墨舟)时的表面划伤也有很大改善，并能够延长石墨舟使用寿命。
在一个实施例中，碳化硅膜的厚度大于氮化硅膜的厚度。预处理步骤中的清洗一般包括酸洗，例如采用氢氟酸进行清洗。由于碳化硅膜会与氢氟酸发生化学反应，因此在预处理步骤中形成较厚的碳化硅膜，这样每次清洗石墨舟时被腐蚀掉的碳化硅厚度只占碳化硅膜总厚度的一小部分，可以多次清洗之后待碳化硅膜剩余的厚度较薄时再重新镀碳化硅膜，节省镀膜时间，提高产能。
在一个实施例中，步骤S120完成后需要对石墨舟进行再预处理。再预处理与步骤S110中的预处理一样包括清洗并烘干石墨舟，且每a次再预处理执行一次在石墨舟表面沉积氮化硅膜步骤，每b次再预处理执行一次在石墨舟表面沉积碳化硅膜步骤，b>a。
在一个实施例中，硅片背面的复合膜还包括氧化铝膜和碳化硅膜，步骤S120中石墨舟上设有陶瓷套圈。
石墨舟表面的碳化硅+氮化硅膜可以防止步骤S120中镀到陶瓷套圈上的碳化硅导通石墨舟正负极，石墨舟正负极会导致在卡点处沉积较厚的氧化铝，造成卡点处绕镀(硅片正面外观呈现卡点印)。绕镀对硅片外观影响较大，特别是卡点绕镀，严重的时候会出现EL(Electroluminescent，电致发光)不良降级。另外，碳化硅+氮化硅膜也可有效的提高镀膜的均匀性，使沉积的氧化铝膜均匀，钝化效果好。
在一个实施例中，步骤S110之后、S120之前，还包括用石墨舟校准器对石墨舟进行精确校准，使各石墨舟片之间的间隙相同的步骤。该校准步骤能够防止使用机械臂插硅片时掉片。
在一个实施例中，步骤S120在石墨舟表面沉积碳化硅膜具体的工艺参数为：射频功率为7500～8200Watt、射频占空比为5:50～5:80，气体压强为1500～1700mTorr，硅烷：甲烷的流量比为1:8～1:10，等离子体的反应时间为3000～3600秒。
在一个实施例中，步骤S120在碳化硅膜表面沉积氮化硅膜的射频功率、射频占空比、气体压强与沉积碳化硅膜的步骤相同，氨气：硅烷的流量比为4.2:1～5:1，等离子体的反应时间120～150秒。
在一个实施例中，PECVD炉管内设有五个温区。步骤S120沉积碳化硅膜和沉积氮化硅膜时，五个温区的温度分别为450～463℃，445～452℃，440～452℃，440～446℃，435～440℃。
图2是一实施例中卡点的结构示意图。在该实施例中，卡点20包括卡点轴21、卡点帽22及卡点底座23。卡点轴21安装在卡点底座23上，卡点帽22与卡点轴21连接。卡点轴21与卡点帽22、卡点底座23之间形成卡点槽。
以上所述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发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种PERC太阳能电池的镀膜方法，包括：
对石墨舟进行预处理；
将装载有硅片的所述预处理后的石墨舟置于PECVD炉管内，使用所述PECVD炉管对硅片背离石墨舟壁的一面沉积复合膜，所述复合膜包括氮化硅膜，所述硅片通过卡点固定在所述石墨舟上；
其中，所述预处理的步骤包括在石墨舟表面形成碳化硅膜，以及在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜。
2.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述碳化硅膜的厚度大于所述氮化硅膜的厚度。
3.根据权利要求2所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述碳化硅膜的厚度为300-360纳米，所述氮化硅膜的厚度为10-20纳米。
4.根据权利要求3所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述预处理步骤还包括在沉积所述碳化硅膜之前清洗并烘干所述石墨舟的步骤。
5.根据权利要求4所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述清洗的清洗液包括氢氟酸，所述镀膜后需要对所述石墨舟进行再预处理，所述再预处理包括所述清洗并烘干所述石墨舟，且每a次再预处理执行一次在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜的步骤，每b次再预处理执行一次在石墨舟表面形成碳化硅膜步骤，b>a。
6.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述复合膜还包括氧化铝膜和碳化硅膜，所述使用所述PECVD炉管对硅片背离石墨舟壁的一面沉积复合膜的步骤中，石墨舟上设有陶瓷套圈。
7.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述预处理的步骤之后、所述使用所述PECVD炉管对硅片背离石墨舟壁的一面沉积复合膜的步骤之前，还包括用石墨舟校准器对石墨舟进行校准，使各石墨舟片之间的间隙相同的步骤。
8.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述在石墨舟表面形成碳化硅膜，以及在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜的步骤是使用所述PECVD炉管沉积形成。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述在石墨舟表面形成碳化硅膜的步骤中，射频功率为7500～8200Watt、射频占空比为5:50～5:80，气体压强为1500～1700mTorr，硅烷：甲烷的流量比为1:8～1:10，等离子体的反应时间为3000～3600秒。
10.根据权利要求9所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜的步骤中，射频功率、射频占空比、气体压强与形成碳化硅膜的步骤相同，且氨气：硅烷的流量比为4.2:1～5:1，等离子体的反应时间120～150秒。
11.根据权利要求10所述的PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，所述石墨舟表面形成碳化硅膜，以及在所述碳化硅膜表面形成氮化硅膜的步骤中，所述PECVD炉管内五个温区的温度分别为450～463℃，445～452℃，440～452℃，440～446℃，435～440℃。
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