CN112397385A - 一种太阳能电池pecvd沉积镀膜方法 - Google Patents

一种太阳能电池pecvd沉积镀膜方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，所述方法包括：将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中；将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长；对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度；通入活性气体以进行沉积；与现有技术相比，本发明的优点是：在大气氛围升温后恒温第一预设时长以增加大气高温恒温过程，使得硅片表面的ALD氧化铝沉积镀膜能在高温下与大气氛围中的氧气反应，借助氧气的氧化作用减少硅片膜层表面的悬挂键，从而减少表面复合提升钝化稳定性以提高氮化硅膜层的沉积质量。

Description

一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种可以将太阳光能转化成为电能的电子元器件，而SE-PERC太阳能电池是晶硅太阳能电池中最流行的高效电池之一。随着太阳电池光伏行业的发展，钝化发射极和背面接触(PERC)晶体硅太阳电池越来越受到市场的欢迎，尤其采用选择性发射极技术(selectiveemitter,SE)的选择性发射极晶体硅双面PERC太阳能电池(SE-PERC)，对SE-PERC电池表面的处理工艺也变得尤为重要。
其中，PECVD(等离子增强化学气相沉积)是电池表面处理的一道重要工序，该工序在ALD双面氧化铝沉积之后、背面激光开槽之前。目前光伏电池的PECVD工序常用管式PECVD进行正、反面氮化硅膜层沉积，在石墨舟载体载片进入炉管后，管式炉内环境采用大气氛围升温，温度达到设定值后进行抽真空，真空度达到设定后进行氮化硅膜层淀积。
但目前的工艺方法中硅片表面氧化铝膜层存在悬挂键使得硅片在PECVD沉积时钝化激活程度不高，以致于氮化硅膜层沉积质量不高，导致转换效率偏低，严重影响良品率。
发明内容
本发明目的是：提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法。
本发明的技术方案是：提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，所述方法包括：
将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中；
将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长；
对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度；
通入活性气体以进行沉积。
在一些较佳的实施例中，所述第一预设温度为480-550℃，所述第一预设时长为200-400s。
在一些较佳的实施例中，所述第二预设温度为500-580℃，且所述第一预设温度比所述第二预设温度低20-30℃。
在一些较佳的实施例中，所述升温至第二预设温度后还包括：在所述第二预设温度下恒温第二预设时长。
在一些较佳的实施例中，所述第二预设时长为300-550s；
所述第一预设时长比所述第二预设时长短100-150s。
在一些较佳的实施例中，
所述通入活性气体以进行沉积之前，所述方法还包括：
检测所述管式炉的真空度，若所述真空度在第一预设真空范围内则通入活性气体以进行沉积。
在一些较佳的实施例中，所述检测所述管式炉的真空度具体包括：检测所述管式炉的漏率；
所述第一预设真空范围为小于6pa/min。
在一些较佳的实施例中，所述待镀膜硅片为已完成ALD双面氧化铝沉积镀膜的硅片。
在一些较佳的实施例中，在所述将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中之前，所述方法还包括：
对石墨舟进行预处理；
所述预处理具体包括：
清洗石墨舟并烘干；
在所述石墨舟表面沉积覆盖SiN膜。
在一些较佳的实施例中，所述对所述管式炉抽真空后真空压力为0-5Pa，所述沉积温度为500-580℃。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，包括：将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中；将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长；对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度；通入活性气体以进行沉积；在大气氛围升温后恒温第一预设时长以增加大气高温恒温过程，使得硅片表面的ALD氧化铝沉积镀膜能在高温下与大气氛围中的氧气反应，借助氧气的氧化作用减少硅片膜层表面的悬挂键，从而减少表面复合提升钝化稳定性以提高氮化硅膜层的沉积质量。
进一步的，控制第一预设温度低于第二预设温度，在真空氛围下恒温第二预设时长且第一预设时长小于第二预设时长，避免大气氛围下带入的杂质不能在后续真空氛围下排除而导致硅片表面受到污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为实施例1所提供的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法流程图；
图2为实施例2所提供的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法流程图；
图3为实施例3所提供的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法流程图；
图4为实施例4所提供的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法流程图；
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。
如背景技术所述，为解决上述技术问题，本申请提供了一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，在大气氛围升温后恒温第一预设时长，通过将硅片暴露在大气氛围高温环境下使得硅片表面的ALD氧化铝沉积镀膜能在高温下与大气氛围中的氧气反应，借助氧气的氧化作用减少硅片ALD氧化铝沉积膜层表面的悬挂键，从而减少表面复合提升钝化稳定性以提高氮化硅膜层的沉积质量。
实施例1：本实施例提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，参照图1所示，所述方法包括：
S1、将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中。
具体的，所述待镀膜硅片为已完成ALD双面氧化铝沉积镀膜的硅片。
S2、将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长。
作为一种优选，所述第一预设温度为480-550℃，所述第一预设时长为200-400s。需要说明的是，管式炉中从炉口至炉尾不同位置的温度是呈连续递降的，即炉口温度高于炉中温度，炉中温度高于炉尾温度。炉口、炉中和炉尾温度均在第一预设温度范围内。
S3、对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度。
具体的，第二预设温度为500-580℃。在升温至第二预设温度后即进入步骤S4。
硅片在恒温大气氛围下的温度低于真空下温度，以避免大气氛围下过高温度导致杂质对硅片膜层的污染干扰。
S4、通入活性气体以进行沉积。
具体的，活性气体选择氨气和硅烷。
具体的，所述对所述管式炉抽真空后真空压力为0-5Pa，所述沉积温度为500-580℃。示例性的，沉积温度分别为500℃，515℃，530℃，545℃，560℃，575℃，580℃。
完成后，测试成品性能和不良率，结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002742261650000041
Figure BDA0002742261650000051
对比例1：炉口温度520℃，炉尾温度470℃，第一预设时长400s，检测结果如表2所示：
表2
Figure BDA0002742261650000052
对比例2：炉口温度510℃，炉尾温度460℃，第一预设时长400s，检测结果如表3所示：
表3
Figure BDA0002742261650000053
Figure BDA0002742261650000061
对比例3：炉口温度560℃，炉尾温度510℃，第一预设时长400s，检测结果如表4所示：
表4
Figure BDA0002742261650000062
对比例4：炉口温度570℃，炉尾温度520℃，第一预设时长400s，检测结果如表5所示：
表5
Figure BDA0002742261650000063
对比例5：炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时长150s，检测结果如表6所示：
表6
Figure BDA0002742261650000071
对比例6：炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时长500s，检测结果如表7所示：
表7
Figure BDA0002742261650000072
对比例7：炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时长600s，检测结果如表8所示：
表8
Figure BDA0002742261650000073
Figure BDA0002742261650000081
对比例8：无实施例1中S2步骤，成品检测结果如表9所示：
表9
Figure BDA0002742261650000082
本实施例提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，包括：将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中；将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长；对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度；通入活性气体以进行沉积；在大气氛围升温后恒温第一预设时长，使得硅片表面的ALD氧化铝沉积镀膜能在高温下与大气氛围中的氧气反应，借助氧气的氧化作用减少硅片膜层表面的悬挂键，从而减少表面复合提升钝化稳定性以提高氮化硅膜层的沉积质量。
实施例2：本实施例提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，参照图2所示，所述方法包括：
S2-0、对石墨舟进行预处理。
所述预处理具体包括：
S2-0a、清洗石墨舟并烘干；
S2-0b、在所述石墨舟表面沉积覆盖SiN膜。
SiN在石墨上与硅片上的沉积速度有差异，使用刚清洗好的石墨舟镀膜时，硅片与石墨片接触的地方(即硅片边缘)的SiN膜偏薄，通过对石墨舟预处理使得石墨舟表面沉积覆盖SiN膜减少硅片边缘与硅片其他部位的SiN膜厚度差异。
S2-1、将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中。
具体的，所述待镀膜硅片为已完成ALD双面氧化铝沉积镀膜的硅片。将已完成ALD双面氧化铝沉积镀膜的硅片放置到步骤S2-0中所得的石墨舟中后放入管式炉中。
S2-2、将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长。
示例性的，于本实施例中，管式炉的炉口温度为530℃，炉尾温度为480℃，第一预设时长为400s。
S2-3、对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度。
具体的，第二预设温度为500-580℃。并且，第一预设温度比第二预设温度低20-30℃。
硅片在恒温大气氛围下的温度低于真空下温度，以避免大气氛围下过高温度导致杂质对硅片膜层的污染干扰。
S2-4、通入活性气体以进行沉积。
具体的，活性气体选择氨气和硅烷。
具体的，所述对所述管式炉抽真空后真空压力为0-5Pa，所述沉积温度为500-580℃。示例性的，沉积温度分别为500℃，520℃，540℃，560℃，580℃。
本实施例提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，在大气氛围升温后恒温第一预设时长，使得硅片表面的ALD氧化铝沉积镀膜能在高温下与大气氛围中的氧气反应，借助氧气的氧化作用减少硅片膜层表面的悬挂键，从而减少表面复合提升钝化稳定性以提高氮化硅膜层的沉积质量。
进一步的，对承载待镀膜硅片的石墨舟进行预处理，使得石墨舟表面沉积覆盖SiN膜减少硅片边缘与硅片其他部位的SiN膜厚度差异。
完成后，测试成品性能和不良率，结果如表10所示：
表10
Figure BDA0002742261650000091
实施例3：本实施例提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，参照图3所示，所述方法包括：
S3-1、将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中。
具体的，所述待镀膜硅片为已完成ALD双面氧化铝沉积镀膜的硅片。
S3-2、将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长。
作为一种优选，所述第一预设温度为480-550℃，所述第一预设时长为200-400s。
S3-3、对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度。
具体的，第二预设温度为500-580℃。并且，第一预设温度比第二预设温度低20-30℃。
硅片在恒温大气氛围下的温度低于真空下温度，以避免大气氛围下过高温度导致杂质对硅片膜层的污染干扰。
S3-4、在所述第二预设温度下恒温第二预设时长。
作为一种优选，第二预设时长为300-550s。
更优选的，所述第一预设时长比所述第二预设时长短100-150s。
通过控制硅片在大气氛围下的时间小于硅片在真空氛围下的时间，实现硅片在真空氛围下排除掉大气氛围下的杂质，减少杂质对硅片膜层的污染。
S3-5、通入活性气体以进行沉积。
具体的，活性气体选择氨气和硅烷。
具体的，所述对所述管式炉抽真空后真空压力为0-5Pa，所述沉积温度为500-580℃。示例性的，沉积温度分别为500℃，515℃，530℃，545℃，560℃，575℃，580℃。
本实施例提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，在大气氛围升温后恒温第一预设时长，使得硅片表面的ALD氧化铝沉积镀膜能在高温下与大气氛围中的氧气反应，借助氧气的氧化作用减少硅片膜层表面的悬挂键，从而减少表面复合提升钝化稳定性以提高氮化硅膜层的沉积质量。
进一步的，在真空氛围下恒温第二预设时长且第一预设时长小于第二预设时长，使得大气氛围下的温度低于真空氛围下的温度的同时大气氛围恒温时长也小于真空氛围恒温时长，保证能避免大气氛围下带入的杂质不能在后续真空氛围下排除的问题，有效防止导致硅片表面受到污染。
完成后，测试成品性能和不良率，结果如表11所示：
表11
Figure BDA0002742261650000111
对比例1：第一预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时间300s，第二预设温度下炉口温度550℃，炉尾温度500℃，第二预设时长100s，完成后，测试成品性能和不良率，结果如表12所示：
表12
Figure BDA0002742261650000121
对比例2：第一预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时间300s，第二预设温度下炉口温度550℃，炉尾温度500℃，第二预设时长200s，完成后，测试成品性能和不良率，结果如表13所示：
表13
Figure BDA0002742261650000122
对比例3：第一预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时间300s，第二预设温度下炉口温度550℃，炉尾温度500℃，第二预设时长550s，完成后，测试成品性能和不良率，结果如表14所示：
表14
Figure BDA0002742261650000131
对比例4：第一预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时间300s，第二预设温度下炉口温度550℃，炉尾温度500℃，第二预设时长650s，完成后，测试成品性能和不良率，结果如表15所示：
表15
Figure BDA0002742261650000132
对比例5：第一预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时间300s，第二预设温度下炉口温度550℃，炉尾温度500℃，第二预设时长750s，完成后，测试成品性能和不良率，结果如表16所示：
表16
Figure BDA0002742261650000141
对比例6：第一预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时间300s，第二预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第二预设时长300s，完成后，测试成品性能和不良率，结果如表17所示：
表17
Figure BDA0002742261650000142
对比例7：第一预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时间300s，第二预设温度下炉口温度540℃，炉尾温度490℃，第二预设时长300s，完成后，测试成品性能和不良率，结果如表18所示：
表18
Figure BDA0002742261650000143
Figure BDA0002742261650000151
对比例8：第一预设温度下炉口温度530℃，炉尾温度480℃，第一预设时间300s，第二预设温度下炉口温度560℃，炉尾温度510℃，第二预设时长300s，完成后，测试成品性能和不良率，结果如表19所示：
表19
Figure BDA0002742261650000152
实施例4：本实施例提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，参照图4所示，所述方法包括：
S4-1、将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中。
具体的，所述待镀膜硅片为已完成ALD双面氧化铝沉积镀膜的硅片。
S4-2、将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长。
作为一种优选，所述第一预设温度为480-550℃，所述第一预设时长为200-400s。示例性的，第一预设温度分别为480℃，500℃，520℃，540℃，550℃，第一预设时长分别为200s,230s，260s，290s，300s，330s,360s,390s,400s。
S4-3、对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度。
具体的，第二预设温度为500-580℃。并且，第一预设温度比第二预设温度低20-30℃。示例性的，第一预设温度比第二预设温度低20℃，第一预设温度比第二预设温度低23℃，第一预设温度比第二预设温度低26℃，第一预设温度比第二预设温度低29℃。
硅片在恒温大气氛围下的温度低于真空下温度，以避免大气氛围下过高温度导致杂质对硅片膜层的污染干扰。
S4-4、检测所述管式炉的真空度，若所述真空度在第一预设真空范围内则执行步骤S4-5。
所述检测所述管式炉的真空度具体包括：检测所述管式炉的漏率。检查管式炉的漏率以检查管式炉的真空度，在漏率符合预设条件的情况下执行下一步通入活性气体以进行沉积，防止硅片在真空度不足的情况下进行PECVD导致硅片报废。具体的，所述第一预设真空范围为小于6pa/min。
S4-5、通入活性气体以进行沉积。
具体的，活性气体选择氨气和硅烷。
具体的，所述对所述管式炉抽真空后真空压力为0-5Pa，所述沉积温度为500-580℃。示例性的，沉积温度分别为500℃，515℃，530℃，545℃，560℃，575℃，580℃。
本实施例提供一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，在大气氛围升温后恒温第一预设时长，使得硅片表面的ALD氧化铝沉积镀膜能在高温下与大气氛围中的氧气反应，借助氧气的氧化作用减少硅片膜层表面的悬挂键，从而减少表面复合提升钝化稳定性以提高氮化硅膜层的沉积质量。
进一步的，检查管式炉的漏率以检查管式炉的真空度，在真空度符合预设条件的情况下进入下一步通入活性气体以进行沉积，防止硅片在真空度不足的情况下进行PECVD导致硅片报废。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，所述方法包括：
将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中；
将所述管式炉内温度升至第一预设温度后恒温第一预设时长；
对所述管式炉抽真空，并升温至第二预设温度；
通入活性气体以进行沉积。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，所述第一预设温度为480-550℃，所述第一预设时长为200-400s。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，所述第二预设温度为500-580℃，且所述第一预设温度比所述第二预设温度低20-30℃。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，所述升温至第二预设温度后还包括：在所述第二预设温度下恒温第二预设时长。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，所述第二预设时长为300-550s；
所述第一预设时长比所述第二预设时长短100-150s。
6.根据权利要求1-2、4-5任意一项所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，
所述通入活性气体以进行沉积之前，所述方法还包括：
检测所述管式炉的真空度，若所述真空度在第一预设真空范围内则通入活性气体以进行沉积。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，所述检测所述管式炉的真空度具体包括：检测所述管式炉的漏率；
所述第一预设真空范围为小于6pa/min。
8.根据权利要求1-2、4-5、7任意一项所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，所述待镀膜硅片为已完成ALD双面氧化铝沉积镀膜的硅片。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，在所述将容纳有待镀膜硅片的石墨舟置于管式炉中之前，所述方法还包括：
对石墨舟进行预处理；
所述预处理具体包括：
清洗石墨舟并烘干；
在所述石墨舟表面沉积覆盖SiN膜。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能电池PECVD沉积镀膜方法，其特征在于，所述对所述管式炉抽真空后真空压力为0-5Pa，所述沉积温度为500-580℃。
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