CN112510100A - 一种perc电池的背面钝化膜结构及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PERC电池的背面钝化膜结构及其制备方法和用途。所述背面钝化膜结构包括依次层叠设置的氧化铝层、氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和含硅氧层。所述制备方法包括：依次在镀有氧化铝层的硅片上沉积氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和含硅氧层，得到所述PERC电池的背面钝化膜结构。本发明通过在氧化硅层和氮化硅层之间增设一层氮氧化硅层，有效的提高了背面钝化膜结构的钝化效果，同时通过对于制备过程中升温降温的调控以及沉积各个膜层时参数的协同配合，使得背面钝化膜结构的钝化效果进一步加强，还提高了光的内吸收率，实现了提升PERC电池效率的目的。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种PERC电池的背面钝化膜结构及其制备方法和用途。
背景技术
晶硅太阳电池技术迭代是推动行业发展的主要动力，近两年来，PERC电池由于转换效率上在优势，在光伏领域被广泛推广。PERC电池工序的流程是：制绒→扩散→SE→刻蚀→抛光→氧化退火→氧化铝钝化→正背面镀膜→激光开窗→丝网印刷及测试。为保护背面氧化铝并加强钝化效果，丝网印刷前通常在背面镀一氮化硅层。本发明通过改变该背面膜层的结构，提高背面的钝化保护效果、增加吸收光内反射的次数，从而得到使电池片效率提升的效果。
CN106169510A公开了一种太阳能电池背钝化膜层结构，其主要改进之处在于，在太阳能电池衬底背表面依次形成有氧化铝膜、第一氮化硅膜和第二氮化硅膜，形成多层背钝化膜叠层结构；其中，氧化铝膜膜厚范围10～40nm；折射率1.55～1.70；第一氮化硅膜膜厚范围40～100nm；折射率1.90～2.20；第二氮化硅膜膜厚范围40～100nm；折射率1.90～2.20。最佳地，氧化铝膜膜厚20nm；折射率1.62；第一氮化硅膜膜厚范围75nm；折射率2.10；第二氮化硅膜膜厚范围75nm；折射率2.00。但是该背面膜层结构，在使用过程中，仍然存在以下较为明显的缺陷：氮化硅虽然可以提升电池的内反射、降低电流损失，但是氮化硅富含较多的H+离子，带正电性，会减弱氧化铝的钝化作用，不利于电池转换效率的进一步提升；氮化硅膜层设置在最外侧，由于氮化硅膜层致密性较差，使得氮化硅薄膜在制程中容易被划伤，导致良品率下降。
如何改变该背面膜层的结构，使背膜的内吸收和体钝化效果更佳、膜厚更均匀，从而进一步提高太阳电池的Uoc和Isc，是目前亟待解决的一项技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PERC电池的背面钝化膜结构及其制备方法和用途。本发明通过在氧化硅层和氮化硅层之间增设一层氮氧化硅层，有效的提高了背面钝化膜结构的钝化效果，同时通过对于制备过程中升温降温的调控以及沉积各个膜层时参数的协同配合，使得背面钝化膜结构的钝化效果进一步加强，还提高了光的内吸收率，实现了提升PERC电池效率的目的。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种PERC电池的背面钝化膜结构，所述背面钝化膜结构包括依次层叠设置的氧化铝层、氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和含硅氧层。
本发明中的背面钝化膜结构，在氧化硅层和氮化硅层之间增设了一层氮氧化硅层，并且采用一定的叠加顺序，有效的提高了背面钝化膜结构的钝化效果，使背膜内吸收和体钝化效果更佳，从而提升了PERC电池的效率。
优选地，所述背面钝化膜结构位于PERC电池的硅片表面。
优选地，所述氧化铝层位于所述PERC电池的硅片表面。
优选地，所述背面钝化膜结构的厚度为100～170nm，例如100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm或170nm等。
优选地，所述氮化硅层包括依次层叠设置的第一氮化硅膜和第二氮化硅膜。
优选地，所述第一氮化硅膜的折射率为2.1～2.25，例如2.1、2.15、2.2或2.25等。
优选地，所述第二氮化硅膜的折射率为2～2.15，例如2、2.05、2.1或2.15等。
本发明中，折射率按照高-低的规律排列，如果不是该规律，会导致短路电流下降。
优选地，所述含硅氧层包括氮氧化硅层和/或氧化硅层。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的PERC电池的背面钝化膜结构的制备方法，所述制备方法包括：
依次在镀有氧化铝层的硅片上沉积氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和含硅氧层，得到所述PERC电池的背面钝化膜结构。
本发明中，采用多种不同介质的膜层按一定的沉积顺序制备得到背面钝化膜结构，提高了背面膜的钝化保护效果、增加了光的内吸收率，从而达到使电池片效率提升的目的。
优选地，在所述镀有氧化铝层的硅片进行沉积前先进行准备工作，所述准备工作依次包括插片、送舟、回温、恒温、一次抽真空、捡漏、二次抽真空。
优选地，所述插片包括将所述镀有氧化铝层的硅片用自动插片机插入石墨舟内。
优选地，所述送舟包括将所述石墨舟放到镀膜机桨上，送入镀膜炉管内。
优选地，所述回温包括将所述镀膜炉管内温区升温至大于等于400℃，例如400℃、410℃、450℃、480℃或500℃等。
优选地，所述恒温包括设置所述镀膜炉管内温区的温度。
优选地，所述温度为400～480℃，例如400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃或480℃等。
优选地，所述恒温的时间为5～15min，例如5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min或15min等。
优选地，所述一次抽真空包括对所述镀膜炉管进行抽真空操作。
优选地，所述捡漏包括确认所述镀膜炉管中的压力＜100mTorr/min，例如99mTorr/min、95mTorr/min、90mTorr/min、85mTorr/min或80mTorr/min等。
优选地，所述沉积氧化硅层的操作依次包括预沉积、沉积和抽真空。
优选地，所述预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和N2O。
优选地，所述预沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:4～1:16，例如1:4、1:5、1:8、1:10、1:12、1:14或1:16等。
优选地，所述预沉积的压力为1300～1900mTorr，例如1300mTorr、1400mTorr、1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr或1900mTorr等。
优选地，所述沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和N2O，并开启射频功率。
优选地，所述沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:4～1:16，例如1:4、1:5、1:8、1:10、1:12、1:14或1:16等。
优选地，所述沉积的压力为1300～1900mTorr，例如1300mTorr、1400mTorr、1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr或1900mTorr等。
优选地，所述沉积的时间为30～200s，例如30s、50s、80s、100s、120s、150s、180s或200s等。
优选地，所述沉积氮氧化硅层的操作依次包括预沉积、沉积、抽真空和升温。
优选地，所述预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4、NH3和N2O。
优选地，所述预沉积中SiH4、NH3通入的体积比为1:5～1:15，例如1:5、1:7、1:8、1:10、1:12、1:14或1:15等。
优选地，所述预沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:2～1:10，例如1:2、1:3、1:5、1:8或1:10等。
优选地，所述预沉积的压力为1300～1900mTorr，例如1300mTorr、1400mTorr、1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr或1900mTorr等。
优选地，所述沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4、NH3和N2O，并开启射频功率。
优选地，所述沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:5～1:15，例如1:5、1:7、1:8、1:10、1:12、1:14或1:15等。
优选地，所述沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:2～1:10，例如1:2、1:3、1:5、1:8或1:10等。
优选地，所述沉积的压力为1300～1900mTorr，例如1300mTorr、1400mTorr、1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr或1900mTorr等。
优选地，所述沉积的时间为60～240s，例如60s、80s、100s、120s、150s、180s、200s、220s或240s等。
优选地，所述升温包括将所述镀膜炉管内的温度提高20～50℃，例如20℃、30℃、40℃或50℃等。
沉积氮氧化硅层后，进行升温操作，有利于氮化硅膜沉积。
优选地，所述升温后保温5～10min，例如5min、6min、7min、8min、9min或10min等。
优选地，所述沉积氮化硅层包括依次沉积第一氮化硅膜和第二氮化硅膜。
优选地，所述沉积第一氮化硅膜的操作依次包括一次预沉积、一次沉积和一次抽真空。
优选地，所述一次预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和NH3。
优选地，所述一次预沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:4～1:10，例如1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等。
优选地，所述一次预沉积的压力为1500～2000mTorr，例如1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr、1900mTorr或2000mTorr等。
优选地，所述一次沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和NH3，并开启射频功率。
优选地，所述一次沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:4～1:10，例如1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等。
优选地，所述一次沉积的压力为1500～2000mTorr，例如1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr、1900mTorr或2000mTorr等。
优选地，所述一次沉积的时间为30～200s，例如30s、50s、80s、100s、130s、150s、180s或200s等。
优选地，所述沉积第二氮化硅膜的操作包括二次预沉积、二次沉积、二次抽真空和降温。
优选地，所述二次预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和NH3。
优选地，所述二次预沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:8～1:16，例如1:8、1:10、1:12、1:14或1:16等。
优选地，所述二次预沉积的压力为1500～2000mTorr，例如1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr、1900mTorr或2000mTorr等。
优选地，所述二次沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和NH3，并开启射频功率。
优选地，所述二次沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:8～1:16，例如1:8、1:10、1:12、1:14或1:16等。
优选地，所述二次沉积的压力为1500～2000mTorr，例如1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr、1900mTorr或2000mTorr等。
优选地，所述二次沉积的时间为300～800s，例如300s、400s、500s、600s、700s或800s等。
优选地，所述沉积含硅氧层的操作依次包括降温、一次抽真空、预沉积、沉积和二次抽真空。
优选地，所述降温包括将所述镀膜炉管内的温度降温至400～480℃。
本发明中，沉积完氮化硅层后进行降温，有利于提高背膜钝化效果。
优选地，所述预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4、和N2O。
优选地，所述预沉积还包括在所述镀膜炉管内通入NH3。
优选地，所述预沉积中SiH4和N2O的通入的体积比为1:4～1:16，例如1:4、1:5、1:8、1:10、1:12、1:14或1:16等。
在这一步中，仅仅对SiH4和N2O的通入体积比进行限定，NH3的不作特别限定，通入量视情况而定，同时也可以不通入NH3。
优选地，所述预沉积的压力为1300～1900mTorr，例如1300mTorr、1400mTorr、1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr或1900mTorr等。
优选地，所述沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4、和N2O，并开启射频功率。
优选地，所述预沉积还包括在所述镀膜炉管内通入NH3。
优选地，所述沉积中SiH4和N2O的通入的体积比为1:4～1:16，例如1:4、1:5、1:8、1:10、1:12、1:14或1:16等。
在这一步中，仅仅对SiH4和N2O的通入体积比进行限定，NH3的不作特别限定，通入量视情况而定，同时也可以不通入NH3。
优选地，所述沉积的压力为1300～1900mTorr，例如1300mTorr、1400mTorr、1500mTorr、1600mTorr、1700mTorr、1800mTorr或1900mTorr等。
优选地，所述沉积的时间≤120s，例如119s、115s、110s、105s或100s等。
本发明中，通过调整各沉积层的沉积时间来控制背面钝化膜结构的膜厚。
优选地，依次在镀有氧化铝层的硅片上沉积氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和含硅氧层后，依次进行一次充氮气、抽真空、二次充氮气回压、取舟和卸片操作。
作为优选的技术方案，所述背面钝化膜结构的制备方法包括以下步骤：
(1)对镀有氧化铝层的硅片依次进行插片、送舟、回温、恒温、一次抽真空、捡漏、二次抽真空操作；
(2)沉积氧化硅层：在所述镀膜炉管内通入比例为1:4～1:16的SiH4和N2O，保持压力为1300～1900mTorr，并开启射频功率，淀积30～200s；
(3)沉积氮氧化硅层：在所述镀膜炉管内通入SiH4、NH3和N2O，保持SiH4和NH3的体积比为1:5～1:15，SiH4:N2O比例为1:2～1:10，同时保持压力为1300～1900mTorr，并开启射频功率，淀积60～240s；
(4)步骤(2)和步骤(3)的沉积结束后，将所述镀膜炉管中的温度提高20～50℃，保持5～10min；
(5)沉积第一氮化硅膜：在所述镀膜炉管内通入比例为1:4～1:10的SiH4、NH3，保持压力为1500～2000mTorr，并开启射频功率，淀积30～200s；
(6)沉积第二氮化硅膜：在所述镀膜炉管内通入比例为1:8～1:16的SiH4、NH3，保持压力为1500～2000mTorr，并开启射频功率，淀积300～800s；
(7)步骤(5)和步骤(6)的沉积结束后，将所述镀膜炉管中的温度再次降温至400～480℃；
(8)沉积含硅氧层：在所述镀膜炉管内通入SiH4、NH3和N2O，保持SiH4:N2O的比例为1:4～1:16，同时保持压力为1300～1900mTorr，并开启射频功率，淀积时间<120s；
(9)步骤(8)所述沉积结束后，依次进行一次充氮气、抽真空、二次充氮气回压、取舟和卸片操作，得到所述PERC电池的背面钝化膜结构。
第三方面，本发明还提供一种PERC电池，所述PERC电池包括如第一方面所述的背面钝化膜结构。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中的背面钝化膜结构，膜厚均匀，在氧化硅层和氮化硅层之间增设了一层氮氧化硅层，并且采用一定的叠加顺序，有效的提高了背面钝化膜结构的钝化效果，使背膜内吸收和体钝化效果更佳，从而提升了PERC电池的效率，其转换效率可提高到22.55％以上，且开路电压和短路电流均有所增益。
(2)本发明中，采用多种不同介质的膜层按一定的沉积顺序，并且在沉积过程中增加了升温降温的退火过程，制备得到了膜厚均匀的背面钝化膜结构，提高了背面膜的钝化保护效果、增加了光的内吸收率，从而达到了使电池片效率提升的目的。
附图说明
图1是实施例1中制备背面钝化膜结构的流程图。
图2为实施例1中PERC电池中钝化膜的结构示意图。
1-多层正面膜，2-硅基底，3-氧化铝层，4-氧化硅层，5-氮氧化硅层，6-第一氮化硅膜，7-第二氮化硅膜，8-含硅氧层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种PERC电池的背面钝化膜结构，所述背面钝化膜结构的厚度为140nm，如图2所示：所述背面钝化膜结构包括依次层叠设置的氧化铝层3、氧化硅层4、氮氧化硅层5、第一氮化硅膜6、第二氮化硅膜7和含硅氧层8。所述含硅氧层为氮氧化硅层。所述背面钝化膜结构位于PERC电池的硅片表面；所述氧化铝层位于所述PERC电池的硅片表面；所述PERC电池中还包括硅基底2和多层正面膜1结构。
所述第一氮化硅膜的折射率为2.18；
所述第二氮化硅膜的折射率为2.05。
图1是制备所述背面钝化膜结构的流程图，具体的，所述背面钝化膜结构的制备方法如下：
(1)将对镀有氧化铝层的硅片用自动插片机插入石墨舟内，背面朝舟片间隙，插片过程不要与石墨舟片之间有摩擦，然后将插好片的石墨舟放到镀膜机桨上，送入升温至460℃的镀膜炉管内，回温；
(2)待炉管各温区回温至420℃以上时，设置基层镀膜温度炉口至炉尾分别为475℃—465℃—460℃—450℃—435℃，恒温400s；
(3)恒温操作后，用真空泵抽空炉管内气体；待抽空炉管后，停止真空泵检测压力上升速度，漏率控制在100mTorr/min内，再次抽空炉管内气体，准备进行沉积；
(4)沉积氧化硅层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4和3000sccm的N2O，即体积比为1:6，保持压力为1500mTorr，并开启射频功率，沉积60s；
(5)沉积氮氧化硅层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4、NH3和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4、4000sccm的NH3和2000sccm的N2O，即SiH4和NH3通入的体积比为1:8，SiH4和N2O通入的体积比为1:4，保持压力为1500mTorr，并开启射频功率，沉积180s；
(6)步骤(4)和步骤(5)的沉积结束后，将所述镀膜炉管中的各温区的温度提高20℃，保持6min；
(7)沉积第一氮化硅膜：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和NH3，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入1000sccm的SiH4和5000sccm的NH3，即SiH4和NH3通入的体积比为1:5，保持压力为1700mTorr，并开启射频功率，沉积120s；
(8)沉积第二氮化硅膜：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和NH3，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4和5000sccm的NH3，即SiH4和NH3通入的体积比为1:10，保持压力为1700mTorr，并开启射频功率，沉积480s；
(9)步骤(7)和步骤(8)的沉积结束后，打开氮气阀通入氮气，将所述镀膜炉管中的温度吹扫降温至460℃；
(10)沉积含硅氧层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4、NH3和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4、3000sccm的NH3和3000sccm的N2O，SiH4和N2O通入的体积比为1:6，保持压力为1500mTorr，并开启射频功率，沉积60s；
(11)步骤(10)所述沉积结束后，依次进行一次充氮气、抽真空、二次充氮气回压、取舟和卸片操作，得到所述PERC电池的背面钝化膜结构。
实施例2
本实施例提供一种PERC电池的背面钝化膜结构，所述背面钝化膜结构的厚度为105nm，所述背面钝化膜结构包括依次层叠设置的氧化铝层、氧化硅层、氮氧化硅层、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和含硅氧层。所述含硅氧层为氧化硅层，所述背面钝化膜结构位于PERC电池的硅片表面；所述氧化铝层位于所述PERC电池的硅片表面；
所述第一氮化硅膜的折射率为2.15；
所述第二氮化硅膜的折射率为2.04。
所述背面钝化膜结构的制备方法如下：
(1)将对镀有氧化铝层的硅片用自动插片机插入石墨舟内，背面朝舟片间隙，插片过程不要与石墨舟片之间有摩擦，然后将插好片的石墨舟放到镀膜机桨上，送入升温至460℃的镀膜炉管内，回温；
(2)待炉管各温区回温至420℃以上时，设置基层镀膜温度炉口至炉尾分别为475℃—465℃—460℃—450℃—435℃，恒温400s；
(3)恒温操作后，用真空泵抽空炉管内气体；待抽空炉管后，停止真空泵检测压力上升速度，漏率控制在100mTorr/min内，再次抽空炉管内气体，准备进行沉积；
(4)沉积氧化硅层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4和2000sccm的N2O，即体积比为1:4，保持压力为1300mTorr，并开启射频功率，沉积30s；
(5)沉积氮氧化硅层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4、NH3和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4、7500sccm的NH3和5000sccm的N2O，即SiH4和NH3通入的体积比为1:15，SiH4和N2O通入的体积比为1:10，保持压力为1500mTorr，并开启射频功率，沉积120s；
(6)步骤(4)和步骤(5)的沉积结束后，将所述镀膜炉管中的各温区的温度提高30℃，保持8min；
(7)沉积第一氮化硅膜：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和NH3，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入1000sccm的SiH4和8000sccm的NH3，即SiH4和NH3通入的体积比为1:8，保持压力为1500mTorr，并开启射频功率，沉积40s；
(8)沉积第二氮化硅膜：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和NH3，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4和6000sccm的NH3，即SiH4和NH3通入的体积比为1:12，保持压力为1500mTorr，并开启射频功率，沉积300s；
(9)步骤(7)和步骤(8)的沉积结束后，打开氮气阀通入氮气，将所述镀膜炉管中的温度吹扫降温至440℃；
(10)沉积含硅氧层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4、和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4和2000sccm的N2O，SiH4和N2O通入的体积比为1:4，保持压力为1300mTorr，并开启射频功率，沉积100s；
(11)步骤(10)所述沉积结束后，依次进行一次充氮气、抽真空、二次充氮气回压、取舟和卸片操作，得到所述PERC电池的背面钝化膜结构。
实施例3
本实施例提供一种PERC电池的背面钝化膜结构，所述背面钝化膜结构的厚度为165nm，所述背面钝化膜结构包括依次层叠设置的氧化铝层、氧化硅层、氮氧化硅层、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和含硅氧层。所述含硅氧层为氮氧化硅层，所述背面钝化膜结构位于PERC电池的硅片表面；所述氧化铝层位于所述PERC电池的硅片表面；
所述第一氮化硅膜的折射率为2.25；
所述第二氮化硅膜的折射率为2。
所述背面钝化膜结构的制备方法如下：
(1)将对镀有氧化铝层的硅片用自动插片机插入石墨舟内，背面朝舟片间隙，插片过程不要与石墨舟片之间有摩擦，然后将插好片的石墨舟放到镀膜机桨上，送入升温至460℃的镀膜炉管内，回温；
(2)待炉管各温区回温至420℃以上时，设置基层镀膜温度炉口至炉尾分别为475℃—465℃—460℃—450℃—435℃，恒温400s；
(3)恒温操作后，用真空泵抽空炉管内气体；待抽空炉管后，停止真空泵检测压力上升速度，漏率控制在100mTorr/min内，再次抽空炉管内气体，准备进行沉积；
(4)沉积氧化硅层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4和8000sccm的N2O，即体积比为1:16，保持压力为1900mTorr，并开启射频功率，沉积100s；
(5)沉积氮氧化硅层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4、NH3和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4、2500sccm的NH3和1000sccm的N2O，即SiH4和NH3通入的体积比为1:5，SiH4和N2O通入的体积比为1:2，保持压力为1700mTorr，并开启射频功率，沉积200s；
(6)步骤(4)和步骤(5)的沉积结束后，将所述镀膜炉管中的各温区的温度提高40℃，保持10min；
(7)沉积第一氮化硅膜：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和NH3，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入1000sccm的SiH4和4000sccm的NH3，即SiH4和NH3通入的体积比为1:4，保持压力为2000mTorr，并开启射频功率，沉积200s；
(8)沉积第二氮化硅膜：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4和NH3，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4和8000sccm的NH3，即SiH4和NH3通入的体积比为1:16，保持压力为2000mTorr，并开启射频功率，沉积600s；
(9)步骤(7)和步骤(8)的沉积结束后，打开氮气阀通入氮气，将所述镀膜炉管中的温度吹扫降温至460℃；
(10)沉积含硅氧层：先进行预沉积，往炉管内通入SiH4、NH3和N2O，比例与压力同正式沉积步骤；
正式沉积步骤如下：在所述镀膜炉管内通入500sccm的SiH4、4000sccm的NH3和8000sccm的N2O，SiH4和N2O通入的体积比为1:16，保持压力为1900mTorr，并开启射频功率，沉积110s；
(11)步骤(10)所述沉积结束后，依次进行一次充氮气、抽真空、二次充氮气回压、取舟和卸片操作，得到所述PERC电池的背面钝化膜结构。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为，所述背面钝化膜结构的厚度为95nm。
适应性的，在沉积所述背面钝化膜上的各种膜层时，各步沉积时间适应性减少20s。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例1的区别为，所述背面钝化膜结构的厚度为180nm。
适应性的，在沉积所述背面钝化膜上的各种膜层时，各步沉积时间适应性增加25s。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例6
本实施例与实施例1的区别为所述背面钝化膜结构中，所述第一氮化硅膜的折射率为2.11；所述第二氮化硅膜的折射率为2.15。
在沉积第一氮化硅膜时，在所述镀膜炉管内通入400sccm的SiH4；
在沉积第二氮化硅膜时，在所述镀膜炉管内通入800sccm的SiH4；
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例1
本对比例提供一种PERC电池的背面钝化膜结构，所述背面钝化膜结构的厚度为140nm，所述背面钝化膜结构包括依次层叠设置的氧化铝层、氧化硅层、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和含硅氧层。所述背面钝化膜结构位于PERC电池的硅片表面；所述氧化铝层位于所述PERC电池的硅片表面；
所述第一氮化硅膜的折射率为2.18；
所述第二氮化硅膜的折射率为2.05。
本对比例与实施例1的区别为，在制备背面钝化膜结构时，不进行沉积氮氧化硅层的步骤。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
将包含实施例1-6与对比例1制备得到的背面钝化膜结构应用于同类型的PERC电池上进行测试。其结果如表1所示。
测试标准：
氙灯辐照强度：1000±30w/m2，测试温度：25±3℃。
表1
| Uoc | Isc | FF | 转换效率 | 数量 | |
| 实施例1 | 0.6826 | 10.419 | 80.16 | 22.62％ | 10816 |
| 实施例2 | 0.6830 | 10.423 | 80.05 | 22.61％ | 9552 |
| 实施例3 | 0.6828 | 10.412 | 80.11 | 22.60％ | 8674 |
| 实施例4 | 0.6824 | 10.408 | 80.07 | 22.57％ | 10452 |
| 实施例5 | 0.6828 | 10.410 | 80.06 | 22.58％ | 9904 |
| 实施例6 | 0.6820 | 10.398 | 80.14 | 22.55％ | 8245 |
| 对比例1 | 0.6813 | 10.383 | 80.26 | 22.53％ | 9681 |
从实施例1与实施例4的数据结果可知，背面钝化膜结构的厚度过小会导致开路电压与短路电流略有下降。
从实施例1与实施例5的数据结果可知，背面钝化膜结构的厚度过大会导致铝背场接触不好，填充因子下降，且容易镀膜不均。
从实施例1与实施例6的数据结果可知，当第一氮化硅膜的折射率小于第二氮化硅膜的折射率时，会导致开路电压与短路电流下降较多。
从实施例1与对比例1的数据结果可知，背面钝化膜结构中去掉氮氧化硅层后，其结果开路电压与短路电流下降较明显，从而影响转换效率。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种PERC电池的背面钝化膜结构，其特征在于，所述背面钝化膜结构包括依次层叠设置的氧化铝层、氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和含硅氧层。
2.根据权利要求1所述的背面钝化膜结构，其特征在于，所述背面钝化膜结构位于PERC电池的硅片表面；
优选地，所述氧化铝层位于所述PERC电池的硅片表面；
优选地，所述背面钝化膜结构的厚度为100～170nm；
优选地，所述氮化硅层包括依次层叠设置的第一氮化硅膜和第二氮化硅膜；
优选地，所述第一氮化硅膜的折射率为2.1～2.25；
优选地，所述第二氮化硅膜的折射率为2～2.15；
优选地，所述含硅氧层包括氮氧化硅层和/或氧化硅层。
3.根据权利要求1或2所述的PERC电池的背面钝化膜结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
依次在镀有氧化铝层的硅片上沉积氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和含硅氧层，得到所述PERC电池的背面钝化膜结构。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述镀有氧化铝层的硅片进行沉积前先进行准备工作，所述准备工作依次包括插片、送舟、回温、恒温、一次抽真空、捡漏和二次抽真空；
优选地，所述插片包括将所述镀有氧化铝层的硅片用自动插片机插入石墨舟内；
优选地，所述送舟包括将所述石墨舟放到镀膜机桨上，送入镀膜炉管内；
优选地，所述回温包括将所述镀膜炉管内温区升温至大于等于400℃；
优选地，所述恒温包括设置所述镀膜炉管内温区的温度；
优选地，所述温度为400～480℃；
优选地，所述恒温的时间为5～15min；
优选地，所述一次抽真空包括对所述镀膜炉管进行抽真空操作；
优选地，所述捡漏包括确认所述镀膜炉管中的压力＜100mTorr/min。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述沉积氧化硅层的操作依次包括预沉积、沉积和抽真空；
优选地，所述预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和N2O；
优选地，所述预沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:4～1:16；
优选地，所述预沉积的压力为1300～1900mTorr；
优选地，所述沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和N2O，并开启射频功率；
优选地，所述沉积中SiH4和N2O的通入的体积比为1:4～1:16；
优选地，所述沉积的压力为1300～1900mTorr；
优选地，所述沉积的时间为30～200s。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述沉积氮氧化硅层的操作依次包括预沉积、沉积、抽真空和升温；
优选地，所述预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4、NH3和N2O；
优选地，所述预沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:5～1:15；
优选地，所述预沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:2～1:10；
优选地，所述预沉积的压力为1300～1900mTorr；
优选地，所述沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4、NH3和N2O，并开启射频功率；
优选地，所述沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:5～1:15；
优选地，所述沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:2～1:10；
优选地，所述沉积的压力为1300～1900mTorr；
优选地，所述沉积的时间为60～240s；
优选地，所述升温包括将所述镀膜炉管内的温度提高20～50℃；
优选地，所述升温后保温5～10min。
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述沉积氮化硅层包括依次沉积第一氮化硅膜和第二氮化硅膜；
优选地，所述沉积第一氮化硅膜的操作依次包括一次预沉积、一次沉积和一次抽真空；
优选地，所述一次预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和NH3；
优选地，所述一次预沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:4～1:10；
优选地，所述一次预沉积的压力为1500～2000mTorr；
优选地，所述一次沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和NH3，并开启射频功率；
优选地，所述一次沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:4～1:10；
优选地，所述一次沉积的压力为1500～2000mTorr；
优选地，所述一次沉积的时间为30～200s；
优选地，所述沉积第二氮化硅膜的操作包括二次预沉积、二次沉积、二次抽真空和降温；
优选地，所述二次预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和NH3；
优选地，所述二次预沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:8～1:16；
优选地，所述二次预沉积的压力为1500～2000mTorr；
优选地，所述二次沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4和NH3，并开启射频功率；
优选地，所述二次沉积中SiH4和NH3通入的体积比为1:8～1:16；
优选地，所述二次沉积的压力为1500～2000mTorr；
优选地，所述二次沉积的时间为300～800s。
8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述沉积含硅氧层的操作依次包括降温、一次抽真空、预沉积、沉积和二次抽真空；
优选地，所述降温包括将所述镀膜炉管内的温度降温至400～480℃；
优选地，所述预沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4、和N2O；
优选地，所述预沉积还包括在所述镀膜炉管内通入NH3；
优选地，所述预沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:4～1:16；
优选地，所述预沉积的压力为1300～1900mTorr；
优选地，所述沉积包括在所述镀膜炉管内通入SiH4、和N2O，并开启射频功率；
优选地，所述预沉积还包括在所述镀膜炉管内通入NH3；
优选地，所述沉积中SiH4和N2O通入的体积比为1:4～1:16；
优选地，所述沉积的压力为1300～1900mTorr；
优选地，所述沉积的时间≤120s；
优选地，依次在镀有氧化铝层的硅片上沉积氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层和含硅氧层后，依次进行一次充氮气、抽真空、二次充氮气回压、取舟和卸片操作。
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)对镀有氧化铝层的硅片依次进行插片、送舟、回温、恒温、一次抽真空、捡漏、二次抽真空操作；
(2)沉积氧化硅层：在所述镀膜炉管内通入比例为1:4～1:16的SiH4和N2O，保持压力为1300～1900mTorr，并开启射频功率，淀积30～200s；
(3)沉积氮氧化硅层：在所述镀膜炉管内通入SiH4、NH3和N2O，保持SiH4:NH3比例为1:5～1:15，SiH4:N2O比例为1:2～1:10，同时保持压力为1300～1900mTorr，并开启射频功率，淀积60～240s；
(4)步骤(2)和步骤(3)的沉积结束后，将所述镀膜炉管中的温度提高20～50℃，保持5～10min；
(5)沉积第一氮化硅膜：在所述镀膜炉管内通入比例为1:4～1:10的SiH4、NH3，保持压力为1500～2000mTorr，并开启射频功率，淀积30～200s；
(6)沉积第二氮化硅膜：在所述镀膜炉管内通入比例为1:8～1:16的SiH4、NH3，保持压力为1500～2000mTorr，并开启射频功率，淀积300～800s；
(7)步骤(5)和步骤(6)的沉积结束后，将所述镀膜炉管中的温度再次降温至400～480℃；
(8)沉积含硅氧层：在所述镀膜炉管内通入SiH4、NH3和N2O，保持SiH4:N2O的比例为1:4～1:16，同时保持压力为1300～1900mTorr，并开启射频功率，淀积时间<120s；
(9)步骤(8)所述沉积结束后，依次进行一次充氮气、抽真空、二次充氮气回压、取舟和卸片操作，得到所述PERC电池的背面钝化膜结构。
10.一种PERC电池，其特征在于，所述PERC电池包括如权利要求1或2所述的背面钝化膜结构。
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