CN112652677B - 一种perc电池背面钝化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PERC电池背面钝化工艺，包括以下步骤：(1)将预处理后的硅片背面朝上放在载板上，然后放进ALD设备的进料腔中并抽真空到5mbar；(2)将步骤(1)的载板传送进预热腔加热至140℃，预热完毕；(3)调节ALD设备中工艺腔的温度至260℃，并将预热完毕后的载板传送到工艺腔内进行背面钝化处理；其中，步骤(3)重复两次。本发明中分两次钝化，并将不同比例水和三甲基氯按次序接触硅片背表面并沉积进行背面钝化，该处理工艺，能够大幅减少背钝化不均匀造成的PECVD镀膜不均匀以及EL不良问题。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，更具体的说是涉及一种PERC电池背面钝化工艺。
背景技术
随着全球清洁能源的不断发展，太阳能运用技术被广泛应用。作为太阳能应用领域重要板块的太阳能电池，提高光电转化效率，降低生产成本，是目前太阳能电池制造行业绝大多数企业追求的目标。钝化发射极背面接触、选择性发射极(PERC+SE)电池技术因为良好的氧化铝背表面钝化，降低扩散层复合、提高光线的短波响应而具有较高的转换效率，是目前产业界认为最有潜力的高效电池技术之一。
然而，目前该技术在生产过程中使用的H2O与AL(CH3)3低压直接喷射在电池片背面进行背钝化AL2O3原子层沉积的方法存在一定缺陷。电池片在生产过程中空气中暴露会导致表面被氧化，形成二氧化硅氧化层并伴有硅片上其他杂质元素被氧化滞留在硅片表面，同时不可避免的接触并吸附空气中其他杂质元素。在此种已经具有氧化层的硅片背面进行氧化铝沉积钝化时，硅片背面首先接触水蒸气还是首先接触三甲基铝对硅片钝化效果有一定的影响。这种钝化不良严重影响了所生产的太阳能电池片的效率以及良率。例如：采用的背钝化方法是板式原子层沉积三氧化二铝的方法，钝化过程中，工艺腔腔盖固定的一排气孔中喷射氮气携带水蒸气至硅片表面，另一排固定的气孔喷射氮气携带的三甲基铝蒸气至硅片表面，载板依靠传输滚轮前后滚动进行前后运动，硅片背面所有位置间接处于水蒸气空下方和三甲基铝蒸气下方，已到达三氧化二铝沉积的效果。所以该过程存在硅片背表面首先接触H2O，还是首先接触AL(CH3)3的问题。
而且，经过长期跟踪验证，在硅片背表面首先接触AL(CH3)3的位置经过PECVD镀膜后与其他位置存在色差(180nm以上尤其明显)。可以证明ALD过程中硅片背表面首先接触水与首先接触源(三氧化二铝)对硅片背表面结构存在影响，同时影响后续工序PECVD镀膜均匀性。随后对镀膜均匀性差的硅片进行跟踪发现，该种电池片色差位置造成EL发黑的概率远大于其他正常硅片。
因此，所以研制一种能够避免硅片背面首先接触铝源对电池片的性能造成影响的PERC电池背面钝化工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种能够避免硅片背面首先接触铝源对电池片的性能造成影响的PERC电池背面钝化工艺。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种PERC电池背面钝化工艺，包括以下步骤：
(1)将预处理后的硅片背面朝上放在载板上，然后放进ALD设备的进料腔中并抽真空到3-5mbar；
(2)将步骤(1)的载板传送至预热腔加热至120-140℃，预热20-30min完毕；
(3)调节ALD设备中工艺腔的温度至240-260℃，并将预热完毕后的载板传送到工艺腔内并控制铝源和水源的流量及比例来进行背面钝化处理；
其中，步骤(3)重复两次；其中，控制铝源的流量为240-280sccm，水源的流量为300-400sccm，控制水和铝源的比例为(3-4):1。
本发明的有益效果：本发明中分两次钝化，并将不同比例水(水源)和三甲基氯(铝源)按次序接触硅片背表面并沉积进行背面钝化，该处理工艺，能够有效避免背表面不同位置首先接触H2O或首先接触AL(CH3)3的差异，采用这种分步工艺能够大幅减少背钝化不均匀造成的PECVD镀膜不均匀以及EL不良问题。
优选地，步骤(1)中，所述预处理的步骤为：
11)将单晶硅片制绒，制绒后其反射率控制在9-12；
12)制绒完毕后进行扩散，扩散后其正面方阻控制在100-150Ω/□；
13)采用SE激光推进，推进后其正面方阻控制在70-80Ω/□；
14)刻蚀，刻蚀后其反射率控制在26-30；
15)刻蚀后进行热氧氧化，完成预处理。
优选地，步骤11)所述反射率控制在10-11；步骤12)所述正面方阻控制在110-140Ω/□；步骤13)所述正面方阻控制在75Ω/□。更加优选地，所述扩散后将正面方阻控制在120-130Ω/□。
优选地，步骤(3)中的具体操作为：
31)调节ALD设备中工艺腔的温度至240-260℃，并将预热完毕后的载板传送至工艺腔Ⅰ内摇摆载板上，并控制铝源的流量为240-280sccm及水源的流量为300-400sccm；
32)再传送至工艺腔Ⅱ内摇摆载板上，并控制铝源的流量为240-280sccm及水源的流量为300-400sccm。
采用上述技术方案的有益效果：采用上述工艺使硅片背表面首先接触水蒸气使硅片背面全部接受氧化，其次再接受铝源钝化来消除背钝化过程中接触顺序不同导致的镀膜差异及EL不良。
优选地，还包括步骤(4)，具体为：将钝化处理后的载板传送至出料腔中，并将出料腔用高纯氮气充气至压力为1013.25mbar，将载板送出并收集硅片。
优选地，所述出料腔中的压力为3-5mbar。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种PERC电池背面钝化工艺，本发明相比于常规的氧化铝背钝化方法，具有镀膜均匀，钝化效果好，可以设置不同三氧化二铝背钝化层的优点。采用本发明工艺方法有效解决了由于背钝化不均匀导致的EL不良。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例1
PERC电池背面钝化工艺：使用单晶硅片经过正常制绒后反射率控制在10，扩散后将正面方阻控制在120Ω/□，SE激光推进后将正面方阻75Ω/□，刻蚀后反射率为26，经过热氧氧化后，采用本发明中的两步法ALD工艺其参数设置如下表1。
对比例
PERC电池背面钝化工艺：使用单晶硅片经过正常制绒后反射率控制在10，扩散后将正面方阻控制在120Ω/□，SE激光推进后将正面方阻75Ω/□，刻蚀后反射率为26，经过热氧氧化后，采用常规一步法ALD工艺其参数设置如下表1。
表1：常规一步法沉积氧化铝背钝化工艺关键参数
性能测试
将上述实施例1及与对比例硅片经过不同ALD钝化工艺后均进行正常PECVD正镀，PECVD背镀，背面激光消融，丝网印刷，烧结，抗LID电注入，测试分选。
1、PECVD背镀后膜厚测试值对比
2、EL测试不良统计：
表4：EL不良对比
3、电性能比较：
表5：电性能比较
可以看出，相比于对比例中的工艺，本发明中的工艺镀膜均匀性明显优于对比例，有效减少了由于ALD不均匀造成的EL不良，各项电性能指标不低于BL，对电池制造过程中的不良具有明显改善。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种PERC电池背面钝化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将预处理后的硅片背面朝上放在载板上，然后放进ALD设备的进料腔中并抽真空到3-5mbar；
(2)将步骤(1)的载板传送至预热腔加热至120-140℃，预热20-30min完毕；
(3)调节ALD设备的工艺腔温度至240-260℃，并将预热完毕后的载板传送至工艺腔内并控制铝源和水源的流量及比例来进行背面钝化处理；
其中，步骤(3)重复两次；其中，控制铝源的流量为240-280sccm，水源的流量为300-400sccm，控制水源和铝源的比例为(3-4):1；
所述步骤(3)中的具体操作为：
31)调节ALD设备中工艺腔的温度至240-260℃，并将预热完毕后的载板传送至工艺腔I内摇摆载板上，并控制铝源的流量为240-280sccm及水源的流量为300-400sccm；
32)再传送至工艺腔II内摇摆载板上，并控制铝源的流量为240-280sccm及水源的流量为300-400sccm；
采用上述工艺使硅片背表面首先接触水蒸气使硅片背面全部接受氧化，其次再接受铝源钝化来消除背钝化过程中接触顺序不同导致的镀膜差异及EL不良。
2.根据权利要求1所述的一种PERC电池背面钝化工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理的步骤为：
11)将单晶硅片制绒，制绒后其反射率控制在9-12；
12)制绒完毕后进行扩散，扩散后其正面方阻控制在100-150Ω/□；
13)采用SE激光推进，推进后其正面方阻控制在70-80Ω/□；
14)刻蚀，刻蚀后其反射率控制在26-30；
15)刻蚀后进行热氧氧化，完成预处理。
3.根据权利要求2所述的一种PERC电池背面钝化工艺，其特征在于，步骤11)所述反射率控制在10-11；步骤12)所述正面方阻控制在110-140Ω/□；步骤13)所述正面方阻控制在75Ω/□。
4.根据权利要求1所述的一种PERC电池背面钝化工艺，其特征在于，还包括步骤(4)，具体为：将钝化处理后的载板传送至出料腔中，其中出料腔内压力为1013.25mbar，将载板送出并收集硅片。
5.根据权利要求4所述的一种PERC电池背面钝化工艺，其特征在于，所述出料腔中的压力为3-5mbar。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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