CN113328011A - 一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法 - Google Patents

一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113328011A
CN113328011A CN202110680020.8A CN202110680020A CN113328011A CN 113328011 A CN113328011 A CN 113328011A CN 202110680020 A CN202110680020 A CN 202110680020A CN 113328011 A CN113328011 A CN 113328011A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cavity
coating
carrier plate
transition
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110680020.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113328011B (zh
Inventor
丁建宁
李绿洲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Yangzhou University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN202110680020.8A priority Critical patent/CN113328011B/zh
Publication of CN113328011A publication Critical patent/CN113328011A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113328011B publication Critical patent/CN113328011B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1876Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24Deposition of silicon only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • C23C16/401Oxides containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54Apparatus specially adapted for continuous coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56After-treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868Passivation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明涉及太阳电池技术领域,尤其涉及一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法,该装置包括依次连通的预处理腔、多个镀膜腔和出片腔,多个镀膜腔的两端均连通有过渡腔,过渡腔的两端均具有插板阀;预处理腔、镀膜腔、过渡腔和出片腔内还具有传输机构、加热机构和通气口,用于载板的传输以及温度和压强的维持;镀膜腔内具有多个线性离子喷射机构,多个线性离子喷射机构包括等离子发生器以及进气口和朝向传输机构设置的阵列喷嘴,镀膜腔内还具有多个设置在阵列喷嘴中间的惰性气体源喷射机构。本发明通过镀膜腔内间隔设置的反应等离子体阵列喷嘴和惰性气体源喷射机构,形成了连续均匀的气场结构,实现了连续高速镀膜,提高了镀膜的质量和可控性。

Description

一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域,尤其涉及一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法。
背景技术
太阳电池是利用半导体在吸收光照时产生光电效应从而将光能转换为电能的新型电池,而钝化接触晶硅太阳电池是指为了增加透光量、减少光损失而在硅片背面加入了钝化层的结构;对于钝化接触晶硅太阳电池来说,目前基于硅材料的电子选择性钝化接触Ag/n+ poly-Si/SiOx结构,可以有效的降低电池背表面钝化区和金属区载流子复合密度,在保证良好钝化的同时,还具有很低的接触电阻率。
相关技术中,一种制备钝化接触晶硅太阳电池的方法为,先用热氧化法生长氧化层,再通过化学气相沉积法沉积本征的非晶硅层,最后通过离子注入或者高温热扩散的方法形成磷掺杂多晶硅层;然而上述工艺中,热氧化法所需温度与化学气相沉积法所需温度不一致,升温、降温等待时间长,产能偏低;
为了解决上述问题,相关技术中还公开了一种利用管式等离子化学气相沉积设备在电池片背面沉积二氧化硅薄膜、磷掺杂非晶碳化硅薄膜,再经过高温退火处理,使非晶碳化硅转变为微晶碳化硅;然而磷扩散需要使用掩膜来实现单面掺杂,扩散温度高,且有绕镀现象,需要增加去绕镀的步骤,增加了工艺难度和制造成本;
此外,相关技术中加工设备多为单个工序对应一台设备,由此导致每个工序电池片都要暴露到大气环境中,会造成电池表面污染,影响电池效率和产品良品率。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法,提高钝化接触晶硅太阳电池制造的一致性、产能和良品率。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一方面提供了一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置,包括依次连通的预处理腔、多个镀膜腔和出片腔,多个所述镀膜腔的两端均连通有过渡腔,所述过渡腔的两端均具有插板阀;
所述预处理腔、镀膜腔、过渡腔和出片腔内还具有传输机构,所述传输机构上放置有用于承载晶硅片的载板,所述传输机构沿着从预处理腔至出片腔的方向输送所述载板;
所述预处理腔、镀膜腔和出片腔内均具有加热机构,用以维持腔体内的温度,所述预处理腔、镀膜腔和出片腔的侧壁上均具有通气口,用以维持腔体内的压强;
所述镀膜腔内具有多个线性离子喷射机构,多个所述线性离子喷射机构包括等离子发生器以及进气口和朝向传输机构设置的阵列喷嘴,所述阵列喷嘴用于通入反应等离子体,所述反应等离子体与经过的载板上的晶硅片结合,以实现镀膜。
进一步地,所述镀膜腔内还具有多个惰性气体源喷射机构,所述惰性气体源喷射机构设置在所述阵列喷嘴中间,用于将相邻的等离子体区域分开。
进一步地,所述惰性气体源喷射机构的出气口设置为锥形结构,以提高流速将与硅片结合不强的等离子活性分子吹扫掉,实现镀膜的自饱和生长。
进一步地,在承载了硅片的所述载板行进至靠近所述过渡腔时,所述过渡腔上靠近所述载板侧的所述插板阀开启,所述载板进入至所述过渡腔内后,所述插板阀关闭。
进一步地,所述预处理腔、过渡腔和出片腔内注入的气体为氮气。
进一步地,在承载了硅片的所述载板进入所述镀膜腔或者出片腔时,所述过渡腔靠近所述镀膜腔或者出片腔侧的所述插板阀开启。
进一步地,所述预处理腔、过渡腔和出片腔内的气压大于所述镀膜腔内的气压。
进一步地,所述线性离子喷射机构设置在所述镀膜腔的上下两侧,以实现双面镀膜。
进一步地,所述镀膜腔的个数与镀膜的层数相匹配。
另一方面还提供了一种钝化接触太阳电池制造方法,应用上述钝化接触晶硅太阳电池制造装置,包括以下步骤:
S10:通过制绒工艺和表面清洗在硅片表面形成纳微结构,并对硅片表面进行硼扩散或者磷扩散;
S20:将硅片绒面朝下放置在载板上,运输至充氮气的预处理腔加热,再运输至第一个过渡腔内;
S30:运输载板至第一个镀膜腔内在第一温度下单片沉积第一层膜,再运输至第二个过渡腔内;
S40:运输载板至第二个镀膜腔内在第二温度下单片沉积第二层膜,再运输至第三个过渡腔内,且第二温度低于第一温度,第二过渡腔的温度为第二温度;
S50:运输载板至第三个镀膜腔内在第三温度下单片沉积第三层膜,其中第三温度低于第二温度,待镀膜完毕后运输载板至出片腔;
S60:将硅片从出片腔取出后,再在硅片的P型层上制备钝化层和减反层;
S70:在硅片的正反两面制备金属导电电极。
进一步地,该方法可用于异质结电池的各个功能层的制备。
本发明的有益效果为:本发明通过镀膜腔内间隔设置的反应等离子体阵列喷嘴和惰性气体源喷射机构,形成了连续均匀的气场结构,并通过连续设置的镀膜腔和过渡腔,通过传输机构的运输实现了连续高速镀膜,从而提高了镀膜的质量并且提高了膜厚的可控性;并且本发明的方法中,通过等离子增强化学气相沉积方法制备的功能层的带隙远大于掺杂多晶硅的带隙,可有效降低由掺杂硅膜产生的寄生光吸收,通过连续降低温度的方式实现了低温原位高浓度掺杂和结晶,去除了现有技术中的高温退火程序,从而避免了高温退火过程中掺杂元素向钝化层的扩散。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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中记载的一些实施例,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。
图1为本发明实施例中钝化接触晶硅太阳电池制造装置的结构示意图;
图2为本发明实施例中线性例子喷射机构与惰性气体喷射机构的结构示意图;
图3为本发明实施例中线性例子喷射机构与惰性气体喷射机构的仰视图;
图4为本发明实施例中载板与传输机构的结构示意图;
图5为本发明实施例中钝化接触太阳电池制造方法的流程图;
图6为本发明实施例中N型钝化接触电池的结构示意图;
图7为本发明实施例中N型双面钝化接触电池的结构示意图;
图8为本发明实施例中增加了氟化锂的N型钝化接触电池的结构示意图。
具体实施方式
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。
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“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
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。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。
实施例一
如图1所示的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,包括依次连通的预处理腔10、多个镀膜腔30和出片腔40,多个镀膜腔30的两端均连通有过渡腔20,过渡腔20的两端均具有插板阀21;这里需要指出的是,插板阀21包括阀体和阀板,通过阀板的升降实现阀门的启闭,在本发明实施例中,插板阀21用于将相邻的两个腔室隔离开;
预处理腔10、镀膜腔30、过渡腔20和出片腔40内还具有传输机构50,传输机构50上放置有用于承载晶硅片的载板51,传输机构50沿着从预处理腔10至出片腔40的方向输送载板51;传输机构50可以有很多形式,例如常规的传送带、同步带或者链轮链条的结构形式,这里需要指出的是,在本发明实施例中,相邻两个腔室之间的间距小于载板51的长度,在插板阀21开启后,载板51可以从一个腔室的传输机构50上转移至另一个腔室的传输机构50上;此外,在本发明实施例中,过渡腔20只需容纳一块载板51,从而保证运行的可靠性。
预处理腔10、镀膜腔30和出片腔40内均具有加热机构60,用以维持腔体内的温度,预处理腔10、镀膜腔30和出片腔40的侧壁上均具有通气口41,用以维持腔体内的压强;家里的加热机构60可以是如图中所示的加热辊架构,也可以是加热板等常规的加热结构,这里需要指出的是,在本发明实施例中的预处理腔10、过渡腔20以及出片腔40内,加热机构60设置在载板51的上方通过热辐射的方式对载板51上的硅片进行加热,而在镀膜腔30内,加热机构60设置在载板51的下方,以方便在硅片的上方进行等离子镀膜工艺;而腔室内压强的维持是通过进气、抽气系统实现,通过往腔室内注入气体,在腔室闭合时,通过压力表与进气、抽气系统的配合实现压力的稳定。
镀膜腔30内具有多个线性离子喷射机构31,多个线性离子喷射机构31包括等离子发生器(图中未示出)以及进气口和朝向传输机构50设置的阵列喷嘴,阵列喷嘴用于通入反应等离子体,反应等离子体与经过的载板51上的晶硅片结合,以实现镀膜;镀膜的原理是往进气口内通入气体,例如氧气,在等离子发生器的激发下生成等离子体,化学吸附在硅表面,并发生反应生成氧化硅。同时利用通入的气体的吹扫,把硅表面只是物理吸附的氧分子吹走。通过这种方式既可以控制镀层的均匀生长和厚度,同时还可以提高镀层的致密性;
如图2中所示,镀膜腔30内还具有多个惰性气体源喷射机构,惰性气体源喷射机构设置在阵列喷嘴中间,用于将相邻的等离子体区域分开,通过惰性气体源喷射机构的设置,使得每个阵列喷嘴下的等离子区域,载板51一边移动一边实现镀膜,而且惰性气体源喷射机构同样能把硅片上与其结合不强的分子吹扫掉,从而提高镀膜层的一致性。
在上述实施例中,通过镀膜腔30内间隔设置的反应等离子体阵列喷嘴和惰性气体源喷射机构,形成了连续均匀的气场结构,并通过连续设置的镀膜腔30和过渡腔20,通过传输机构50的运输实现了连续高速镀膜,从而提高了镀膜的质量并且提高了膜厚的可控性。
在上述实施例的基础上,请继续参照图2,惰性气体源喷射机构的出气口设置为锥形结构,以提高流速将与硅片结合不强的等离子活性分子吹扫掉,实现镀膜的自饱和生长。这里需要指出的是,本发明中还对阵列喷嘴的尺寸进行了调整,如图3中所示,在阵列喷嘴中间部分阵列直径较大的喷嘴,而在四周设置孔径较小的喷嘴,并通过与锥形结构喷射出的惰性气体的隔离,将等离子的气场设置在阵列喷嘴中间位置处,通过这种设置可以在载板51移动时,实现镀层的自饱和生长,能够去除表面结合强度不够的分子,提高镀膜质量和薄膜厚度的可控性。
在本发明实施例中,插板阀21的具体启闭形式为:在承载了硅片的载板51行进至靠近过渡腔20时,过渡腔20上靠近载板51侧的插板阀21开启,载板51进入至过渡腔20内后,插板阀21关闭;在承载了硅片的载板51进入镀膜腔30或者出片腔40时,过渡腔20靠近镀膜腔30或者出片腔40侧的插板阀21开启。通过这种设置,可以保证每个腔室之间的相互隔离,提高镀膜时的可靠性。
为了进一步控制镀膜过程中硅片的稳定性,在预处理腔10、过渡腔20和出片腔40内注入的气体为氮气。这里需要指出的是,在通过注入氮气将氧气排出,可以减少在镀膜前或者镀膜后硅片的氧化,提高镀膜质量。
同时为了防止在插板阀21开启时镀膜腔30内的氧气进入至预处理腔10或者过渡腔20内,在本发明实施例中,预处理腔10、过渡腔20和出片腔40内的气压大于镀膜腔30内的气压。
此外,在本发明实施例中,如果需要的话,还可以将线性离子喷射机构31设置在镀膜腔30的上下两侧,以实现双面镀膜。当需要双面镀膜时,载板51的结构如图4中所示,硅片的四个点放置在载板51上,载板51放置在传输机构50上,而载板51设置为框型结构,从而使得硅片的两个面均可以得到镀膜。
在本发明实施例的图1中的省略号表示具有多个过渡腔20和镀膜腔30,镀膜腔30的个数与镀膜的层数相匹配。在具体配置时,需要设置多少个镀层,即设置多少个镀膜腔30。
本发明实施例还提供一种如图5中所示的钝化接触太阳电池制造方法,应用上述钝化接触晶硅太阳电池制造装置,包括以下步骤:
S10:通过制绒工艺和表面清洗在硅片表面形成纳微结构,并对硅片表面进行硼扩散或者磷扩散;
S20:将硅片绒面朝下放置在载板51上,运输至充氮气的预处理腔10加热,再运输至第一个过渡腔20内;
S30:运输载板51至第一个镀膜腔30内在第一温度下单片沉积第一层膜,再运输至第二个过渡腔20内;
S40:运输载板51至第二个镀膜腔30内在第二温度下单片沉积第二层膜,再运输至第三个过渡腔20内,且第二温度低于第一温度,第二过渡腔20的温度为第二温度;
S50:运输载板51至第三个镀膜腔30内在第三温度下单片沉积第三层膜,其中第三温度低于第二温度,待镀膜完毕后运输载板51至出片腔40;
S60:将硅片从出片腔40取出后,再在硅片的P型层上制备钝化层和减反层;
S70:在硅片的正反两面制备金属导电电极。
在上述实施例中,通过等离子增强化学气相沉积方法制备的功能层的带隙远大于掺杂多晶硅的带隙,可有效降低由掺杂硅膜产生的寄生光吸收,通过连续降低温度的方式实现了低温原位高浓度掺杂和结晶,去除了现有技术中的高温退火程序,从而避免了高温退火过程中掺杂元素向钝化层的扩散。
此外,这里需要指出的是,本发明实施例中的方法还可以用于异质结电池的各个功能层的制备。
本发明实施例的以下部分,以具体的钝化接触晶硅太阳电池的结构和制备方法为例对上述方法做详细说明,在过渡腔20和镀膜腔30前加上第一、第二、第三,以便于理解。
实施例二
如图6中所示的N型钝化接触电池,包括N型晶体硅基体70、隧穿氧化层71、掺磷纳米晶硅层72、掺铝氧化锌层73、硼扩散层74、氧化铝层75、氮化硅层76和栅电极77,其制备方法包括以下步骤:
选取电阻率为0.5~2Ω•cm、厚度为160 ± 10 μm的N型单晶硅片。
步骤1:先在硅片正面制备陷光绒面结构;在正面绒面上采用BBr3源进行扩散形成方阻为100~180Ω/□的P型层,和N型硅基形成PN结,再去除表面的硼硅玻璃(BSG);最后将硅片绒面朝下放在载板51上,进入充氮气的预处理腔10。预处理腔10温度稳定在400℃,压强维持在200Pa;
步骤2:硅片绒面朝下,放在特定的载板51上,进入第一过渡腔20。过渡腔20温度稳定在400℃,压强维持在100Pa;
步骤3:硅片进入第一镀膜腔30,单面沉积氧化硅薄膜,厚度1.2nm。工艺条件是:衬底温度400℃,射频源13.56MHz,功率1000W,氧气流量3000sccm,压强维持在100Pa。载片移动速度5米/分钟。
步骤4:沉积氧化层后的硅片进入第二过渡腔20。腔室压强维持在100Pa,温度250℃。
步骤5:硅片进入第二镀膜腔30,腔室压强维持在110Pa,温度250℃。通入硅烷、磷烷、氢气,通过等离子激发的方式单面生长磷掺杂纳米晶硅,薄膜厚度200nm。
步骤6:硅片进入第三过渡腔20。腔室压强维持在120Pa,温度200℃。
步骤7:硅片进入第二镀膜腔30,单面沉积铝掺杂氧化锌薄膜。三甲基铝流量50sccm、二乙基锌500 sccm、水汽流量2000sccm,腔室压强维持在120Pa,衬底温度200℃。沉积薄膜的厚度为100nm。
步骤8:硅片进入出片腔40;
步骤9:在P型层上制备3nm厚的氧化铝钝化层和80nm厚的氮化硅减反层;
步骤10:正反两面通过丝网印刷的方式制备金属导电电极,从而形成N型钝化接触太阳能电池。经测试得到该电池的光电转换效率可达25%。
实施例三
如图7中所示的N型双面钝化接触电池,包括N型晶体硅基体80、隧穿氧化层81、掺磷纳米晶硅层82、铝掺杂氧化锌层83、硼扩散层84、隧穿氧化铝层85、掺硼纳米晶硅层86、掺锌氧化镓层87、栅电极88;其制备方法包括以下步骤:
选取电阻率为0.5~2Ω•cm、厚度为160 ± 10 μm的N型单晶硅片。
步骤1:先在硅片正面制备陷光绒面结构;在正面绒面上采用BBr3源进行扩散形成方阻为100~180Ω/□的P型层,和N型硅基形成PN结,再去除表面的硼硅玻璃(BSG);最后将硅片绒面朝下放在载板51上,进入充氮气的预处理腔10。预处理腔10温度稳定在400℃,压强维持在200Pa;
步骤2:硅片绒面朝下,放在特定载板51上,进入第一过渡腔20,过渡腔20温度稳定在400℃,压强维持在100Pa;
步骤3:硅片进入第一镀膜腔30,在n型层上沉积氧化硅薄膜,厚度1.2nm。工艺条件是:衬底温度400℃,射频源13.56MHz,功率1000W,氧气流量3000sccm,压强维持在100Pa。载片移动速度5米/分钟。
步骤4:沉积氧化层后的硅片进入第二过渡腔20。腔室压强维持在100Pa,温度250℃。
步骤5:硅片进入第二镀膜腔30,腔室压强维持在110Pa,温度250℃。通入硅烷、磷烷、氢气,通过等离子激发的方式在n型层上生长磷掺杂纳米晶硅,薄膜厚度200nm。
步骤6:硅片进入第三过渡腔20。腔室压强维持在120Pa,温度200℃。
步骤7:硅片进入第三镀膜腔30,在磷掺杂纳米晶硅上沉积铝掺杂氧化锌薄膜。三甲基铝流量50sccm、二乙基锌500 sccm、水汽流量2000sccm,腔室压强维持在120Pa,衬底温度200℃。沉积薄膜的厚度为100nm。
步骤8:硅片进入出片腔40;
步骤9:将硅片绒面朝上放在载板51上,进入充氮气的预处理腔10。
步骤10:进入第一过渡腔20,过渡腔20温度稳定在400℃,压强维持在100Pa;
步骤11:进入第一镀膜腔30,在p型层上沉积氧化铝薄膜,厚度1.2nm。工艺条件是:衬底温度200℃,射频源13.56MHz,功率1000W,三甲基铝流量500sccm、氧气流量3000sccm,压强维持在100Pa。载片移动速度5米/分钟。
步骤12:进入第二过渡腔20。腔室压强维持在100Pa,温度250℃。
步骤13:进入第二镀膜腔30,腔室压强维持在110Pa,温度250℃。通入硅烷、硼烷、氢气,通过等离子激发的方式在p型层上生长硼掺杂纳米晶硅,薄膜厚度200nm。
步骤14:进入第三过渡腔20。腔室压强维持在120Pa,温度200℃。
步骤15:进入第三镀膜腔30,在硼掺杂纳米晶硅上沉积p型GaO薄膜。二乙基锌500sccm、三乙基镓流量50sccm、氧气2000sccm,腔室压强维持在120Pa,衬底温度200℃。沉积薄膜的厚度为100nm。
步骤16:硅片进入出片腔40。
步骤17:取出硅片,正反两面通过丝网印刷的方式制备金属导电电极,从而形成n型双面钝化接触太阳能电池,经测试,其光电转换效率可达25.5%。
实施例四
如图8中所示的N型钝化接触电池,其相比较实施例二中增加了一层氟化锂层78,利用溅射方法,其制备方法包括以下步骤:
选取电阻率为0.5~2Ω•cm、厚度为160 ± 10 μm的N型单晶硅片。
步骤1:同实施例二步骤1
步骤2:同实施例二步骤2
步骤3:同实施例二步骤3
步骤4:同实施例二步骤4
步骤5:同实施例二步骤5
步骤6:同实施例二步骤6。
步骤7:同实施例二步骤7
步骤8:同实施例二步骤8
步骤9:同实施例二步骤9
步骤10:在电池的反面,利用磁控溅射方法制备厚度为0.5-1.nm的氟化锂薄膜。
步骤11:在正反两面通过丝网印刷的方式,利用铝浆,制备铝电极,从而形成N型钝化接触太阳能电池。经测试,其光电转换效率可达24.5%。
本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,包括依次连通的预处理腔、多个镀膜腔和出片腔,多个所述镀膜腔的两端均连通有过渡腔,所述过渡腔的两端均具有插板阀;
所述预处理腔、镀膜腔、过渡腔和出片腔内还具有传输机构,所述传输机构上放置有用于承载晶硅片的载板,所述传输机构沿着从预处理腔至出片腔的方向输送所述载板;
所述预处理腔、镀膜腔和出片腔内均具有加热机构,用以维持腔体内的温度,所述预处理腔、镀膜腔和出片腔的侧壁上均具有通气口,用以维持腔体内的压强;
所述镀膜腔内具有多个线性离子喷射机构,多个所述线性离子喷射机构包括等离子发生器以及进气口和朝向传输机构设置的阵列喷嘴,所述阵列喷嘴用于通入反应等离子体,所述反应等离子体与经过的载板上的晶硅片结合,以实现镀膜;
其中,所述镀膜腔内还具有多个惰性气体源喷射机构,所述惰性气体源喷射机构设置在所述阵列喷嘴中间,用于将相邻的等离子体区域分开。
2.根据权利要求1所述的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,所述惰性气体源喷射机构的出气口设置为锥形结构,以提高流速将与硅片结合不强的等离子活性分子吹扫掉,实现镀膜的自饱和生长。
3.根据权利要求1所述的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,在承载了硅片的所述载板行进至靠近所述过渡腔时,所述过渡腔上靠近所述载板侧的所述插板阀开启,所述载板进入至所述过渡腔内后,所述插板阀关闭。
4.根据权利要求3所述的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,所述预处理腔、过渡腔和出片腔内注入的气体为氮气。
5.根据权利要求3所述的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,在承载了硅片的所述载板进入所述镀膜腔或者出片腔时,所述过渡腔靠近所述镀膜腔或者出片腔侧的所述插板阀开启。
6.根据权利要求5所述的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,所述预处理腔、过渡腔和出片腔内的气压大于所述镀膜腔内的气压。
7.根据权利要求1所述的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,所述线性离子喷射机构设置在所述镀膜腔的上下两侧,以实现双面镀膜。
8.根据权利要求7所述的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,所述镀膜腔的个数与镀膜的层数相匹配。
9.一种钝化接触太阳电池制造方法,应用如权利要求1至8任一项所述的钝化接触晶硅太阳电池制造装置,其特征在于,包括以下步骤:
S10:通过制绒工艺和表面清洗在硅片表面形成纳微结构,并对硅片表面进行硼扩散或者磷扩散;
S20:将硅片绒面朝下放置在载板上,运输至充氮气的预处理腔加热,再运输至第一个过渡腔内;
S30:运输载板至第一个镀膜腔内在第一温度下单片沉积第一层膜,再运输至第二个过渡腔内;
S40:运输载板至第二个镀膜腔内在第二温度下单片沉积第二层膜,再运输至第三个过渡腔内,且第二温度低于第一温度,第二过渡腔的温度为第二温度;
S50:运输载板至第三个镀膜腔内在第三温度下单片沉积第三层膜,其中第三温度低于第二温度,待镀膜完毕后运输载板至出片腔;
S60:将硅片从出片腔取出后,再在硅片的P型层上制备钝化层和减反层;
S70:在硅片的正反两面制备金属导电电极。
10.根据权利要求9所述的钝化接触太阳电池制造方法,其特征在于,该方法可用于异质结电池的各个功能层的制备。
CN202110680020.8A 2021-06-18 2021-06-18 一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法 Active CN113328011B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110680020.8A CN113328011B (zh) 2021-06-18 2021-06-18 一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110680020.8A CN113328011B (zh) 2021-06-18 2021-06-18 一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113328011A true CN113328011A (zh) 2021-08-31
CN113328011B CN113328011B (zh) 2022-12-20

Family

ID=77424062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110680020.8A Active CN113328011B (zh) 2021-06-18 2021-06-18 一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113328011B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116875961A (zh) * 2023-09-01 2023-10-13 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 原子层沉积设备
CN117276414A (zh) * 2023-11-23 2023-12-22 苏州腾晖光伏技术有限公司 P型高效钝化接触电池的制备方法及制造系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120141676A1 (en) * 2010-10-16 2012-06-07 Cambridge Nanotech Inc Ald coating system
CN107086255A (zh) * 2017-06-09 2017-08-22 常州比太科技有限公司 太阳能电池镀膜设备及太阳能电池链式生产设备
CN108336184A (zh) * 2018-02-09 2018-07-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种隧穿氧钝化接触晶体硅太阳电池的制备方法
CN108807565A (zh) * 2018-07-13 2018-11-13 苏州太阳井新能源有限公司 一种钝化接触电极结构,其适用的太阳能电池及制作方法
CN111172518A (zh) * 2020-01-19 2020-05-19 江苏杰太光电技术有限公司 一种基于硅烷的一体式镀膜方法
CN111739971A (zh) * 2020-08-03 2020-10-02 苏州迈正科技有限公司 镀膜设备、方法、系统及太阳能电池、组件、发电系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120141676A1 (en) * 2010-10-16 2012-06-07 Cambridge Nanotech Inc Ald coating system
CN107086255A (zh) * 2017-06-09 2017-08-22 常州比太科技有限公司 太阳能电池镀膜设备及太阳能电池链式生产设备
CN108336184A (zh) * 2018-02-09 2018-07-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种隧穿氧钝化接触晶体硅太阳电池的制备方法
CN108807565A (zh) * 2018-07-13 2018-11-13 苏州太阳井新能源有限公司 一种钝化接触电极结构,其适用的太阳能电池及制作方法
CN111172518A (zh) * 2020-01-19 2020-05-19 江苏杰太光电技术有限公司 一种基于硅烷的一体式镀膜方法
CN111739971A (zh) * 2020-08-03 2020-10-02 苏州迈正科技有限公司 镀膜设备、方法、系统及太阳能电池、组件、发电系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116875961A (zh) * 2023-09-01 2023-10-13 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 原子层沉积设备
CN117276414A (zh) * 2023-11-23 2023-12-22 苏州腾晖光伏技术有限公司 P型高效钝化接触电池的制备方法及制造系统
CN117276414B (zh) * 2023-11-23 2024-01-26 苏州腾晖光伏技术有限公司 P型高效钝化接触电池的制备方法及制造系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113328011B (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103959484B (zh) 制造硅异质结太阳能电池的方法与设备
US7846762B2 (en) Integrated emitter formation and passivation
CN113328011B (zh) 一种钝化接触晶硅太阳电池制造装置及方法
CN111192935B (zh) 一种管式perc太阳能电池背钝化结构及其制备方法
CN111244230B (zh) 一种钝化金属接触的背结太阳能电池的制备方法
CN101245448A (zh) 单室等离子箱制作薄膜硅光电转换器件的方法
JPH04266019A (ja) 成膜方法
CN115000246B (zh) P型钝化接触电池制备方法及钝化接触电池
CN113675295B (zh) PECVD制备硅片复合膜的方法和TOPCon电池的制备方法
WO2022037289A1 (zh) 钝化接触电池及制备方法和钝化接触结构制备方法及装置
EP4220741A1 (en) Solar cell, alox coating method therefor, cell back surface passivation structure, and method
WO2023092977A1 (zh) 制备隧穿氧化层和非晶硅薄膜的方法及TOPCon电池
CN102903785A (zh) 一种采用增氢钝化提高太阳能电池片转换效率的方法
CN115020546A (zh) 双面钝化接触太阳电池及其制备方法
CN105244412B (zh) 一种n型晶硅电池硼发射极的钝化方法
CN113604791B (zh) 一种基于BCl3气体的LPCVD硼掺杂非晶硅水平镀膜方法及应用
CN113571602B (zh) 一种二次扩散的选择性发射极及其制备方法和应用
CN111403492A (zh) 太阳能电池用钝化层的制备方法以及太阳能电池的制备方法
CN111599893B (zh) 一种稳定高效率硅异质结太阳电池的制备方法
CN114583016A (zh) 一种TOPCon电池及其制备方法
JP2007519245A (ja) 微結晶シリコン層を備えたシリコン太陽電池の製造方法
CN219917189U (zh) 一种TOPCon太阳能电池
JP3542510B2 (ja) 非単結晶半導体膜および光起電力素子の形成方法、並びに非単結晶半導体膜の形成装置
CN115632089A (zh) 异质结电池的制备方法、异质结电池结构、及其加工系统
JP3862615B2 (ja) シリコン系薄膜形成装置およびシリコン系薄膜形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20221130

Address after: 225009 No. 88, South University Road, Jiangsu, Yangzhou

Applicant after: YANGZHOU University

Applicant after: JIANGSU University

Address before: 212013 No. 301, Xuefu Road, Zhenjiang, Jiangsu

Applicant before: JIANGSU University

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant