CN113809204A - Perc太阳能电池高效背钝化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PERC太阳能电池高效背钝化工艺，包括如下步骤：S100，在硅片衬底背面生长Al2O3薄膜；S200，在所述Al2O3薄膜表面沉淀第一SiNx薄膜；S300，在所述第一SiNx薄膜表面沉淀第二SiNx薄膜；S400，在所述第二SiNx薄膜表面沉淀第三SiNx薄膜；其中，所述第一SiNx薄膜的折射率小于所述第二SiNx薄膜的折射率。本发明通过在硅片衬底背面生长Al2O3薄膜，在Al2O3薄膜表面沉淀三层SiNx薄膜，从而可以提高电池片转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种PERC太阳能电池高效背钝化工艺。
背景技术
目前，PERC太阳能电池生产工艺得到广泛的使用，其背钝化工艺的优劣决定了成品电池片转换效率的高低。
常规的背钝化工艺主要采用在硅片衬底背面生长Al2O3薄膜以及沉淀 SiNx薄膜的结构。其中，第一层为Al2O3薄膜，厚度为3～6nm，该薄膜能起到场钝化效果，减少少数载流子复合；第二层为高折射率的SiNx薄膜，厚度为100～150nm，该薄膜中富含H离子，能够有效钝化背面多晶硅中的悬挂键，有效减少背面的载流子复合，从而提高少子寿命。背钝化工艺对Voc和Jsc的提升明显，最终使电池片转换效率显著提升。
然而，常规的背钝化工艺中，高折射率的SiNx薄膜中含有相对较高的正电荷密度，对富含负电荷密度的Al2O3薄膜影响较大，严重影响场钝化效果，最终导致电池片转换效率低；另外，常规的背钝化工艺具有膜层结构单一、厚度大、光利用率低的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PERC太阳能电池高效背钝化工艺，以解决电池片转换效率低的问题。
为此，本发明采用的一个技术方案是提供一种PERC太阳能电池高效背钝化工艺，包括如下步骤：
S100，在硅片衬底背面生长Al2O3薄膜；
S200，在所述Al2O3薄膜表面沉淀第一SiNx薄膜；
S300，在所述第一SiNx薄膜表面沉淀第二SiNx薄膜；
S400，在所述第二SiNx薄膜表面沉淀第三SiNx薄膜；
其中，所述第一SiNx薄膜的折射率小于所述第二SiNx薄膜的折射率。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤S100中，采用ALD设备在所述硅片衬底背面生长所述Al2O3薄膜，所述Al2O3薄膜的厚度为3-6nm，折射率为1.7-1.8。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤S200中，采用PECVD设备在所述Al2O3薄膜表面沉淀所述第一SiNx薄膜，所述第一SiNx薄膜的厚度为 15-30nm，折射率为1.9-2.0。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S200具体包括：保持工艺温度为490-540℃，向所述PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在所述Al2O3薄膜表面沉淀所述第一SiNx薄膜；其中，所述硅烷流量为400-800sccm，所述氨气流量为6000-8000sccm，反应时间为300-500s。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤S300中，采用PECVD设备在所述第一SiNx薄膜表面沉淀所述第二SiNx薄膜，所述第二SiNx薄膜的厚度为20-30nm，折射率为2.1-2.3。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S300具体包括：保持工艺温度为 490-540℃，向所述PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在所述第一SiNx 薄膜表面沉淀所述第二SiNx薄膜；其中，所述硅烷流量为1500-1800sccm，所述氨气流量为6000-8000sccm，反应时间为100-300s。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤S400中，采用PECVD设备在所述第二SiNx薄膜表面沉淀所述第三SiNx薄膜，所述第三SiNx薄膜的厚度为40-60nm，折射率为2.0-2.05。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S400具体包括：保持工艺温度为 490-540℃，向所述PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在所述第二SiNx 薄膜表面沉淀所述第三SiNx薄膜；其中，所述硅烷流量为400-800sccm，所述氨气流量为6000-8000sccm，反应时间为300-500s。
本发明的有益之处在于：
区别于现有技术，本发明的PERC太阳能电池高效背钝化工艺，通过在硅片衬底背面生长Al2O3薄膜，在Al2O3薄膜表面沉淀三层SiNx薄膜，第一SiNx薄膜采用低折射率结构，能够降低SiNx的正电荷密度，从而降低对 Al2O3薄膜的场钝化影响；第二SiNx薄膜采用高折射率结构，存在大量的正的固定电荷，可以对硅片形成较好的场钝化效果，同时较高含量的氢元素在热扩散过程中向硅片内扩散，可以形成较好的体钝化；第三SiNx薄膜能够更好地实现太阳光的吸收以及实现SiNx介质层的作用，从而提高电池片转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明一实施例中PERC太阳能电池高效背钝化工艺的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”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”、“上”、“下”、“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。
参见图1所示，本发明的一实施例中提供的一种PERC太阳能电池高效背钝化工艺，该PERC太阳能电池高效背钝化工艺包括如下步骤：
S100，在硅片衬底背面生长Al2O3薄膜；
S200，在Al2O3薄膜表面沉淀第一SiNx薄膜；
S300，在第一SiNx薄膜表面沉淀第二SiNx薄膜；
S400，在第二SiNx薄膜表面沉淀第三SiNx薄膜；
其中，第一SiNx薄膜的折射率小于第二SiNx薄膜的折射率。
上述PERC太阳能电池高效背钝化工艺，通过在硅片衬底1背面生长 Al2O3薄膜2，在Al2O3薄膜2表面沉淀三层SiNx薄膜，第一SiNx薄膜3采用低折射率结构，能够降低SiNx的正电荷密度，从而降低对Al2O3薄膜2 的场钝化影响；第二SiNx薄膜4采用高折射率结构，存在大量的正的固定电荷，可以对硅片形成较好的场钝化效果，同时较高含量的氢元素在热扩散过程中向硅片内扩散，可以形成较好的体钝化；第三SiNx薄膜5能够更好地实现太阳光的吸收以及实现SiNx介质层的作用，从而提高电池片转换效率。
本发明的实施例中，采用ALD设备在硅片衬底1背面生长Al2O3薄膜2， Al2O3薄膜2的厚度为3-6nm，折射率为1.7-1.8。优选地，折射率为1.75。
本发明的实施例中，采用PECVD设备在Al2O3薄膜2表面淀积第一SiNx 薄膜3，第一SiNx薄膜3的厚度为15-30nm，折射率为1.9-2.0。
具体到本实施例中，将完成Al2O3薄膜2生长的硅片衬底1放入PECVD 设备内，在N2的气氛下进行升温，将环境温度升至工艺温度，工艺温度为 510-550℃；保持工艺温度为490-540℃，向PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在Al2O3薄膜2表面沉淀第一SiNx薄膜3。其中，硅烷流量为 400-800sccm，氨气流量为6000-8000sccm，炉腔压力为200-300mTor，反应时间为300-500s，射频功率为10000-14000Watt。
本发明的实施例中，采用PECVD设备在第一SiNx薄膜3表面淀积第二SiNx薄膜4，第二SiNx薄膜4的厚度为20-30nm，折射率为2.1-2.3。
具体到本实施例中，保持工艺温度为490-540℃，向PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在第一SiNx薄膜3表面沉淀第二SiNx薄膜4。其中，硅烷流量为1500-1800sccm，氨气流量为6000-8000sccm，炉腔压力为 200-300mTor，反应时间为100-300s，射频功率为10000-14000Watt。
本发明的实施例中，采用PECVD设备在第二SiNx薄膜4表面沉淀第三SiNx薄膜5，第三SiNx薄膜5的厚度为40-60nm，折射率为2.0-2.05。
具体到本实施例中，保持工艺温度为490-540℃，向PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在第二SiNx薄膜4表面沉淀第三SiNx薄膜5。其中，硅烷流量为400-800sccm，氨气流量为6000-8000sccm，炉腔压力为 200-300mTor，反应时间为300-500s，射频功率为10000-14000Watt。
需要说明的是，ALD设备和PECVD设备均采用现有技术，在此就不再赘述。
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 (8)
1.一种PERC太阳能电池高效背钝化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S100，在硅片衬底背面生长Al2O3薄膜；
S200，在所述Al2O3薄膜表面沉淀第一SiNx薄膜；
S300，在所述第一SiNx薄膜表面沉淀第二SiNx薄膜；
S400，在所述第二SiNx薄膜表面沉淀第三SiNx薄膜；
其中，所述第一SiNx薄膜的折射率小于所述第二SiNx薄膜的折射率。
2.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池高效背钝化工艺，其特征在于，在所述步骤S100中，采用ALD设备在所述硅片衬底背面生长所述Al2O3薄膜，所述Al2O3薄膜的厚度为3-6nm，折射率为1.7-1.8。
3.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池高效背钝化工艺，其特征在于，在所述步骤S200中，采用PECVD设备在所述Al2O3薄膜表面沉淀所述第一SiNx薄膜，所述第一SiNx薄膜的厚度为15-30nm，折射率为1.9-2.0。
4.根据权利要求3所述的PERC太阳能电池高效背钝化工艺，其特征在于，所述步骤S200具体包括：保持工艺温度为490-540℃，向所述PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在所述Al2O3薄膜表面沉淀所述第一SiNx薄膜；其中，所述硅烷流量为400-800sccm，所述氨气流量为6000-8000sccm，反应时间为300-500s。
5.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池高效背钝化工艺，其特征在于，在所述步骤S300中，采用PECVD设备在所述第一SiNx薄膜表面沉淀所述第二SiNx薄膜，所述第二SiNx薄膜的厚度为20-30nm，折射率为2.1-2.3。
6.根据权利要求5所述的PERC太阳能电池高效背钝化工艺，其特征在于，所述步骤S300具体包括：保持工艺温度为490-540℃，向所述PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在所述第一SiNx薄膜表面沉淀所述第二SiNx薄膜；其中，所述硅烷流量为1500-1800sccm，所述氨气流量为6000-8000sccm，反应时间为100-300s。
7.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池高效背钝化工艺，其特征在于，在所述步骤S400中，采用PECVD设备在所述第二SiNx薄膜表面沉淀所述第三SiNx薄膜，所述第三SiNx薄膜的厚度为40-60nm，折射率为2.0-2.05。
8.根据权利要求7所述的PERC太阳能电池高效背钝化工艺，其特征在于，所述步骤S400具体包括：保持工艺温度为490-540℃，向所述PECVD设备的炉腔内通入硅烷和氨气，在所述第二SiNx薄膜表面沉淀所述第三SiNx薄膜；其中，所述硅烷流量为400-800sccm，所述氨气流量为6000-8000sccm，反应时间为300-500s。
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| CN202111048862.8A Pending CN113809204A (zh) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Perc太阳能电池高效背钝化工艺 |
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| CN (1) | CN113809204A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109950363A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 山西潞安太阳能科技有限责任公司 | 一种perc太阳能电池的背面钝化工艺 |
| CN110473921A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-11-19 | 阜宁苏民绿色能源科技有限公司 | 一种perc电池背钝化结构及制备方法 |
-
2021
- 2021-09-08 CN CN202111048862.8A patent/CN113809204A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109950363A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 山西潞安太阳能科技有限责任公司 | 一种perc太阳能电池的背面钝化工艺 |
| CN110473921A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-11-19 | 阜宁苏民绿色能源科技有限公司 | 一种perc电池背钝化结构及制备方法 |
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