CN114038945A - 一种单面ald方式制备新型perc电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于PERC电池技术领域，具体涉及一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法，包括如下步骤：在单面氧化铝薄膜沉积之前，通过臭氧氧化生成一层致密的氧化硅，再依次进行单面氧化铝沉积，氮化硅沉积，然后印刷金属背电场，形成新型PERC电池。本发明方法得到的PERC电池转换效率、可靠性均明显提升，生产成本显著降低。
Description
技术领域
本发明属于晶硅太阳能电池生产制造技术领域，具体涉及一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法。
背景技术
目前光伏制造行业中，主流电池结构为PERC电池，生产PERC电池中多数厂家采用ALD式双面氧化铝工艺，PERC电池结构中，正面不需要氧化铝薄膜，但是由于ALD设备的局限性，不能实现单面沉积氧化铝薄膜。双面氧化铝结构在生产初期与PECVD式单面氧化铝电池转换效率对比并无明显差异，但是随着硅片质量提高，工艺不断优化，转换效率不断增加，目前已经显现出双面氧化铝的劣势。由于氧化铝薄膜的电负性属性，沉积在正表面会对正表面起“反”场作用，影响光生载流子在电池正面收集和正面钝化效果，进而导致开路电压和短路电流降低；同时正面的氧化铝薄膜致密性较好，会影响金属化电极与硅片形成良好的欧姆接触，导致串联电阻增加，填充因子降低。随着PERC电池工艺技术的不断优化、成熟，硅片质量不断提高，双面ALD式沉积氧化铝的弊端更日渐突出，双面氧化铝工艺的效率和良率均低于单面氧化铝工艺，在效率方面单面氧化铝的开路电压(Uoc)较双面氧化铝工艺高1～2mV，短路电流提升20～50mA，填充因子(FF)相对较高0.2～0.3，因此，综合分析单面氧化铝优势明显。虽然单面氧化铝效率优于双面氧化铝工艺，但单面氧化铝工艺还是存在一些缺陷，具体为：单面氧化铝钝化电池背表面，在钝化效果方面，场钝化效果较好，但是化学钝化不理想，单面氧化铝工艺还是没有实现PERC电池效率最大化。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法，弥补氧化铝化学钝化差的缺陷，增加PERC电池背表面的钝化效果，使PERC电池开路电压最大化，最终增加电池的转化效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法，包括如下步骤：在单面氧化铝薄膜沉积之前，通过臭氧氧化生成一层致密的氧化硅，再依次进行单面氧化铝沉积，氮化硅沉积，然后印刷金属背电场，形成新型PERC电池；
实现氧化铝叠加背面臭氧生成氧化硅层结构的方法有多种，包括热氧化方式、浓热硝酸氧化方式、LPCVD沉积方式、PECVD沉积方式、臭氧氧化方式等；
本发明中实现该结构的方式是采用臭氧氧化的方式，但是本发明的臭氧氧化是在自主升级的ALD设备中进行，通过在现有的ALD设备之中添加臭氧发生器和调节器进入炉管，管控温度、时间和流量实现氧化层生长。
优选地，臭氧氧化使用的臭氧流量为5～150sccm，氧化时间为1～10min，氧化温度为150～300℃。
优选地，氧化铝沉积采用臭氧作为氧源，沉积温度为150～300℃。
优选地，氮化硅沉积采用氮气作为氮源，沉积温度为150～300℃。
基于一个总的发明构思，本发明的另一个目的在于保护上述方法制备的新型PERC电池，从上到下依次包括减反射层、掺杂层、氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层和铝背场，所述减反射层、掺杂层和氧化硅层上间隔地设有正面金属电极。
优选地，所述新型PERC电池为单面电池，所述氮化硅层的厚度为110～180nm。
优选地，从上到下依次包括减反射层、掺杂层、氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层和铝栅线，所述减反射层、掺杂层和氧化硅层上间隔地设有正面金属电极。
优选地，所述新型PERC电池为双面电池，所述氮化硅层的厚度为85～105nm。
与现有技术相比，本发明方法得到的PERC电池转换效率、可靠性均明显提升，生产成本显著降低。
附图说明
图1单面臭氧工艺PERC电池结构图；
图2双面臭氧工艺PERC电池结构图；
图1-2标记含义如下：1-减反射层，2-掺杂层，3-氧化硅层，4-氧化铝层、5-氮化硅层，6-铝背场，7-正面金属电极，8-铝栅线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加明白清楚，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，但是本发明并不限于这些实施例。需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为质量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如没有特别说明，均为本领域的常规方法。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
实施例1
一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法，包括如下步骤：在单面氧化铝薄膜沉积之前，通过臭氧氧化生成一层致密的氧化硅，再依次进行单面氧化铝沉积，氮化硅沉积，印刷金属背电场，最终形成图1所示的PERC电池结构，所述PERC电池结构从上到下依次包括：减反射层1、掺杂层2、氧化硅层3、氧化铝层4、氮化硅层5和铝背场6，所述减反射层1、掺杂层2和氧化硅层3上间隔地设有正面金属电极7；
实现图1所示的PERC电池结构的工艺步骤及控制参数如下：
1.在ALD设备腔室中，先通臭氧生成氧化硅，再进行氧化铝沉积；
同一腔室中进行两个工艺，不需要增加臭氧氧化设备，并且能保持膜层接触界面的洁净度；通入腔室生成氧化硅层使用的臭氧流量为125sccm，氧化时间为5min，氧化温度为230℃；
通过该氧化后，进行氧化铝沉积，也采用臭氧作为氧源进行沉积，沉积温度和氧化硅温度一致为230℃；
2.沉积氮化硅层，单面电池氮化硅厚度为145nm；
3.金属化与正常工艺金属化完全兼容。
实施例2
本发明方法同时完全兼容双面电池，在双面电池中，用铝栅线8取代实施例1中反面的铝背场7，并用低厚度95nm的氮化硅层取代实施例1中高厚度145nm的氮化硅层，其他与实施例1一致相同，形成双面电池，结构图如图2所示。
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法，其特征在于，包括如下步骤：在单面氧化铝薄膜沉积之前，通过臭氧氧化生成一层致密的氧化硅，再依次进行单面氧化铝沉积，氮化硅沉积，然后印刷金属背电场，形成新型PERC电池。
2.如权利要求1所述的一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法，其特征在于，臭氧氧化使用的臭氧流量为5～150sccm，氧化时间为1～10min，氧化温度为150～300℃。
3.如权利要求1所述的一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法，其特征在于，氧化铝沉积采用臭氧作为氧源，沉积温度为150～300℃。
4.如权利要求1所述的一种单面ALD方式制备新型PERC电池的方法，其特征在于，氮化硅沉积采用氮气作为氮源，沉积温度为150～300℃。
5.权利要求1～4任意一项所述方法制备的新型PERC电池，其特征在于，从上到下依次包括减反射层、掺杂层、氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层和铝背场，所述减反射层、掺杂层和氧化硅层上间隔地设有正面金属电极。
6.根据权利要求5所述的一种新型PERC电池，其特征在于，所述新型PERC电池为单面电池，所述氮化硅层的厚度为110～180nm。
7.权利要求1～4任意一项所述方法制备的新型PERC电池，其特征在于，从上到下依次包括减反射层、掺杂层、氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层和铝栅线，所述减反射层、掺杂层和氧化硅层上间隔地设有正面金属电极。
8.根据权利要求7所述的一种新型PERC电池，其特征在于，所述新型PERC电池为双面电池，所述氮化硅层的厚度为85～105nm。
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