CN117936366A - 氧化膜及其制备方法、太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池制造领域,尤其涉及一种氧化膜及其制备方法、太阳能电池。本发明的氧化膜制备方法包括:将硅片依次进行第一次氧化处理和第二次氧化处理,所述第一次氧化处理的氧气流量小于所述第二次氧化处理的氧气流量,所述第一次氧化处理的压力小于所述第二次氧化处理的压力。本发明通过在生成氧化膜的过程中分别进行两次氧化处理,能够有效提升氧化膜膜层的质量,及硅片表面的钝化效果,提高太阳能电池的转换效率。

Description

氧化膜及其制备方法、太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造领域,尤其涉及一种氧化膜及其制备方法、太阳能电池。
背景技术
目前行业内的新型高转换效率太阳能电池技术,通常使用低压化学气相沉积(Low-pressure CVD,简称为LPCVD)工艺来制备遂穿氧化膜层,从而实现对硅片表面的钝化处理。随着现代太阳能电池制造技术的发展,对硅片氧化膜层的质量及钝化效果的要求越来越高。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种氧化膜及其制备方法、太阳能电池,本发明的氧化膜制备方法包括:将硅片依次进行第一次氧化处理和第二次氧化处理,所述第一次氧化处理的氧气流量小于所述第二次氧化处理的氧气流量,所述第一次氧化处理的压力小于所述第二次氧化处理的压力。本发明通过在生成氧化膜的过程中分别进行两次氧化处理,能够有效提升氧化膜膜层的质量,及硅片表面的钝化效果,提高太阳能电池的转换效率。
本发明的第一方面提供一种氧化膜的制备方法,包括:将硅片依次进行第一次氧化处理和第二次氧化处理,所述第一次氧化处理的氧气流量小于所述第二次氧化处理的氧气流量,所述第一次氧化处理的压力小于所述第二次氧化处理的压力。
在一具体实施方式中,所述第一次氧化处理的条件包括:压力范围为200-300mtorr,氧气流量为2000-5000sccm。
在一具体实施方式中,所述第二次氧化处理的条件包括:压力范围为1000-1100mtorr,氧气流量为30000-38000sccm。
在一具体实施方式中,所述第一次氧化处理与所述第二次氧化处理的压力之比为1:(3.5-5)。
在一具体实施方式中,所述第一次氧化处理阶段的氧气流量与所述第二次氧化处理阶段的氧气流量之比为1:(6-16)。
在一具体实施方式中,所述氧化膜的制备方法包括以下步骤:
S1、对所述硅片进行前处理;
S2、将所述步骤S1所得硅片进舟进行第一次升温处理,然后对其进行所述第一次氧化处理;
S3、对所述步骤S2所得硅片进行所述第二次氧化处理,使其表面形成所述氧化膜。
在一具体实施方式中,在所述步骤S2中,所述第一次氧化处理的过程中进行第二次升温处理;
在一具体实施方式中,所述第二次升温处理的加热功率为20-100kw;
在一具体实施方式中,所述第二次升温处理的温度区间为600-620℃。
在一具体实施方式中,在所述步骤S3中,所述第二次氧化处理的过程中始终处于恒温状态;
在一具体实施方式中,所述恒温状态的温度控制在620±5℃。
本发明的第二方面提供一种氧化膜,所述氧化膜由本发明第一方面所述氧化膜的制备方法制备得到。
本发明的第三方面提供一种太阳能电池,所述太阳能电池包括衬底,所述衬底的表面形成有本发明第二方面所述的氧化膜。
通过上述技术方案,本发明与现有技术相比至少具有以下有益效果:本发明提供的氧化膜的制备方法在生成氧化膜的过程中分别进行两次氧化处理,能够使生成的硅的氧化膜层保持较好的成膜质量,提升钝化效果,还能够提升PL测试的亮度,缩小片间PL亮度极差差异,起到提升太阳能电池转换效率的作用。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
附图说明
图1为本发明提供的实施例1的工艺温度趋势图。
图2为本发明提供的对比例1的工艺温度趋势图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
目前的LPCVD工艺设备通常采用只在常压恒温环境下通入大流量氧气(O2≧10000sccm)来制备氧化膜。硅片表面的氧化膜层,通常采用热氧生长SiO的方法,将硅片装载好放在600℃左右的高温炉管内通入O2氛围,使其硅片表面生长一层氧化硅,反应式为Si+O2→SiO2。氧化膜层所能产生的有益效果有:其一、O原子与Si表面未饱和的Si原子结合形成SiO2薄膜,能够降低Si表面悬挂键的密度,起到良好的表面钝化作用;其二、硅片表面形成的SiO2薄膜能够阻挡扩散时磷原子的渗透,保证绝大部分掺杂剂位于多晶硅层内,避免在硅基体中产生典型的扩散结,从而造成复合损失,影响太阳能电池的转换效率;其三、SiO2作为遂穿层,在P-Si区产生光生载流子的时候,透过电子同时还能够屏蔽空穴载流子,提升电池的性能。但是由于上述方法制备氧化层的恒温时间过长,氧化前炉管内容易发生热量流失,使得氧化时炉内温度并非最佳状态,因此常会导致氧化层膜层的成膜质量和钝化效果较差,从而导致PL(Photoluminescence,光致发光)测试的亮度片间极差大(片间极差>11000),亮度偏低(整体亮度<10000),影响太阳能电池的转换效率。
为了改善上述问题,本发明的第一方面提供一种氧化膜的制备方法,包括:将硅片依次进行第一次氧化处理和第二次氧化处理,第一次氧化处理的氧气流量小于第二次氧化处理的氧气流量,第一次氧化处理的压力小于第二次氧化处理的压力。本发明的氧化膜需要进行两次氧化处理,第一氧化处理的过程中氧气流量较小,压力较小,能够首先在硅的表面实现预氧化,增强氧化膜的钝化质量,然后再通过提升压力和通入大流量氧气,进行第二次氧化处理生成钝化效果好的氧化膜。通过上述方法制备硅表面的氧化膜,能够有效改善硅氧化膜层的生长质量,提升氧化膜的钝化效果,从而提升PL测试的亮度,缩小片间PL亮度极差差异,进而有效改善太阳能电池转换效率。
在一些实施方式中,在第一次氧化处理的过程中,第一次氧化处理的压力范围为200-300mtorr。在一些实施方式中,第一次氧化处理的压力可以为200mtorr、210mtorr、220mtorr、230mtorr、240mtorr、250mtorr、260mtorr、270mtorr、280mtorr、290mtorr、300mtorr或任意两值组成的范围。在第一次氧化处理的过程中,氧化炉内的压力过大或过小,都会导致O原子与Si表面未饱和的悬挂键相结合的结合速率降低,原子与原子间的碰撞效率下降,为了更高效地降低Si表面悬挂键的密度,起到良好的表面钝化作用,需要控制第一次氧化处理过程中的压力大小。
在一些实施方式中,在第一次氧化处理的过程中,氧气流量为2000-5000sccm。在一些实施方式中,第一次氧化处理的氧气流量可以为2000sccm、2100sccm、2200sccm、2300sccm、2400sccm、2500sccm、2600sccm、2700sccm、2800sccm、2900sccm、3000sccm、3100sccm、3200sccm、3300sccm、3400sccm、3500sccm、3600sccm、3700sccm、3800sccm、3900sccm、4000sccm、4100sccm、4200sccm、4300sccm、4400sccm、4500sccm、4600sccm、4700sccm、4800sccm、4900sccm、5000sccm或任意两值组成的范围。在第一次氧化处理的过程中,炉内通入氧气流量过大会导致氧化炉体内部的温度有所降低,影响氧化膜的成膜速率和成膜质量,而且通入的氧气流量过大会导致氧化炉体内部不同区域的温度不均,从而影响氧化膜的均一性;氧化炉内通入氧气流量过小,则会导致氧化膜生成过程中反应原料不足,也会影响氧化膜的成膜速率和成膜质量。
在一些实施方式中,在第二次氧化处理的过程中,第二次氧化处理的压力范围为1000-1100mtorr。在一些实施方式中,第二次氧化处理的压力可以为1000mtorr、1010mtorr、1020mtorr、1030mtorr、1040mtorr、1050mtorr、1060mtorr、1070mtorr、1080mtorr、1090mtorr、1100mtorr或任意两值组成的范围。第二次氧化处理为持续沉积氧化膜层的过程,将压力升高至常压水平,能够提高氧化硅膜层沉积的速率和沉积质量,但是压力范围过大也会对氧化膜层的均一性产生影响。
在一些实施方式中,在第二次氧化处理的过程中,第二次氧化处理的氧气流量为30000-38000sccm。在一些实施方式中,第二次氧化处理的氧气流量可以为30000sccm、31000sccm、32000sccm、33000sccm、34000sccm、35000sccm、36000sccm、37000sccm、38000sccm或任意两值组成的范围。在第二次氧化处理过程中,由于是对氧化硅膜层的进一步沉积,因此适当地提高第二次氧化处理的氧气流量,能够进一步提升氧化膜的沉积速率和质量,但是氧气流量过大,会导致硅片不同区域的沉积厚度不均,因此需要控制所述第二次氧化处理的氧气流量在特定的范围内。
为了进一步提升氧化膜的成膜速率和成膜质量。在一些实施方式中,第一次氧化处理阶段与第二次氧化处理阶段的压力之比为1:(3.5-5)。在一些实施方式中,第一次氧化处理阶段与第二次氧化处理阶段的压力之比可以为1:3.5、1:3.6、1:3.7、1:3.8、1:3.9、1:4、1:4.1、1:4.2、1:4.3、1:4.4、1:4.5、1:4.6、1:4.7、1:4.8、1:4.9、1:5。
为了进一步提升氧化膜的成膜速率和成膜质量。在一些实施方式中,第一次氧化处理阶段的氧气流量与第二次氧化处理阶段的氧气流量之比为1:(6-16)。在一些实施方式中,第一次氧化处理阶段的氧气流量与第二次氧化处理阶段的氧气流量之比可以为1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17。
此外,也可以通过控制成膜时间来进一步控制氧化膜的成膜质量。在一些实施方式中,第一次氧化处理的时间范围可以控制在500-600s。在一些实施方式中,第一次氧化处理的时间可以为500s、510s、520s、530s、540s、550s、560s、570s、580s、590s、600s;在一些实施方式中,第二次氧化处理的时间范围可以控制在600-700s。在一些实施方式中,第二次氧化处理的时间可以为600s、610s、620s、630s、640s、650s、660s、670s、680s、690s、700s。
进一步的,氧化膜的制备方法具体可以包括以下步骤:
S1、对硅片进行前处理;
S2、将步骤S1所得硅片进舟进行第一次升温处理,然后对其进行第一次氧化处理;
S3、对步骤S2所得硅片进行第二次氧化处理,使其表面形成所述氧化膜。
在步骤S1中,对硅片进行前处理,具体的,对硅片进行前处理包括采用具有腐蚀性的碱溶液对硅片进行各向同性腐蚀前处理,得到抛光的硅片表面,保证得到平整的硅片表面,便于生成氧化膜的同时提升氧化膜层沉积的均一性。此外,硅片表面的微量污染也会导致氧化膜的成膜质量下降,因此,硅片前处理后需要对硅片进行清洗,以清除表面污染的杂质。
在步骤S2中,将进行过前处理的硅片进舟后,并对其进行第一次氧化处理前,需要将生成氧化膜的反应生成容器(如:管式炉管)内抽至真空。需要说明的是,在进行第一次氧化处理前先对炉管内进行真空处理,能够降低炉管内的空气中的、水汽、低纯度的氧气带来的不良反应影响。
在步骤S2中,将氧化膜的反应生成容器内抽至真空后,还需要对反应生成容器进行捡漏操作。
在步骤S2中,在进行完捡漏操作后,需要对反应生成容器,即氧化炉体,进行第一次升温处理。第一次升温处理是对氧化炉体的加热,因此炉体的加热功率和时间,可根据实际情况调节。具体地,在第一次升温处理后,氧化炉体内部的平均温度可以在600℃左右。
在步骤S2中,第一次氧化处理的过程中还需要进行第二次升温处理。在第一次氧化处理过程中持续进行升温处理能够补充通入氧气以及反应过程中氧化炉体内外发生热交换所带来的温度损失,避免因为氧化炉体内的温度降低,而影响氧化膜的成膜速率和成膜质量。
在一具体实施方式中,第二次升温处理的加热功率为20-100kW。
在一具体实施方式中,第二次升温处理的温度区间为600-620℃。需要说明的是,第二次升温处理的过程中,氧化膜生成的炉管持续输出加热功率,炉体内部在抵消掉部分热量损失后仍有积累,所以炉体内部的温度呈增加的趋势,具体的温度区间在600-620℃。
可以的理解的是,第一次氧化处理是非常关键的步骤之一,因为对于硅片表面的氧化硅膜生长来说,最外层的硅原子是在加热条件下与氧气分子碰撞发生氧化反应才能生成最外层的氧化硅膜,此氧化过程受控于表面原子与氧气的碰撞的概率,所以要想尽可能地降低Si表面悬挂键的密度,获得钝化效果更好的硅片,需要提升硅表面原子与氧气的碰撞概率,因此需要在第一次氧化处理的过程中持续进行升温处理,对反应炉体持续输出加热功率。
在持续升温的过程中,同时控制炉体内部为低压条件,再通入小流量氧气对硅片表面进行预氧化处理,其一、能够补充因氧化膜生成过程中恒温时间过长带来的温度损失,改善氧化膜层生长的速率和质量,其二、低压条件下通入小流量氧气,能够增大硅片表面原子与氧气碰撞的概率,保证Si表面悬挂键的密度降低,硅片表面的钝化效果得到提升,从而形成成膜质量和速率更好的氧化硅膜。
在步骤S3中,第二次氧化处理的过程中始终处于恒温状态。在第一次氧化处理结束后,硅片表面已经生成一层预氧化膜,为了后续氧化膜沉积的均一性,需要控制第二次氧化处理的温度始终处于一个相对稳定的温度区间,避免因为不同位置沉积速率不均而导致氧化膜沉积的均一性下降。
在一具体实施方式中,恒温状态的温度需要控制在620±5℃。恒温状态的温度波动范围可以在620±5℃的范围内,但需要注意的是,该范围仅是理论温度范围,正常反应过程中,第二次氧化处理过程中的恒温状态的温度也是可以超过该范围的。
在步骤S3中,在进行第二次氧化处理后,还需要对氧化膜的反应生成容器进行闷管操作,具体的,关闭氧气管路流量,设置一段时间,如600-700s,将反应生成容器内部设置成常压,如1000-1100 mtorr。需要说明的是,闷管借助管内已有的充足的氧气氛围,常压状态下,不通气、温度稳定环境、可以进一步提升氧化膜的均匀性。
本发明的第二方面提供一种氧化膜,该氧化膜由本发明第一方面的氧化膜的制备方法制备得到。
本发明的第三方面提供一种太阳能电池,该太阳能电池包括衬底,衬底的表面形成有本发明第二方面的氧化膜或由本发明第一方面的氧化膜的制备方法制备而成。本发明的制备方法保证了氧化层的成膜质量,从而提升硅片的PL测试亮度,缩小片间PL亮度极差差异,进而提升采用该方法制备的硅片的电池转换效率。
本发明以下将通过实施例对本发明进行详细描述。本发明所描述的实施例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。
作为示例,本发明给出如下说明实施例用于说明利用本发明提供的氧化膜的制备方法的具体过程。
实施例1
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1、选择硅片:选择单晶N型硅片;
步骤2、制备易于生成氧化硅膜层的硅片表面:选用质量分数为40%的氢氧化钠碱溶液对硅片进行各向同性腐蚀,得到抛光的硅片表面;
步骤3、清洗硅片:用10%浓度的氢氟酸溶液清洗硅片;
步骤4、硅片进舟:将硅片装载在石英舟上,将待氧化面暴露于炉管氛围中;
步骤5、炉管抽真空:关闭管内气体流量、开启真空泵,压力设置0,抽至真空状态。
步骤6、炉管捡漏:关闭管内气体流量、关闭真空泵,压力设置为常压1000 mtorr,时间60s,管内压力偏差值始终小于10 mtorr即为捡漏合格。
步骤7、第一次氧化处理:管内压力设置为300mtorr,保证氧化前的温度为600℃,持续加热并保持升温状态,加热功率为100kw,使管内的温度区间在600-620℃之间,通入的氧气流量为2000sccm,该反应过程持续550s。
步骤8、第二次氧化处理:管内压力设置为1050mtorr,氧化温度维持在620℃,通入的氧气流量为30000sccm,氧化时间为640s。
步骤9、闷管:管内压力设置为1000mtorr,氧化温度设置为600℃,闷管时间为700s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
实施例2
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、同实施例1,不同之处在于:
步骤7、第一次氧化处理:管内压力设置为200mtorr,保证氧化前的温度为600℃,持续加热并保持升温状态,使管内的温度区间在600-620℃之间,通入的氧气流量为4000sccm,该反应过程持续550s。
步骤8、第二次氧化处理:管内压力设置为1050mtorr,氧化温度维持在620℃,通入的氧气流量为34000sccm,氧化时间为640s。
步骤9、闷管:管内压力设置为1050mtorr,氧化温度设置为600℃,闷管时间为700s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
实施例3
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、同实施例1,不同之处在于:
步骤7、第一次氧化处理:管内压力设置为250mtorr,保证氧化前的温度为600℃,持续加热并保持升温状态,使管内的温度区间在600-620℃之间,通入的氧气流量为5000sccm,该反应过程持续550s。
步骤8、第二次氧化处理:管内压力设置为1100mtorr,氧化温度维持在620℃,通入的氧气流量为37000sccm,氧化时间为640s。
步骤9、闷管:管内压力设置为1100mtorr,氧化温度设置为600℃,闷管时间为700s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
实施例4
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、同实施例1,不同之处在于:
步骤7、第一次氧化处理:管内压力设置为250mtorr,保证氧化前的温度为600℃,持续加热并保持升温状态,使管内的温度区间在600-620℃之间,通入的氧气流量为2000sccm,该反应过程持续550s。
步骤8、第二次氧化处理:管内压力设置为1100mtorr,氧化温度维持在620℃,通入的氧气流量为38000sccm,氧化时间为640s。
步骤9、闷管:管内压力设置为1100mtorr,氧化温度设置为600℃,闷管时间为700s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
对比例1
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6,同实施例1,但不进行升温第一次氧化处理,直接将温度升至620℃后,进行步骤8和步骤9,采用恒温常压的氧化工艺方式制备氧化膜,同实施例1。
对比例2
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、8、9同实施例1,不同之处在于:
步骤7、第一次氧化处理:管内压力设置为1050mtorr,保证氧化前的温度为600℃,持续加热并保持升温状态,使管内的温度区间在600-620℃之间,通入的氧气流量为8000sccm,该反应过程持续550s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
对比例3
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、8、9同实施例1,不同之处在于:
步骤7、第一次氧化处理:管内压力设置为2000mtorr,保证氧化前的温度为600℃,持续加热并保持升温状态,使管内的温度区间在600-620℃之间,通入的氧气流量为32000sccm,该反应过程持续550s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
实施例5
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、8、9同实施例1,不同之处在于:
步骤7、第一次氧化处理:管内压力设置为400mtorr,保证氧化前的温度为600℃,持续加热并保持升温状态,使管内的温度区间在600-620℃之间,通入的氧气流量为6000sccm,该反应过程持续550s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
实施例6
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、8、9同实施例1,不同之处在于:
步骤7、第一次氧化处理:管内压力设置为100mtorr,保证氧化前的温度为600℃,持续加热并保持升温状态,使管内的温度区间在600-620℃之间,通入的氧气流量为1000sccm,该反应过程持续550s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
实施例7
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、7、9同实施例1,不同之处在于:
步骤8、第二次氧化处理:管内压力设置为1300mtorr,氧化温度维持在620℃,通入的氧气流量为42000sccm,氧化时间为640s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
实施例8
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、7、9同实施例1,不同之处在于:
步骤8、第二次氧化处理:管内压力设置为800mtorr,氧化温度维持在620℃,通入的氧气流量为25000sccm,氧化时间为640s。
获得形成氧化硅膜层的硅片。
实施例9
用于制备氧化膜,具体步骤如下:
步骤1-6、8、9同实施例1,不同之处在于:
步骤7、第一次氧化处理的过程中,不维持炉体内部为升温状态,只提供恒温状态的加热功率即可。
测试例
(1)硅片的PL亮度测试
将上述实施例和对比例获得的硅片进行PL测试,具体操作步骤如下:
首先,分别取上述实施例和对比例获得的每组硅片各10份,记作B1~B10;再分别对每组硅片取片B1~B10的上、中和下区位进行PL亮度测试,PL测试主要依据光致发光原理,把样品放置在测试台面上,启动测试按钮,开启测试。记录每组硅片不同取片区位的PL亮度测试结果并计算每组硅片不同取片区位的亮度均值,然后计算每组硅片上、中和下区位的亮度极差,再计算B1~B10 10组硅片的亮度极差的均值,如表1所示,为实施例1(反复4次工艺路线)和对比例1(反复4次工艺路线)的测试结构,由于篇幅有限,表1中仅展示B1~B10中其中6组(B1、B2、B4、B7、B9、B10)的测试结果,但是每组实施例或对比例所对应的PL亮度测试均值为B1~B10 10组硅片测试结构的均值。
表1
对比例1的表征结果:PL测试亮度均值在11000-20000左右,PL测试亮度测试的极差的均值在11000-12000左右,上、中、下区位的亮度测试极差太大,整体均值偏低;实施例1,测试表征结果:PL测试亮度均值在21000-25000左右,PL测试亮度测试的极差的均值在1000-3000左右;可见,实施例1组的测试表征较对比例1组的结果有明显改善,PL测试亮度的极差明显缩小,整体PL亮度测试的均值明显提升。
除了实施例1和对比例1以外的其他实施例和对比例,根据每组硅片不同取片区位的PL亮度测试结果计算出每组硅片不同取片区位的均值,然后根据每组硅片上、中和下区位的亮度极差,计算B1~B10 10组硅片的亮度极差的均值,如表2所示(其中,为了便于比较,实施例1和对比例1分别取其第1次工艺流程的测试结果为对照也记录于表2)。
表2
(2)Base工艺温度趋势测试
记录上述实施例和对比例获得硅片的工艺过程的温度趋势,具体测试方法:在同个实验炉管,机台自带的温区数据记录功能,只需把所需温区选择,对应实验工艺时间选择,机台自动温区曲线数据图自动生成,截取生成温区曲线数据即可。实施例1如图1所示,对比例1如图2所示,图1和图2中明暗程度不同的各条曲线所代表的温区选择不同,但使用的都是同一实施例或对比例获得的硅片。
从图2可知,从温度曲线上体现得出,恒温时间过长,氧化前内温虽是恒温状态,从外温看炉管内热量已经流失,氧化时炉内非最佳状态。并且,从表2的数据可知,各组对比例,PL测试亮度均值在11000-20000内,测试亮度极差为11000-12000,上、中、下测试极差太大,整体均值偏低;对应的测试表征PL亮度较低、极差大,钝化质量较差。
从图1可知,从温度曲线上体现得出,氧化步时升温通氧,此时炉管持续输出加热功率,热量流失较小,能够保持较好的成膜速率和成膜质量。对应的表2中的实验测试数据,各组实施例,PL亮度表征均值21000-25000,有大幅提升,极差还能够控制在1000-3000内,明显改善了整个管内一致性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种氧化膜的制备方法,其特征在于,包括:将硅片依次进行第一次氧化处理和第二次氧化处理,所述第一次氧化处理的氧气流量小于所述第二次氧化处理的氧气流量,所述第一次氧化处理的压力小于所述第二次氧化处理的压力。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一次氧化处理的条件包括:压力范围为200-300mtorr,氧气流量为2000-5000sccm。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第二次氧化处理的条件包括:压力范围为1000-1100mtorr,氧气流量为30000-38000sccm。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一次氧化处理与所述第二次氧化处理的压力之比为1:(3.5-5)。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一次氧化处理阶段的氧气流量与所述第二次氧化处理阶段的氧气流量之比为1:(6-16)。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化膜的制备方法包括以下步骤:
S1、对所述硅片进行前处理;
S2、将所述步骤S1所得硅片进舟进行第一次升温处理,然后对其进行所述第一次氧化处理;
S3、对所述步骤S2所得硅片进行所述第二次氧化处理,使其表面形成所述氧化膜。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤S2中,所述第一次氧化处理的过程中进行第二次升温处理;
所述第二次升温处理的加热功率为20-100kw;
所述第二次升温处理的温度区间为600-620℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤S3中,所述第二次氧化处理的过程中始终处于恒温状态;
所述恒温状态的温度控制在620±5℃。
9.一种氧化膜,其特征在于,所述氧化膜由权利要求1-8任一项所述氧化膜的制备方法制备得到。
10.一种太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池包括衬底,所述衬底的表面形成有权利要求9所述的氧化膜。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090047798A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Tokyo Electron Limited Method of forming high dielectric constant films using a plurality of oxidation sources
CN105355723A (zh) * 2015-12-14 2016-02-24 内蒙古日月太阳能科技有限责任公司 晶体硅太阳电池二氧化硅钝化膜的制备方法
JP2016189439A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 京セラ株式会社 太陽電池素子およびその製造方法
CN109004063A (zh) * 2018-07-06 2018-12-14 横店集团东磁股份有限公司 一种晶硅太阳电池的热氧化方法
CN115084317A (zh) * 2022-06-24 2022-09-20 横店集团东磁股份有限公司 一种晶硅太阳能电池及其氧化退火方法
CN115295679A (zh) * 2022-08-24 2022-11-04 横店集团东磁股份有限公司 一种perc太阳能电池氧化层及其优化方法
WO2022242067A1 (zh) * 2021-05-18 2022-11-24 横店集团东磁股份有限公司 一种perc电池背钝化结构、perc电池及制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090047798A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Tokyo Electron Limited Method of forming high dielectric constant films using a plurality of oxidation sources
JP2016189439A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 京セラ株式会社 太陽電池素子およびその製造方法
CN105355723A (zh) * 2015-12-14 2016-02-24 内蒙古日月太阳能科技有限责任公司 晶体硅太阳电池二氧化硅钝化膜的制备方法
CN109004063A (zh) * 2018-07-06 2018-12-14 横店集团东磁股份有限公司 一种晶硅太阳电池的热氧化方法
WO2022242067A1 (zh) * 2021-05-18 2022-11-24 横店集团东磁股份有限公司 一种perc电池背钝化结构、perc电池及制备方法
CN115084317A (zh) * 2022-06-24 2022-09-20 横店集团东磁股份有限公司 一种晶硅太阳能电池及其氧化退火方法
CN115295679A (zh) * 2022-08-24 2022-11-04 横店集团东磁股份有限公司 一种perc太阳能电池氧化层及其优化方法

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