本发明专利技术公开了一种PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法，将经过清洗制绒、扩散和刻蚀的硅片放入PECVD腔室，抽真空后通入反应气体，加射频起辉低温沉积一层厚度为1~30nm的介电层薄膜；再次抽真空并升高沉积温度，待温度稳定后通入反应气体，加射频起辉高温沉积一层厚度为50~100nm的介电层薄膜。本发明专利技术采用分步变温沉积方式，先进行低温沉积同时使用较低的射频电源功率，降低等离子体对硅片表面的轰击作用；再进行高温沉积，同时使用较高的激励源功率，增加氢原子的产生以及其在介电膜和硅的界面处的扩散，此时由于低温沉积层的保护，高能量密度等离子体并不会直接作用在硅片表面，从而实现硅片表面缺陷态密度的降低和氢钝化的增强，降低载流子复合，提升太阳电池电性能。
【技术实现步骤摘要】
—种PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法
本专利技术涉及晶体硅太阳电池的制备领域，具体涉及一种太阳电池介电层沉积方法。
技术介绍
在制造晶体硅太阳电池的过程中，需要经过清洗制绒、扩散、刻蚀、镀膜、丝网印刷和烧结几个主要过程。其中，镀膜过程就是在已经形成P-N结的硅片表面沉积上一层具有高介电常数的介电层薄膜，其主要作用有三个:1)减少电池表面光的反射；2)阻挡金属离子和水蒸气的扩散；3)对硅片表面进行钝化，降低载流子复合。目前晶体硅太阳电池常用的表面介电层材料有氢化非晶氮化硅、氢化非晶氧化硅、氢化非晶硅和非晶三氧化二铝。晶体硅表面由内部晶格规则结构的中断形成很多悬挂键，这些悬挂键在能带中激发局域能级形成表面态，成为载流子的复合中心。通过在硅片表面沉积介电层，使硅片表面的悬挂键和薄膜中的原子结合，从而减少娃表面悬挂键，降低表面态密度和娃表面复合速率，实现硅片表面的化学钝化。同时介电层中所含氢在硅片表面的化学钝化中起到至关重要的作用，由于氢原子直径很小，在薄膜沉积或者后续退火过程中能够迅速扩散到介电膜和娃的界面处，与表面娃悬挂键相互结合，降低表面态，减小娃表面复合速率。PECVD即等离子体增强化学气相沉积，是一种利用激励源使稀释反应气体辉光放电产生等离子体对化学气相沉积过程施加影响的技术，辉光放电产生的非平衡等离子体具有很高的能量，能够将反应的气体分子激活，使原本高温下才发生的反应在低温时就能发生。目前，晶体硅太阳电池制造过程中主要通过射频PECVD技术来沉积硅片表面的介电层，然而，由于等离子体具有很高能量，在激活反应气体分子的同时还会对硅片表面造成一定的轰击作用，导致硅片表面缺陷增多，载流子的复合速率增大，太阳电池电性能下降。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法，可降低娃片表面缺陷态密度，增强氢钝化，降低载流子复合。技术方案:本专利技术所述的一种PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法,包括以下步骤: (1)将经过清洗制绒、扩散和刻蚀的硅片放入PECVD腔室，抽真空后通入反应气体，力口射频起辉，射频功率为250(T4500W，沉积温度为5(T350°C，沉积一层厚度为I?30nm的介电层薄膜； (2)再次抽真空并升高沉积温度至35(T650°C，待温度稳定后通入反应气体，加射频起辉，射频功率为450(T8000W，沉积一层厚度为5(Tl00nm的介电层薄膜。由于等离子体对硅片表面的轰击作用以及氢原子在介电膜和硅的界面处的扩散与沉积温度和高频电源功率有关。沉积温度和射频电源功率越高，等离子体能量密度越高，对硅片表面的轰击越明显，但对氢原子的产生以及其在介电膜和硅的界面处的扩散越有利。基于上述原理，本专利技术采用分步变温沉积方式，先进行低温沉积同时使用较低的射频功率；再进行高温沉积，同时使用较高的射频功率，实现硅片表面缺陷态密度的降低和氢钝化的增强，降低载流子复合，提升太阳电池电性能，整体工艺简单，适应范围广。进一步，步骤(I)将硅片放入PECVD腔室后抽真空，腔室内压力小于10_5Pa时开始通入反应气体并起辉，反应气体流量为l?10slm，沉积压力为50(T2500mTorr，沉积时间为l(T500s ;通过控制反应气体流量和沉积压力提高所沉积薄膜的致密性和化学钝化效果，通过控制沉积时间实现所需要的薄膜厚度。优选的，步骤(I)所述介电层薄膜为非晶氮化硅、非晶氧化硅、非晶硅或非晶氧化招。优选的，步骤(I)反应气体包括硅烷、氨气、笑气、三甲基铝、氯化铝、乙硅烷和氧气中的一种或两种。进一步，步骤(2)腔室内压力小于1-5Pa时开始通入反应气体并起辉，反应气体流量为I?lOslm，沉积压力为50(T2500mTorr，沉积时间为50(Tl000s ;通过控制反应气体流量和沉积压力提高所沉积薄膜的致密性和氢钝化效果，通过控制沉积时间实现所需要的薄膜厚度。优选的，步骤(2)中所述介电层薄膜为非晶氮化硅或非晶氧化硅。优选的，步骤(2)反应气体包括硅烷、氨气、笑气和乙硅烷中的两种。有益效果:本专利技术采用分步变温沉积方式，先进行低温沉积同时使用较低的射频电源功率，降低等离子体对硅片表面的轰击作用；再进行高温沉积，同时使用较高的激励源功率，增加氢原子的产生以及其在介电膜和硅的界面处的扩散，此时由于低温沉积层的保护，高能量密度等离子体并不会直接作用在硅片表面，从而实现硅片表面缺陷态密度的降低和氢钝化的增强，降低载流子复合，提升太阳电池电性能。【具体实施方式】下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例1:一种PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法: 将已经进行过清洗制绒、扩散和刻蚀的多晶硅片放入PECVD腔室后抽真空，腔室内压力小于10_5Pa时开始通入硅烷和氨气，混合气体流量为6slm，沉积压力为1300mTorr，沉积温度为200°C，加3500W射频起辉，沉积10s获得一层厚度为7nm的非晶氮化硅薄膜；抽真空并升高沉积温度至50(TC，待温度稳定后通入硅烷和氨气，混合气体流量为8slm,沉积压力为1800mTorr，加5500W射频起辉，沉积700s获得一层厚度为76nm的非晶氮化硅薄膜。将采用本实施例方法制备介电层薄膜的多个多晶硅片与常规工艺制备介电层薄膜的多晶硅片进行表面复合速率、少子寿命和赝开路电压对比，硅片平均表面复合速率从276cm/s降低到132cm/s、平均少子寿命从11 μ s增加到26 μ S，平均赝开路电压从615mV增加到630mVo实施例2:本专利技术的PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法: 将已经进行过清洗制绒、扩散和刻蚀的单晶硅片放入PECVD腔室后抽真空，腔室内压力小于10_5Pa时开始通入三甲基铝和氧气，混合气体流量为4slm，沉积压力为1600mTorr，沉积温度为300°C，加4000W射频起辉，沉积80s获得一层厚度为5nm的非晶氧化铝薄膜；抽真空并升高沉积温度至60(TC，待温度稳定后通入硅烷和氨气，混合气体流量为7slm,沉积压力为1600mTorr，加5000W射频起辉，沉积800s获得一层厚度为78nm的非晶氮化硅薄膜。将采用本实施例方法制备介电层薄膜的多个单晶硅片与常规工艺制备介电层薄膜的单晶硅片进行表面复合速率、少子寿命和赝开路电压对比，硅片平均表面复合速率从246cm/s降低到96cm/s，平均少子寿命从18 μ s增加到42 μ s，平均赝开路电压从648mV增加到675mV。实施例3:将已经进行过清洗制绒、扩散和刻蚀的单晶硅片放入PECVD腔室后抽真空，腔室内压力小于KT5Pa时开始通入笑气和氯化铝，混合气体流量为Islm，沉积压力为500mTorr，沉积温度为50°C，加2500W射频起辉，沉积1s获得一层厚度为Inm的非晶氧化铝薄膜；抽真空并升高沉积温度至350°C，待温度稳定后通入笑气和硅烷，混合气体流量为lslm，沉积压力为500mTorr，加4500W射频起辉，沉积500s获得一层厚度为50nm的非晶氧化硅薄膜。将采用本实施例方法制备介电层薄膜的多个多晶硅片与常规工艺制备介电层薄膜的多晶硅片进行表面复合速率、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将经过清洗制绒、扩散和刻蚀的硅片放入PECVD腔室，抽真空后通入反应气体，加射频起辉，射频功率为2500~4500W，沉积温度为50~350℃，沉积一层厚度为1~30nm的介电层薄膜；（2）再次抽真空并升高沉积温度至350~650℃，待温度稳定后通入反应气体，加射频起辉，射频功率为4500~8000W，沉积一层厚度为50~100nm的介电层薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法，其特征在于:包括以下步骤:(1)将经过清洗制绒、扩散和刻蚀的硅片放入PECVD腔室，抽真空后通入反应气体，力口射频起辉，射频功率为250(T4500W，沉积温度为5(T350°C，沉积一层厚度为I?30nm的介电层薄膜； (2)再次抽真空并升高沉积温度至35(T650°C，待温度稳定后通入反应气体，加射频起辉，射频功率为450(T8000W，沉积一层厚度为5(Tl00nm的介电层薄膜。2.根据权利要求1所述的PECVD沉积低表面复合太阳电池介电层的方法，其特征在于:步骤(I)将硅片放入PECVD腔室后抽真空，腔室内压力小于10_5Pa时开始通入反应气体并起辉，反应气体流量为I?lOslm，沉积压力为50(T2500mTorr，沉积时间为l(T500s。3.根据权利要求1所述的PECVD沉积低表面复合太阳电池介...
【专利技术属性】
技术研发人员：周肃，勾宪芳，黄钧林，范维涛，黄青松，
申请(专利权)人：中节能太阳能科技镇江有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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