用于晶体硅太阳能电池抗LID和PID的PECVD镀膜和烧结工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用于晶体硅太阳能电池抗LID和PID的PECVD镀膜和烧结工艺，属于晶体硅太阳能电池片制造领域。该工艺将硅片粗抛、制绒，制绒后绒面尺寸≤5μm，清洗后甩干，接着进行高温磷扩散，形成发射区后进行刻蚀，发射区方阻为70-120ohm/squ，二次清洗后，进行正面PECVD镀膜，背电极和正电极丝网印刷及烧结，完成晶体硅太阳能电池片的制备。本发明专利技术通过对PECVD工艺、高温烧结工艺和再生恢复工艺的优化，控制晶体硅内氢原子的浓度及其扩散运动，实现晶体硅太阳能电池片LID的抑制与改善；同时，利用沉积或等离子体氧化形成的SiOx薄膜，有效地防止晶体硅太阳能电池片PID的发生，可以应用于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
用于晶体硅太阳能电池抗LID和PID的PECVD镀膜和烧结工艺
本专利技术属于晶体硅太阳能电池片制造领域，特别涉及一种用于晶体硅太阳能电池抗光致衰减(LID)和电势诱发衰减(PID)的PECVD镀膜和烧结工艺。
技术介绍
由于光照下硼氧复合物的形成，导致LID现象的发生，掺硼p型电池片功率衰减可高达5％；对于目前已实现量产的p型高效电池结构-PERC(钝化发射极与背表面电池)技术，由于其效率提升源于电池片背面钝化和背反射性能的提高，硼氧复合物的存在阻碍载流子向背面迁移，极大吞噬了高效电池结构带来的功率提升，导致PERC高效结构比常规铝背场电池出现更严重的效率衰减。因此，LID问题的解决不仅是常规p型电池结构效率的保证，更是p型高效电池得以真正应用推广的关键所在。目前，解决LID的方法主要集中于对原材料及硅片的优化与控制，如：(1)采用高电阻率硅片、以MCZ法或者区熔法制备硅片以降低其硼或者氧含量；(2)采用掺镓p型硅片或掺磷n型硅片替代掺硼p型硅片；但是，这些方法均尚未成熟，不仅对硅片制备工艺本身，对后续的电池片制备工艺也提出了新的要求，与现有常规p型产线无法很好的兼容，限制了其产业化推广。自PID现象提出以来，各路厂商分别从电池片、组件和系统层面提出了相关的解决方案；综合技术、成本和实施途径考虑，从电池片角度解决PID问题是目前更具性价比的选择。在保证电池转换效率的前提下，在发射区与SiNx层间形成SiOx薄膜来实现抗PID是最为有效的途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点与不足，提供一种用于晶体硅太阳能电池抗LID和PID的PECVD镀膜和烧结工艺。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种用于晶体硅太阳能电池抗LID和PID的PECVD镀膜和烧结工艺，包括如下步骤：将硅片粗抛、制绒，制绒后绒面尺寸≤5μm，清洗后甩干，接着进行高温磷扩散，形成发射区后进行刻蚀，发射区方阻为70-120ohm/squ，二次清洗后，进行正面PECVD镀膜，介电层[H]含量为5-25at.％；最后采用丝网印刷制备背电极和正电极后，进行高温烧结，完成晶体硅太阳能电池片的制备；所述的硅片优选为单多晶硅片。所述的粗抛在碱性溶液中进行；粗抛的目的是去除杂质和损伤层；所述的碱性溶液为NaOH溶液或KOH溶液。所述的制绒在碱性溶液或酸性溶液中进行；所述的碱性溶液为NaOH溶液或KOH溶液。所述的酸性溶液为HF+HNO3溶液。所述的高温磷扩散优选在扩散炉中进行。所述的刻蚀优选采用干法刻蚀或湿法刻蚀；所述的干法刻蚀采用等离子体刻蚀，其目的是去边结；所述的湿法刻蚀采用HNO3+HF溶液，其目的是去背结和边结。所述的二次清洗为湿法刻蚀，其目的是去除PSG。所述的正面PECVD镀膜采用如下方法进行：通过沉积或等离子体氧化的方式在所述的发射区表面形成SiOx薄膜，SiOx膜厚为3-20nm，折射率为1.4-1.6；形成SiOx薄膜后，继续沉积，形成SiNx/SiNy减反层，所述的SiOx薄膜+SiNx/SiNy减反层的厚度为65-90nm；所述的沉积包括SiOx沉积和SiNx沉积；所述的SiOx沉积通过同时通入SiH4和N2O完成；所述的SiNx沉积通过同时通入SiH4和NH3完成；所述的等离子体氧化通过通入N2O完成。所述的背电极优选为银电极和铝电极；所述的正电极优选为银电极(丝网印刷是制备电极的常规设备)。所述的高温烧结采用如下方法进行：丝网印刷后的电池片由传送带输送至高温烧结炉中，所述的高温烧结炉由干燥区和烧结区两部分组成，其中，干燥区温度为180-400℃、烧结区温度为500-900℃、高温烧结炉传送带带速为1-8m/min。高温烧结曲线对氢原子的扩散起着关键的作用，很大程度上决定了再生恢复速率常数；优选的，所述的晶体硅太阳能电池片采用LID再生恢复工艺进行制备；LID再生恢复工艺可以进一步改善电池片LID现象。所述的LID再生恢复工艺采用如下方法进行：将所述的晶体硅太阳能电池片置于再生恢复设备中，在进行50-250℃处理的同时施加光辐照或正向偏压；光辐照或正向偏压引起的载流子注入可增强氢复合物中氢的释放，是快速恢复的关键点之一。所述的光辐照由紫外光、可见光或者红外光源提供，辐照光强＞1suns(1000W/m2)，光辐照的时间＜60s。所述的正向偏压由恒流源提供，电流密度≥10mA/cm2，施加时间＜60s。LID再生恢复设备可基于现有的常规高温烧结炉升级实现，具体实现有如下两种方式：(1)在高温烧结炉干燥阶段腔室增加辐照光源或者恒流源输入，同时完成电池片丝网印刷后的干燥和LID再生恢复工序，此方式极大节约了设备成本和场地投入；(2)在高温烧结炉后增加一个光辐照或者恒流输入的控温腔室，即在电池片高温烧结后再进行LID再生恢复，此方式结合了高温烧结工艺对介电层中氢原子扩散的控制，实现更好的再生恢复效果。此外，本专利技术同时适用于SE、MWT、背钝化、PERC和PERL等高效p型晶体硅太阳能电池。一种用于PERC电池抗LID和PID的PECVD镀膜和烧结工艺，包括如下步骤：将硅片粗抛、制绒，制绒后绒面尺寸≤5μm，清洗后甩干，接着进行高温磷扩散，形成方阻在70-120ohm/squ的发射区后，进行背面抛光，刻蚀背面绒面，硅刻蚀量为2-10μm；背面钝化层制备后进行正面PECVD镀膜，正面介电层[H]含量为5-25at.％；采用激光或化学腐蚀进行背面钝化层局部开窗，进行背电极印刷，用于烧结后局部接触的形成；然后，进行正电极丝网印刷及烧结，完成PERC电池的制备。所述的背面钝化层采用如下方法进行制备：背面钝化层结构采用AlOx/SiNx或SiOx/SiNx叠层，其中AlOx层采用ALD或PECVD的方式沉积，层厚为4-25nm，SiOx层采用热氧化或PECVD制备，层厚为10-50nm，SiNx层采用PECVD沉积，层厚为100-200nm；所述的局部开窗采用激光烧蚀或化学腐蚀进行；所述的激光烧蚀采用如下方法进行：采用激光脉冲宽度为ns(纳秒)、ps(皮秒)或者fs(飞秒)的紫外光、可见光或红外光进行钝化层局部去除；所述的化学腐蚀采用如下方法进行：结合化学腐蚀浆料和丝网印刷进行钝化层局部去除；所述的正面PECVD镀膜采用如下方法进行：通过沉积或等离子体氧化的方式在所述的发射区表面形成SiOx薄膜，SiOx膜厚为3-20nm，折射率为1.4-1.6；形成SiOx薄膜后，继续沉积，形成SiNx/SiNy减反层，所述的SiOx薄膜+SiNx/SiNy减反层的厚度为65-90nm。本专利技术改善晶体硅太阳能电池片LID的原理如下：硼氧复合物处于退火态、衰减态还是再生恢复态是决定LID程度的根本原因。其中，再生恢复态是硼氧复合缺陷永久失活的相对稳定状态，即处理后的硅片发生LID的概率大大下降，甚至不再发生LID现象，而氢浓度则是加速硼氧复合缺陷向再生恢复态转变的关键因素。通过对PECVD工艺、高温烧结工艺和恢复工艺的优化，可控制氢原子浓度及其扩散运动以实现LID的抑制与改善；本专利技术改善晶体硅太阳能电池片PID的原理如下：利用沉积或等离子体氧化形成的SiOx薄膜，可以很好的防止钠离子迁移对PN结造成的破坏，有效防止晶体硅太阳能电池片P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于晶体硅太阳能电池抗LID和PID的PECVD镀膜和烧结工艺，其特征在于，包括如下步骤：将硅片粗抛、制绒，制绒后绒面尺寸≤5μm，清洗后甩干，接着进行高温磷扩散，形成发射区后进行刻蚀，发射区方阻为70‑120ohm/squ，二次清洗后，进行正面PECVD镀膜，介电层[H]含量为5‑25at.％；最后采用丝网印刷制备背电极和正电极后，进行高温烧结，完成晶体硅太阳能电池片的制备；所述的正面PECVD镀膜采用如下方法进行：通过沉积或等离子体氧化的方式在所述的发射区表面形成SiOx薄膜，SiOx膜厚为3‑20nm，折射率为1.4‑1.6；形成SiOx薄膜后，继续沉积，形成SiNx/SiNy减反层，所述的SiOx薄膜+SiNx/SiNy减反层的厚度为65‑90nm；所述的高温烧结采用如下方法进行：将丝网印刷后的电池片置于高温烧结炉中，所述的高温烧结炉由干燥区和烧结区两部分组成，其中，干燥区温度为180‑400℃、烧结区温度为500‑900℃、高温烧结炉的带速为1‑8m/min。

【技术特征摘要】
1.一种用于晶体硅太阳能电池抗LID和PID的PECVD镀膜和烧结工艺，其特征在于，包括如下步骤：将硅片粗抛、制绒，制绒后绒面尺寸≤5μm，清洗后甩干，接着进行高温磷扩散，形成发射区后进行刻蚀，发射区方阻为70-120ohm/squ，二次清洗后，进行正面PECVD镀膜，介电层[H]含量为5-25at.％；最后采用丝网印刷制备背电极和正电极后，进行高温烧结，完成晶体硅太阳能电池片的制备；所述的正面PECVD镀膜采用如下方法进行：通过沉积或等离子体氧化的方式在所述的发射区表面形成SiOx薄膜，SiOx膜厚为3-20nm，折射率为1.4-1.6；形成SiOx薄膜后，继续沉积，形成SiNx/SiNy减反层，所述的SiOx薄膜+SiNx/SiNy减反层的厚度为65-90nm；所述的高温烧结采用如下方法进行：将丝网印刷后的电池片置于高温烧结炉中，所述的高温烧结炉由干燥区和烧结区两部分组成，其中，干燥区温度为180-400℃、烧结区温度为500-900℃、高温烧结炉的带速为1-8m/min；所述的晶体硅太阳能电池片采用LID再生恢复工艺进行制备；所述的LID再生恢复工艺采用如下方法进行：将所述的晶体硅太阳能电池片置于再生恢复设备中，在进行50-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健生，董方，赵锋，徐君，傅晓敏，包大新，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33