管式PERC太阳能电池的镀膜设备及镀膜方法技术

本发明专利技术公开了一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，包括晶片装载区、炉体、特气柜、真空系统、加热系统、控制系统以及石墨舟，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路；所述石墨舟用于装卸硅片，所述石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，所述预处理包括：将石墨舟烘干；在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜。相应的，本发明专利技术还公开了一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法。采用本发明专利技术，简化石墨舟预处理步骤，节省硅片的消耗，并避免对硅片的划伤，提高了电池的EL良率。

Coating equipment and coating method of tube type PERC solar cell

The invention discloses a coating device for tube type PERC solar cell, including wafer loading area, furnace body, gas cabinet, vacuum system, heating system, control system and the graphite boat, gas cabinet is used to pass into the first gas pipeline, the silane for the passage of second gas pipeline, third for ammonia gas pass into the pipeline, three methyl aluminum for the passage of fourth gas pipeline as well as for nitrous oxide into the fifth methane gas pipeline; the graphite boat used for handling wafers, the graphite boat in use before or after repeated coating after the pretreatment, the pretreatment includes: drying on the surface of graphite boat; the graphite boat after drying, with at least one layer of silicon carbide film. Correspondingly, the coating method of tubular PERC solar cell is also disclosed. By adopting the invention, the pretreatment steps of the graphite boat are simplified, the consumption of the silicon wafer is saved, the scratch on the silicon wafer is avoided, and the EL yield of the battery is improved.

【技术实现步骤摘要】
管式PERC太阳能电池的镀膜设备及镀膜方法
本专利技术涉及PERC太阳能电池领域，尤其涉及一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，以及一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法。
技术介绍
随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究背钝化太阳电池技术。目前主流的做法是采用板式PECVD来对背面镀膜，板式PECVD由不同的腔室组成，每个腔室镀一层膜，一旦设备固定，复合膜的层数就已经固定，因此板式PECVD的缺点是不能灵活调节复合膜的组合，不能更好的优化背面膜的钝化效果，从而限制电池的光电转换效率。同时，板式PECVD使用的是间接等离子法，膜层的钝化效果不太理想。板式PECVD还具有uptime低，维护时间长的缺点，影响产能和产量。本专利技术采用管式PECVD技术在硅片背面沉积复合膜，制作PERC高效太阳能电池。由于管式PECVD技术采用的是直接等离子法，又可以灵活调节复合膜的组合和成分，膜层的钝化效果好，能大幅提升PERC太阳能电池的光电转换效率。管式PECVD技术的优秀钝化性能和工艺的灵活性还可以相对降低三氧化二铝膜层的厚度，减少TMA的耗量，同时，管式PERC技术容易维护，uptime高。综合以上多种因素，与板式PECVD技术相比，管式PECVD技术制作高效PERC电池有显著的综合成本优势。尽管如此，管式PECVD技术由于存在硅片划伤的问题，外观良率和EL良率一直比较低，尤其EL划痕的比例很高，影响该技术的大规模量产。管式PECVD镀膜设备是通过将硅片插入石墨舟，再将石墨舟送入石英管做镀膜沉积。石墨舟通过3个卡点将硅片固定在石墨舟壁上，硅片的一面与石墨舟壁接触，在硅片的另外一面上沉积膜层。为了保证镀膜的均匀性，硅片要贴紧石墨舟壁，因此，卡点槽的宽度设置较小，约为0.25mm。在插片过程中，硅片会与石墨舟壁发生摩擦，导致硅片挨着石墨舟壁的一面产生划伤。用管式PECVD做常规太阳能电池的正面镀膜，划伤对成品电池不会产生不良影响，原因在于，硅片背面没有PN结和镀膜，划痕不会影响电池的电性能和EL良率。但是，用管式PECVD制作PERC电池的背面膜，划伤严重影响成品电池的合格率，问题在于：，插片到石墨舟的过程中，硅片的正面会接触石墨舟壁，正面PN结被划伤，导致EL测试出现划痕，影响电池的电性能。对于同一个石墨舟，在使用之前、以及在镀膜一定的次数之后，需要对石墨舟进行清洗和预处理，才能保证良好的镀膜效果。一般的预处理方法是在石墨舟表面镀一层薄的氮化硅，目的是减少后续硅片镀膜过程中石墨舟对镀膜的吸收，以保证硅片上镀膜的厚度和品质。对于管式PERC太阳能电池的背面镀膜，石墨舟的常规预处理工艺一般需要烘干、插片镀氮化硅和空舟镀氮化硅三个步骤。插片镀氮化硅的镀膜时间较长，插片是为了防止石墨舟与硅片接触的位置镀膜太厚，影响背面三氧化二铝的沉积，从而影响电池的EL良率和光电转换效率。空舟镀氮化硅的时间很短，目的是对石墨舟的卡点镀一层薄的氮化硅，减少硅片对卡点的损坏，起保护卡点的作用，从而减少硅片的崩边缺口，降低硅片的碎片率和外观不良率。但是，氮化硅的电阻率很高，影响背面三氧化二铝镀膜的均匀性，EL测试会产生边角黑边、卡点黑边等，影响电池的EL良率，生产中还发现，有EL黑边的电池转换效率明显要低。插片镀氮化硅，硅片的消耗很大，因为插片镀膜的时间很长，硅片因为表面镀膜太厚会发生很大的弯曲，导致镀膜工艺中断，需要重新补镀，占用生产时间。用一些不合格片，弯曲程度更大，因此插片镀舟的硅片不能太差，这样就严重消耗硅片，成本高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，结构简单，简化石墨舟预处理步骤，节省硅片的消耗，并避免对硅片的划伤，提高了电池的EL良率。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，简化石墨舟预处理步骤，节省硅片的消耗，并避免对硅片的划伤，提高了电池的EL良率。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，包括晶片装载区、炉体、特气柜、真空系统、加热系统、控制系统以及石墨舟，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路；所述石墨舟用于装卸硅片，所述石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，所述预处理包括：将石墨舟烘干；在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜。作为上述技术方案的改进，所述预处理包括：将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜。作为上述技术方案的改进，碳化硅膜的镀膜步骤包括：升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min；通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm，时间为5-30s；通入甲烷和硅烷，等离子功率为3000-10000w，时间为1-4小时，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm；降温至350-400℃，出舟。作为上述技术方案的改进，碳化硅膜的镀膜步骤包括：升温到400-460℃，通入氨气，等离子功率为3000-4000w，流量为2-6slm，时间为3-8min；通入甲烷和硅烷，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm，时间为10-20s；通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000-8000w，时间为2-3小时，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm；降温至370-390℃，出舟。作为上述技术方案的改进，所述石墨舟包括卡点，所述卡点包括卡点轴、卡点帽和卡点底座，所述卡点轴安装在卡点底座上，所述卡点帽与卡点轴连接，所述卡点轴与卡点帽、卡点底座之间形成卡点槽，卡点槽的深度为0.5-1mm。作为上述技术方案的改进，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.6-0.8mm，卡点底座的直径为6-15mm，卡点帽的斜面角度为35-45度，卡点帽的厚度为1-1.3mm。作为上述技术方案的改进，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.7-0.8mm，卡点底座的直径为8-12mm，卡点帽的斜面角度为37-42度，卡点帽的厚度为1.1-1.2mm。相应的，本专利技术还公开一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，包括：（1）将石墨舟烘干；（2）在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜；（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，在硅片的表面形成背面复合膜，所述背面复合膜包括三氧化二铝膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜。作为上述方案的改进，镀膜方法包括：（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；（2）烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜，其中，碳化硅膜的镀膜方法如下：升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min；通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，包括晶片装载区、炉体、特气柜、真空系统、加热系统、控制系统以及石墨舟，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路；所述石墨舟用于装卸硅片，所述石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，所述预处理包括：将石墨舟烘干；在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜。

【技术特征摘要】
1.一种管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，包括晶片装载区、炉体、特气柜、真空系统、加热系统、控制系统以及石墨舟，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路、用于通入笑气的第四气体管路以及用于通入甲烷的第五气体管路；所述石墨舟用于装卸硅片，所述石墨舟在使用之前或经过多次镀膜之后需经预处理，所述预处理包括：将石墨舟烘干；在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜。2.如权利要求1所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，所述预处理包括：将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；烘干出舟后，将石墨舟再次放入管式PECVD镀膜设备，在石墨舟的表面镀至少一层碳化硅膜。3.如权利要求2所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，碳化硅膜的镀膜步骤包括：升温到380-480℃，通入氨气，等离子功率为2000-5000w，流量为1-8slm，时间为2-10min；通入甲烷和硅烷，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm，时间为5-30s；通入甲烷和硅烷，等离子功率为3000-10000w，时间为1-4小时，甲烷流量为2-8slm，硅烷流量为200-800sccm；降温至350-400℃，出舟。4.如权利要求3所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，碳化硅膜的镀膜步骤包括：升温到400-460℃，通入氨气，等离子功率为3000-4000w，流量为2-6slm，时间为3-8min；通入甲烷和硅烷，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm，时间为10-20s；通入甲烷和硅烷，等离子功率为5000-8000w，时间为2-3小时，甲烷流量为3-6slm，硅烷流量为300-600sccm；降温至370-390℃，出舟。5.如权利要求1所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，所述石墨舟包括卡点，所述卡点包括卡点轴、卡点帽和卡点底座，所述卡点轴安装在卡点底座上，所述卡点帽与卡点轴连接，所述卡点轴与卡点帽、卡点底座之间形成卡点槽，卡点槽的深度为0.5-1mm。6.如权利要求5所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.6-0.8mm，卡点底座的直径为6-15mm，卡点帽的斜面角度为35-45度，卡点帽的厚度为1-1.3mm。7.如权利要求6所述管式PERC太阳能电池的镀膜设备，其特征在于，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.7-0.8mm，卡点底座的直径为8-12mm，卡点帽的斜面角度为37-42度，卡点帽的厚度为1.1-1.2mm。8.一种管式PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，包括：（1）将石墨舟烘干；（2）在烘干后的石墨舟的表面，镀至少一层碳化硅膜；（3）把经过处理后的硅片放置在石墨舟上，通过石墨舟送入管式PECVD镀膜设备，在硅片的表面形成背面复合膜，所述背面复合膜包括三氧化二铝膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜。9.如权利要求8所述管式PERC太阳能电池的镀膜方法，其特征在于，包括：（1）将石墨舟放入管式PECVD镀膜设备进行烘干，烘干温度为300-480℃，时间为10-60min；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：林刚正，方结彬，赖俊文，何达能，陈刚，
申请(专利权)人：浙江爱旭太阳能科技有限公司，广东爱康太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33