ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法技术

本发明专利技术涉及光伏电池技术领域，为解决传统ALD方式PERC电池EL测试存在发黑现象和转换率低的问题，提供了一种ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法，包括以下步骤：(1)将镀好氧化铝薄膜的电池片进镀正面减反射薄膜炉管中；(2)炉管升温，气体抽干净，充氮气，调节炉管内压力；(3)完成电离气体制作成等离子体；(4)完成多层减反射薄膜沉积；(5)完成电池片正面减反射薄膜沉积。本发明专利技术利用高能量的等离子体轰击去除电池片正表面的氧化铝薄膜，使后续烧结工序正银浆能够很好的穿透电池片正面的减反射薄膜层，从而与硅片形成良好的欧姆接触，降低接触电阻，有利于效率提升，和改善电池片测试EL发黑比例。

【技术实现步骤摘要】
ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法
本专利技术涉及光伏电池
，尤其涉及一种ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法。
技术介绍
随着现代工业化的发展，石油、煤炭、天然气等不可再生能源日益减少，未来能源问题将成为制约现代化经济发展的瓶颈，而光伏产业能将太阳光源源不断转化成电能，从而有效缓解能源紧张问题。目前ALD方式的PERC太阳能电池的主流工艺路线如下所示：方式1：制绒→扩散→SE→酸抛→氧化→镀氧化铝→镀正膜→镀背膜→激光开槽→印刷→烧结→电注入/光注入→测试转换效率；方式2：制绒→扩散→SE→退火→碱抛→氧化→镀氧化铝→镀正膜→镀背膜→激光开槽→印刷→烧结→电注入/光注入→测试转换效率。ALD方式氧化铝膜厚在1-10nm，氧化铝薄膜折射率在1.3-2.0。特别提出的是，在量产过程中发现该工艺路径制作的PERC电池存在多个缺陷。(1)该工艺路线电池片氧化铝膜沉积时是正、反面同时沉积，无法做到只镀背面氧化铝薄膜；(2)ALD方式氧化铝薄膜是一层一层长上去的，具有致密性优良的特点，在后续电池片表面印刷上银浆，高温下银浆难以腐蚀、穿透致密的氧化铝薄膜，从而造成欧姆接触不良、复合严重，从而导致电池片测试EL发黑和测试转换效率偏低0.05％绝对值(测试EL发黑和测试转换效率是相比行业内管式二合一PECVD方式的PERC太阳能电池制作方法)。综上所述，ALD方式的PERC太阳能电池具有正、反面同时镀上致密性优良、具有绝缘性的氧化铝薄膜，所以在后续电池片正表面印刷上银浆并在高温下烧结，无法有效充分的穿透氧化铝薄膜。电池片表面的正、负电极无法有效、充分的将硅片体内的电子导出，从而导致制作成品电池转换效率偏低绝对值0.05％，以及成品电池测试EL发黑偏多情况。中国专利文献上公开了“一种解决ALD方式的PERC电池在电注入或光注入后效率降低的方法”，申请公布号为CN109148643A，该专利技术在氮化硅膜制作前，先利用笑气、氨气、硅烷在射频电离下制作一层折射率与背面氧化铝膜接近的氮氧化硅薄膜，然后采用正常工艺制作一层氮化硅膜，完成全部工序，测试电池片在电注入或光注入前后效率差异，发现经电注入或光注入后PERC电池片效率有0.05～0.1％的提升，但是，该专利技术并未改善成品电池测试EL发黑偏多的情况。
技术实现思路
本专利技术为了克服传统ALD方式PERC电池EL测试存在发黑现象和转换率低的问题，提供了ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率方法，包括以下步骤：(1)将镀好氧化铝薄膜的电池片插进石墨舟中，石墨舟叶两边插上电池片，电池片背面完全贴合石墨舟，电池片正面相对应，电池片正面相对应然后送进镀正面减反射薄膜炉管中；(2)炉管升温至目标设定值，将炉管内气体抽干净，并填充氮气，调节炉管内压力至设定值；(3)通入易电离气体，时间为10～300s，开启射频电源，完成电离气体制作成等离子体；面对面相邻的电池片形成电场，等离子体在具有高密度、高能量的电场下完成轰击、破坏正面氧化铝，从而达到去除氧化铝的目的；该步骤在高温、高强度的电场作用下，将氢气电离分解成具有高能量等离子体。而具有高能量等离子体又去撞击氢气分子，最终形成具有高密度、高能量的等离子体。具有高能量、高密度的等离子体撞击电池片正面的氧化铝薄膜，从而分解氧化铝薄膜，分解的氧化铝分子、离子团、离子迅速被抽出炉管，最终将电池片表面的氧化铝层破坏、清理干净；(4)在低压下通入氨气、硅烷、笑气，开启射频电源，时间为500～1000s，完成多层减反射薄膜沉积；(5)将炉管内未反应完全的气体抽出炉管，并使用氮气填充使炉管内压力回升至常压，石墨舟退出炉管，完成电池片正面减反射薄膜沉积。本专利技术的技术方案解决了以下两个问题：(1)氧化铝去除不干净所带来的问题：本专利技术专利在研究初期时遇到氧化铝未去除干净，导致做出来成品电池测试EL有轻微发黑，但是相比之前未去除氧化铝时发黑情况要好。而且成品电池转换效率提升幅度绝对值0.01％左右，没有完全去除氧化铝转换效率提升绝对值多。后经过试验数据讨论、分析为氧化铝层未完全去除干净，后续验证此想法，加长电离氢气时间，测试成品电池EL发黑情况变好和转换效率得以提升绝对值0.05％；(2)测试PID不合格现象：本专利技术专利在初期时将成品电池测试组件PID时遇到不合格现象。分析为电离氢气时间过长，将氧化铝完全去除干净并将电池片表面的氧化层破坏了，从而导致成品电池在做成组件时遇到PID不合格现象。后经过试验数据理论分析、研究从而判断去除氧化铝层薄膜时间太长，导致将氧化层破坏，电池片做成组件使用后，玻璃中的金属成分穿透电池片表面薄膜、氧化层到达电池片内部，导致效率衰减(也就是PID测试不合格)。电池片表面的氧化层是氧气在高温情况下与电池片表面裸露的硅反应生成的二氧化硅层，电池片表面的氧化层具有抵御外界金属离子达到电池片内部的功能。ALD方式PERC电池结构示意图如图5所示，本专利技术提出了ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法，在现有工艺路线方式1和方式2基础上，在正面镀减反射薄膜工序进行工艺变动。在镀正面减反射薄膜之前，先利用氢气在射频电离下制作具有高能量的等离子体，并在高能量的电场加速下，轰击电池片正面氧化铝薄膜层。经过等离子体轰击，完全将电池片正面的氧化铝薄膜去除干净。在后续电池片完成全部工序，测试电池片EL，发现电池片发黑比例得以明显下降85％左右，测试电池片转换效率有0.05％左右绝对值的提升，ALD方式PERC电池增加气体电离去除氧化铝层结构示意图如图6所示。作为优选，步骤(2)中，温度的工艺设定值为350～500℃，炉管正常工作压力设定为1300～2000mTorr。作为优选，步骤(3)中，温度的工艺设定值为350～500℃，炉管正常压力设定为1300～2000mTorr，氢气流量为300～6000sccm，射频电源为2000～20000W。作为优选，步骤(3)中，所述易电离气体包括氢气、硅烷和氨气。作为优选，步骤(4)中，所述多层减反射薄膜包括多层氮化硅减反射薄膜、氮氧化硅减反射薄膜和多层氮化硅叠加氮氧化硅减反射薄膜。作为优选，步骤(4)中，氨气的流量为300～10000sccm；硅烷的流量为300～10000sccm，笑气的流量为300～10000sccm。作为优选，步骤(4)中，射频功率为2000～20000W，温度的工艺设定值为350～500℃，正常工作炉管压力设定为1300～2000mTorr。作为优选，步骤(1)中，在插进石墨舟之前，先对所述镀好氧化铝薄膜的电池片的正面悬涂光刻蚀液，然后于紫外光照射下进行光刻蚀；所述光刻蚀液由氯取代临重氮醌和水组成。氯取代临重氮醌为临重氮醌的氯取代物，对氧化铝薄膜具有较强的粘结性，氯取代临重氮醌在紫外光照射下会发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将镀好氧化铝薄膜的电池片插进石墨舟中，石墨舟叶两边插上电池片，电池片背面完全贴合石墨舟，电池片正面相对应，电池片正面相对应然后送进镀正面减反射薄膜炉管中；/n(2)炉管升温至目标设定值，将炉管内气体抽干净，并填充氮气，调节炉管内压力至设定值；/n(3)通入易电离气体，时间为10～300s，开启射频电源，完成电离气体制作成等离子体；/n(4)在低压下通入氨气、硅烷、笑气，开启射频电源，时间为500～1000s，完成多层减反射薄膜沉积；/n(5)将炉管内未反应完全的气体抽出炉管，并使用氮气填充使炉管内压力回升至常压，石墨舟退出炉管，完成电池片正面减反射薄膜沉积。/n

【技术特征摘要】
1.ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将镀好氧化铝薄膜的电池片插进石墨舟中，石墨舟叶两边插上电池片，电池片背面完全贴合石墨舟，电池片正面相对应，电池片正面相对应然后送进镀正面减反射薄膜炉管中；
(2)炉管升温至目标设定值，将炉管内气体抽干净，并填充氮气，调节炉管内压力至设定值；
(3)通入易电离气体，时间为10～300s，开启射频电源，完成电离气体制作成等离子体；
(4)在低压下通入氨气、硅烷、笑气，开启射频电源，时间为500～1000s，完成多层减反射薄膜沉积；
(5)将炉管内未反应完全的气体抽出炉管，并使用氮气填充使炉管内压力回升至常压，石墨舟退出炉管，完成电池片正面减反射薄膜沉积。


2.根据权利要求1所述的ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法，其特征在于，步骤(2)中，温度的工艺设定值为350～500℃，炉管正常工作压力设定为1300～2000mTorr。


3.根据权利要求1所述的ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法，其特征在于，步骤(3)中，温度的工艺设定值为350～500℃，炉管正常压力设定为1300～2000mTorr，氢气流量为300～6000sccm，射频电源为2000～20000W。


4.根据权利要求1所述的ALD方式PERC电池降低污染和提升转换效率的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述易电离气体包括氢气、硅烷和氨气。

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【专利技术属性】
技术研发人员：许成德，孙涌涛，黎剑骑，
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