太阳能电池表面多层钝化方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池表面多层钝化方法，包括以下步骤：步骤S1，提供太阳能电池原始硅片，对原始硅片进行镀膜前的预处理；步骤S2，对硅片正面镀双层氮化硅膜；步骤S3，对硅片背面镀多层组合钝化膜，多层组合钝化膜为氧化硅+氧化铝、氧化铝+氧化硅或者氧化硅+氧化铝+氧化硅的方式；步骤S4，对步骤S３中的硅片退火处理，然后在硅片背面镀第二介质膜；步骤S5，对硅片背面进行激光消融开窗；步骤S6，对硅片正背面进行丝网印刷金属化处理，获得电池片。本发明专利技术有效的减少了高温带来的热氧化有害杂质的掺入，同时增加了更好的化学钝化效果，结合氧化铝更强的场钝化效果，进一步减少复合。进一步减少复合。进一步减少复合。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池表面多层钝化方法


[0001]本专利技术涉及光伏太阳能电池
，尤其是一种太阳能电池表面多层钝化方法。

技术介绍

[0002]光伏太阳能电池是一种把太阳的光能直接转化为电能的半导体材料。目前通常使用的是以硅为基底的硅光伏电池，包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、晶硅与化合物叠层光伏电池等。PERC电池（Passivated Emitter and Rear Cell，发射极和背面钝化技术）是一种新型的光伏电池技术，PERC电池与常规电池最大的区别在于背表面介质膜钝化，采用局域金属接触，有效降低背表面的电子复合速度，同时提升了背表面的光反射。TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化钝化接触）作为一种新型钝化技术已经成为研究热点，该技术是在电池表面生成一层超薄的可隧穿的氧化层和一层高掺杂的多晶硅层。此外，还有异质结（比如HJT）电池结构。这些高效电池结构的重要变化是改进正背面的复合状态，无论是P型硅片还是N型硅片，硅片表面均存在一定浓度的悬挂不饱和键，这都是导致电子空穴对复合的一个重要原因，所以需要降低该原因导致的不良电子空穴对复合。
[0003]目前较为成熟的钝化方法有：管式ALD原子层沉积钝化设备、平板式ALD原子层沉积钝化设备、管式PECVD二合一钝化设备、平板式PECVD钝化设备等，其中以管式ALD原子层沉积钝化设备为主导，特别是在当前光伏电池在大尺寸 如182&210等尺寸硅片和新技术路线的推动下，对于硅片表面钝化的均匀性和钝化质量要求极为苛刻，上述镀膜设备中，特别是PECVD二合一设备，整个钝化层的致密性还不够，钝化性能相比ALD原子层沉积设备还是有一定的差异，ALD原子层沉积设备在钝化层均匀性和钝化性能方面都表现优异，但是对于未来还是有一些工艺优化方向的，例如，多层钝化膜结构是一个不错的发展方向，由于纳米级氧化铝化学性质活跃，容易吸附水分，导致氧化铝介质膜变疏松，而且氧化铝对材料要求高，需要高品质硅片。现有的工艺流程是需要增加热氧化硅膜层，使用700～800℃以上的温度，通入氧气生成的氧化膜，这种方式降低复合的效果和幅度有限，而且耗能高、增加机台、人力成本等。

技术实现思路

[0004]本申请人针对上述现有技术中采用增加热氧化硅膜层产生的降低复合的效果和幅度有限，而且耗能高、增加机台、人力成本等缺陷，提供了一种新的太阳能电池表面多层钝化方法，能够通过多层组合钝化膜进一步增加钝化硅片表面悬挂不饱和键的效果，有效降低复合，解决氧化铝膜、氮化硅膜等存在吸水问题、无场钝化问题、高耗能、EL黑点、EL黑斑等问题，且可以用于硅片的双面钝化。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：一种太阳能电池表面多层钝化方法，包括以下步骤：步骤S1，提供太阳能电池原始硅片，对原始硅片进行镀膜前的预处理；
步骤S2，对硅片正面镀双层氮化硅膜；步骤S3，对硅片背面镀多层组合钝化膜，多层组合钝化膜为氧化硅+氧化铝、氧化铝+氧化硅或者氧化硅+氧化铝+氧化硅的方式；步骤S4，对步骤S３中的硅片退火处理，然后在硅片背面镀第二介质膜；步骤S5，对硅片背面进行激光消融开窗；步骤S6，对硅片正背面进行丝网印刷金属化处理，获得电池片。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进：步骤S2进一步包括：在管式PECVD内对硅片的正面镀两层氮化硅膜，总厚度控制在78
±
10nm范围内，总折射率控制在2.12
±
0.05范围内；其中第一层氮化硅厚度为15～25nm，折射率为2.25～2.45；第二层氮化硅厚度为40～60nm，折射率为1.85～2.05。
[0007]步骤S3进一步包括：镀多层组合钝化的方法对应的采用臭氧前氧化制备氧化硅然后通过TMA和臭氧制备氧化铝，或者通过TMA和臭氧制备氧化铝然后利用臭氧后氧化制备氧化硅，或者采用臭氧前氧化制备氧化硅然后通过TMA和臭氧制备氧化铝再通过利用臭氧后氧化制备氧化硅。
[0008]步骤S3进一步包括：采用臭氧氧化制备氧化硅的温度控制在150～350℃，氧化时间为5～1200s，折射率控制在1.45～1.65，厚度控制在2～15nm。
[0009]步骤S3进一步包括：参与镀氧化铝膜的反应气体包括TMA、臭氧以及辅助气体；通过调节TMA和臭氧比例进行反应制备多层组合钝化膜，镀膜速率控制在1.7
Å
/循环，膜厚控制在5
±
2nm范围内，折射率为1.5～1.7；辅助气体为氩气、氮气中的一种或两种。
[0010]步骤S3进一步包括：与TMA一起生成氧化铝膜的反应物包括水、O2、O3中的一种或多种。
[0011]步骤S4进一步包括：第二介质膜为氮化硅、ITO膜中的一种或两种，第二介质膜为一层或多层。
[0012]步骤S4进一步包括：第二介质膜为两层氮化硅，先用管式PECVD在500℃的温度对多层组合钝化膜退火10分钟，然后开始镀背面氮化硅膜。
[0013]步骤S4进一步包括：第二介质膜为两层氮化硅，通过调节氨气、硅烷比例和反应时间，将第一层氮化硅膜厚度控制在20～40nm，折射率为2.2 ～ 2.45，气体比例为氨气：硅烷为3：1 ～ 8：1之间，反应时间为5分钟；通过调节氨气、硅烷比例和反应时间，将第二层氮化硅膜厚度控制在40～80nm，折射率为1.95～2.07，气体比例为氨气：硅烷为9：1～15：1之间，反应时间为10分钟。
[0014]步骤S1中对原始硅片进行镀膜前的预处理，包括以下步骤：步骤a，提供太阳能电池原始硅片；步骤b，对原始硅片双面制绒清洗；步骤c，原始硅片制绒清洗后进行磷扩散；步骤d，对硅片去除背面及侧面的磷硅玻璃；步骤e，对硅片背面及侧面碱抛刻蚀和酸洗；步骤f，将碱抛刻蚀后的硅片PN结推进。
[0015]本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用了1、臭氧（O3)前氧化(X时间）+（TMA+O3）（Y循环）；2、（TMA+O3）（Y循环）+
臭氧（O3)后氧化(X时间）或者1、2两种方式结合的方式形成多层组合钝化膜。这样的氧化方式有效的减少了高温带来的热氧化有害杂质的掺入，同时增加了更好的化学钝化效果，结合氧化铝更强的场钝化效果，进一步减少了俄歇复合、SRH复合（Shockley
‑
Read
‑
Hall,非平衡载流子复合）和表面复合，大大提高了钝化效果。
[0016]本专利技术采用对硅片表面镀氧化硅和氧化铝形成多层组合钝化膜的方法，多层组合钝化膜能够更好地钝化硅片表面的悬挂不饱和键，具有良好的场钝化和化学钝化效果，解决氧化铝膜、氮化硅膜等存在吸水问题、无场钝化问题、高耗能等问题，优于只有单层氧化铝膜的钝化效果，规避其钝化存在的缺陷。多层组合钝化膜在硅片正面具有更好的钝化、减反光学效果，在硅片背面具有化学钝化、场钝化的效果。本专利技术同样也通过PEALD方式完成多层组合钝化膜的制备。
[0017]本专利技术采用硅片正面两层氮化硅膜、背面多层组合钝化膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池表面多层钝化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1，提供太阳能电池原始硅片，对原始硅片进行镀膜前的预处理；步骤S2，对硅片正面镀双层氮化硅膜；步骤S3，对硅片背面镀多层组合钝化膜，多层组合钝化膜为氧化硅+氧化铝、氧化铝+氧化硅或者氧化硅+氧化铝+氧化硅的方式；步骤S4，对步骤S３中的硅片退火处理，然后在硅片背面镀第二介质膜；步骤S5，对硅片背面进行激光消融开窗；步骤S6，对硅片正背面进行丝网印刷金属化处理，获得电池片。2.根据权利要求1所述的太阳能电池表面多层钝化方法，其特征在于：步骤S2进一步包括：在管式PECVD内对硅片的正面镀两层氮化硅膜，总厚度控制在78
±
10nm范围内，总折射率控制在2.12
±
0.05范围内；其中第一层氮化硅厚度为15～25nm，折射率为2.25～2.45；第二层氮化硅厚度为40～60nm，折射率为1.85～2.05。3.根据权利要求1所述的太阳能电池表面多层钝化方法，其特征在于：步骤S3进一步包括：镀多层组合钝化的方法对应的采用臭氧前氧化制备氧化硅然后通过TMA和臭氧制备氧化铝，或者通过TMA和臭氧制备氧化铝然后利用臭氧后氧化制备氧化硅，或者采用臭氧前氧化制备氧化硅然后通过TMA和臭氧制备氧化铝再通过利用臭氧后氧化制备氧化硅。4.根据权利要求1所述的太阳能电池表面多层钝化方法，其特征在于：步骤S3进一步包括：采用臭氧氧化制备氧化硅的温度控制在150～350℃，氧化时间为5～1200s，折射率控制在1.45～1.65，厚度控制在2～15nm。5.根据权利要求1所述的太阳能电池表面多层钝化方法，其特征在于：步骤S3进一步包括：参与镀氧化铝膜的反应气体包括TMA、臭氧以及辅助气体；通过调节TMA和臭...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆敏，初仁龙，何乃文，黄昭凯，汪松柏，
申请(专利权)人：无锡松煜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：