一种氮氧化硅PERC电池背钝化结构、其制备方法及包括其的PERC电池技术

本发明专利技术提供了一种氮氧化硅PERC电池背钝化结构、其制备方法及包括其的PERC电池，所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构包括由PERC电池的背面依次层叠设置的晶硅衬底、氮氧化硅层和氮化硅层。所述的制备方法包括：将放置有电池片的石英舟推入钝化炉内，对电池片进行笑气预处理，随后在电池片背面的晶硅衬底表面依次沉积氮氧化硅层和氮化硅层，得到所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构。本发明专利技术采用氮氧化硅层取代了传统的PERC电池背钝化结构中的氧化铝层，氮氧化硅薄膜内也含有大量氢原子，具备优良的钝化作用，同时氮氧化硅薄膜具有减反性能，从而降低了耗材成本，提高了工艺安全稳定性，同时也保证了较高的产线效率。同时也保证了较高的产线效率。同时也保证了较高的产线效率。

【技术实现步骤摘要】
一种氮氧化硅PERC电池背钝化结构、其制备方法及包括其的PERC电池


[0001]本专利技术属于PERC电池钝化
，涉及一种氮氧化硅PERC电池背钝化结构、其制备方法及包括其的PERC电池。

技术介绍

[0002]随着高效太阳电池研发的不断推进，优质的表面钝化已成为高转换效率太阳电池不可或缺的，近年来，钝化发射区背面电池(PERC)技术得到了广泛关注，PERC即钝化发射极背面接触电池是一种发射极与背面双面钝化的太阳电池。
[0003]PERC电池一般的工艺流程有以下步骤：制绒
→
扩散
→
SE激光
→
氧化
→
刻蚀(去PSG)
→
退火
→
背膜
→
正膜
→
背膜激光开槽
→
丝网印刷
→
烧结
→
光注入或电注入
→
测试分拣。其中镀膜工艺是PERC电池产线工艺中及其重要的一环。电池片在生产过程中，需要在正面镀一层减反膜，降低光的反射，增强光的吸收。在背面镀一层钝化膜，一般钝化膜是通过钝化硅表面的悬挂键来降低表面的复合速率从而起到表面钝化或者体钝化的作用。同时其高折射率可以增强背面的反射率进一步提升电池效率，可以说钝化膜的好坏直接影响到太阳能电池的性能。
[0004]目前行业内背面普遍采用的技术是氧化铝加氮化硅的叠层钝化技术，即通过在电池片背表面沉积一层氧化铝，然后再使用等离子化学气相沉积法PECVD在背面镀一层SiN
x
薄膜，对氧化铝层起保护作用；同时，这层SiN
x
薄膜还能提高少子寿命，增加对长波的反射，对光进行充分利用，增加硅片对长波的吸收，显著提高开路电压和短路电流，极大地提高了电池的转换效率。氧化铝介质膜在与硅或者二氧化硅界面处具有一层高浓度的负电荷，可以增加P型硅中多子浓度，降低少子浓度，从而降低表面速率。
[0005]CN110473921A公开了一种PERC电池背钝化结构及制备方法，包括依次层叠的晶硅衬底、氧化铝层和复合氮化硅层；所述晶硅衬底为单晶或多晶硅片，为p型晶体硅片，厚度为180～200μm；所述氧化铝层为PECVD法沉积；所述复合氮化硅层包括第一氮化硅层、第二氮化硅层和第三氮化硅层；所述第一氮化硅层的厚度不大于第二氮化硅层的厚度，所述第二氮化硅层的厚度不大于第三氮化硅层的厚度。
[0006]CN104201245A公开了一种背钝化PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，硅片背面采用印刷式的背钝化方式，将钝化浆料以点接触的图案到硅片背面。具体步骤如下：(1)硅片去损伤并制绒；(2)磷扩散；(3)去除背面磷硅玻璃实现背面抛光，去除正面磷硅玻璃后进行清洗；(4)正面减反射膜生长；(5)硅片背面采用印刷式的背钝化方式，将钝化浆料以点接触的图案印刷到硅片背面，然后烘干；(6)背面铝浆印刷；(7)正面印刷银栅线，烧结。
[0007]CN111883597A公开了一种PERC电池的复合钝化膜、制备方法及PERC电池，所述该复合钝化膜包括沉积在电池背面的SiO
x
膜、SiO
x
N
y
膜和SiN
x
膜；所述PERC电池的制备方法包括在电池背面制备所述的复合钝化膜，硅片先双面氧化沉积SiO
x
膜，再在背面SiO
x
膜上依次沉积SiO
x
N
y
膜和SiN
x
膜。
[0008]但传统的制备方法中，氧化铝的使用也伴随着许多问题，例如氧化铝本身的不稳定性，沉积速率慢，良率较低，均匀性难以稳定把控等，同时沉积氧化铝工艺中常常使用三甲基铝作为特气，耗材成本很高，且该气体易燃易爆炸，存在不稳定的安全隐患。而且氧化铝本身的折射率较低，通常需要叠加多层氮化硅结构，对膜的均匀性提供了更高的要求。

技术实现思路

[0009]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种氮氧化硅PERC电池背钝化结构、其制备方法及包括其的PERC电池，采用氮氧化硅层取代了传统的PERC电池背钝化结构中的氧化铝层，氮氧化硅薄膜内含有大量氢原子，具备优良的钝化作用，同时其折射率可以在一定范围(1.45～2.3)内变化，使得氮氧化硅薄膜具有减反性能，从而降低了耗材成本，提高了工艺安全稳定性，同时也保证了较高的产线效率。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供了一种氮氧化硅PERC电池背钝化结构，所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构包括依次层叠设置的晶硅衬底、氮氧化硅层和氮化硅层。
[0012]本专利技术采用氮氧化硅层取代了传统的PERC电池背钝化结构中的氧化铝层，氮氧化硅薄膜内也含有大量氢原子，具备优良的钝化作用，同时其折射率可以在一定范围(1.45～2.3)内变化，使得氮氧化硅薄膜具有减反性能，从而降低了耗材成本，提高了工艺安全稳定性，同时也保证了较高的产线效率。
[0013]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的晶硅衬底为单晶硅衬底。
[0014]优选地，所述的氮氧化硅层的厚度为70～90nm，例如可以是70nm、72nm、74nm、76nm、78nm、80nm、82nm、84nm、86nm、88nm或90nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述的氮化硅层的厚度为60～80nm，例如可以是60nm、62nm、64nm、66nm、68nm、70nm、72nm、74nm、76nm、78nm或80nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种第一方面所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构的制备方法，所述的制备方法包括：
[0017]将放置有电池片的石英舟推入钝化炉内，对电池片进行笑气预处理，随后在电池片背面的晶硅衬底表面依次沉积氮氧化硅层和氮化硅层，得到所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构。
[0018]本专利技术调整了氮氧化硅层的沉积工艺，使得沉积形成的氮氧化硅层的均匀性更好，同时在沉积氮氧化硅层前增加了笑气预处理，提升了生成的氮氧化硅层与硅基体的结合性，从而进一步提升了PERC电池的钝化性能。
[0019]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的钝化炉内部由炉口至炉尾依次分为第一温区、第二温区、第三温区和第四温区。
[0020]优选地，所述的第一温区的温度为480～500℃，例如可以是480℃、482℃、484℃、486℃、488℃、490℃、492℃、494℃、496℃、498℃或500℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述的第二温区和第三温区的温度为450～470℃，例如可以是450℃、452
℃、454℃、456℃、458℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮氧化硅PERC电池背钝化结构，其特征在于，所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构包括由PERC电池的背面依次层叠设置的晶硅衬底、氮氧化硅层和氮化硅层。2.根据权利要求1所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构，其特征在于，所述的晶硅衬底为单晶硅衬底；优选地，所述的氮氧化硅层的厚度为70～90nm；优选地，所述的氮化硅层的厚度为60～80nm。3.一种权利要求1或2所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：将放置有电池片的石英舟推入钝化炉内，对电池片进行笑气预处理，随后在电池片背面的晶硅衬底表面依次沉积氮氧化硅层和氮化硅层，得到所述的氮氧化硅PERC电池背钝化结构。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的钝化炉内部由炉口至炉尾依次分为第一温区、第二温区、第三温区和第四温区；优选地，所述的第一温区的温度为480～500℃；优选地，所述的第二温区和第三温区的温度为450～470℃；优选地，所述的第四温区的温度为420～440℃；优选地，所述的钝化炉底部设置有加热装置。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，放置有电池片的石英舟在推入钝化炉的过程中，向钝化炉内持续通入保护气并维持钝化炉内的压力；优选地，所述的保护气包括氮气；优选地，所述的保护气的体积流量为4000～6000sccm；优选地，所述的钝化炉内的压力维持在8000～12000Pa；优选地，石英舟推入钝化炉后静置680～720s，待钝化炉内的各温区温度稳定。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的笑气预处理过程包括：向钝化炉内通入N2O；优选地，所述的N2O的体积流量为4000～6000sccm；优选地，所述的笑气预处理过程的压力为1500～1900Pa；优选地，所述的笑气预处理的时间为10～30s。7.根据权利要求3
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的氮氧化硅层的沉积过程包括：向钝化炉内通入SiH4、NH3和N2O，采用等离子体增强化学的气相沉积法在...

【专利技术属性】
技术研发人员：任海亮，方超炎，何悦，任勇，陈德爽，
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：