一种PERC电池背面多层膜结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PERC电池背面多层膜结构及其制备方法，包括由内向外依次设置在硅片背面的第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层及氮化硅层，所述硅片为p型硅，所述第一富氢层通过通入水蒸气并用等离子体增强化学气相沉积的方法得到氢的等离子体。本发明专利技术的一种PERC电池背面多层膜及其制备方法，通过在硅片背面制备第一富氢层以提升电池的体钝化效应，并在第一富氢层之后沉积一层第一氧化硅层，用于减少硅片背面由于等离子体的轰击导致的缺陷密度，增加硅片背面的化学钝化的效果，有利于提高电池开路电压和短路电流，从而实现PERC太阳能电池的转换效率的提升。池的转换效率的提升。池的转换效率的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种PERC电池背面多层膜结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于光伏组件
，具体涉及一种PERC电池背面多层膜结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]一般地，PERC(Passivated Emitterand Rear Cell)太阳能双面电池的钝化主要包括体钝化、场钝化以及化学钝化。传统的电池背面钝化膜的膜层结构为氧化铝层加氮化硅层。在P型硅中之所以用氧化铝作为钝化膜层，是因为氧化铝表面的固定电荷为负电荷，其能够在PERC电池背面形成很好的场钝化效应，从而提升PERC电池的转换效率，但它对于提升电池背面的体钝化和化学钝化的效果不明显。
[0003]通过增强PERC太阳能电池背面的氢钝化有助于提升电池的体钝化效应。例如，现有技术如申请号为CN110767757A，名称为“一种高效PERC电池背面氧化铝膜及其制备方法”的专利技术专利，其公开了先在硅片背面进行PECVD沉积，形成氧化铝层，再通入NH3引入氢源，氢源能够进入氧化铝层以及P型硅表层，在P型硅背面形成高氢介质膜，有助于提升电池的光电转化效率。但在用NH3等离子体在硅片背面制备高氢介质膜的时候，NH3的等离子体会对硅片的表面有轰击作用，导致硅片表面产生很多悬空键，使硅片表面的缺陷密度增加，破坏了原来硅片表面的化学钝化，不利于电池效率的进一步提升。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本专利技术的目的是提供一种改进的PERC电池背面多层膜结构及其制备方法，其能够增强电池的体钝化效应，同时解决在硅片背面利用等离子体引入氢源时导致硅片背面的缺陷密度增加，化学钝化效应被破坏的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0006]一种PERC电池背面多层膜结构，包括由内向外依次设置在硅片背面的第一富氢层(通入水蒸气并用等离子体增强化学气相沉积的方法得到氢的等离子体，这些氢的等离子体沉积在硅片表面形成一层丰富的富氢层，这部分氢一方面可以与硅表面的悬挂健结合，另一部分慢慢进入硅体内，钝化硅体内的缺陷或杂质，起到体钝化的作用)、第一氧化硅层、氧化铝层及氮化硅层，所述硅片为p型硅，所述第一富氢层通过通入水蒸气并用等离子体增强化学气相沉积的方法得到氢的等离子体。
[0007]通过在硅片背面制备第一富氢层提升电池的体钝化效应，并在第一富氢层之后沉积一层第一氧化硅层，氧化硅是一种很好的硅片表面的化学钝化膜，其能够减少硅片背面由于等离子体的轰击作用导致的缺陷密度，进而增加硅片背面的化学钝化的效果，并且还能阻止氢源从硅片背面溢出，进一步实现电池转换效率的提升。
[0008]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述氧化铝层与所述氮化硅层之间设置有第二富氢层。第二富氢层的作用与第一富氢层的作用相同，起到增加硅表面的体钝化的效果。
[0009]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述第二富氢层与所述氮化硅层之间设置有第二氧化硅层和/或氮氧化硅层。在本专利技术的一些实施例中，PERC电池背面多层膜结构由内向外依次包括位于硅片背面的第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层、第二富氢层、第二氧化硅层、氮氧化硅层及氮化硅层；在本专利技术的其他一些实施例中，多层膜结构由内向外还可依次包括位于硅片背面的第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层、第二富氢层、第二氧化硅层及氮化硅层；或依次包括位于硅片背面的第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层、第二富氢层、氮氧化硅层及氮化硅层。其中，第二氧化硅层和氮氧化硅层所起的作用相同，可以有效防止直接叠加氮化硅层所带来的氧化铝层表面固定电荷的降低，导致太阳能电池的转换效率降低的情况。若在氧化铝层之后直接叠加氮化硅层，由于氮化硅的表面固定电荷为正电荷，且正电荷的量较多，直接叠加在氧化铝层表面，会中和掉氧化铝表面的负电荷，从而减弱氧化铝的背面场钝化效果。
[0010]根据本专利技术的一些优选实施方面，制备所述第一富氢层的方法为：将退火后的硅片置入沉积设备中，将腔体温度加热到250
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350℃，抽真空到100
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2000mToor，通入水蒸气，打开射频电源，制备得到第一富氢层。通过通入水蒸气进行等离子体轰击，在硅片背面引入丰富的氢源，增强电池的体钝化效应。第一富氢层的制备是通过专门通入水蒸气制备得到，而非在制备其他膜层时顺便通过加入过量气体得到，能够保证引入足够的氢源。
[0011]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层、第二富氢层、第二氧化硅层、氮氧化硅层及氮化硅层为单层或多层结构。
[0012]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层、第二富氢层、第二氧化硅层、氮氧化硅层均为单层结构，所述氮化硅层为多层结构。在本专利技术的一些实施例中，氮化硅层优选为2层或3层结构。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述第一氧化硅层的厚度范围为1
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2nm，所述氧化铝层的厚度范围为5
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15nm，所述第二氧化硅层的厚度范围为3
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8nm，所述氮氧化硅层的厚度范围为15
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25nm，所述氮化硅层的总厚度范围为50
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80nm。
[0014]本专利技术还提供了一种如上所述的一种PERC电池背面多层膜结构的制备方法，包括如下步骤：将退火后的硅片置入管式PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)的沉积设备中，在硅片的背面由内向外依次制备第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层、第二富氢层、第二氧化硅层和/或氮氧化硅层、氮化硅层。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方面，制备所述第一富氢层的方法为：将退火后的硅片置入管式PECVD设备中，将腔体温度加热到250
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350℃，抽真空到100
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2000mToor(压强单位，为微米汞柱的压强，即毫米汞柱压强的千分之一)，通入水蒸气，打开射频电源，制备得到第一富氢层。所述水蒸气需要通过N2携带进入反应腔体内，所述N2的流量为2
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10slm(standard liter per minute，1slm表示标准状态下，每分钟1升的流量)；所述射频电源的射频功率为10
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15kW，占空比(微波开启与关闭占空比)为8:15
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12:60，运行时间为10
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20s。制备第二富氢层的方法与制备第一富氢层的方法相似：吹扫残余气体，抽真空到100
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2000mToor，将温度升到350
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500℃，等温度稳定后，通入水蒸气，打开射频电源制备氧化铝层表面的第二富氢层。其中，N2的流量、射频功率、占空比及运行时间的条件与制备第一富氢层相同。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：本专利技术的一种PERC电池背面多层膜结构及其制备方法，通过在硅片背面制备第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PERC电池背面多层膜结构，其特征在于，包括由内向外依次设置在硅片背面的第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层及氮化硅层，所述硅片为p型硅，所述第一富氢层通过通入水蒸气并用等离子体增强化学气相沉积的方法得到氢的等离子体。2.根据权利要求1所述的一种PERC电池背面多层膜结构，其特征在于，所述氧化铝层与所述氮化硅层之间设置有第二富氢层。3.根据权利要求2所述的一种PERC电池背面多层膜结构，其特征在于，所述第二富氢层与所述氮化硅层之间设置有第二氧化硅层和/或氮氧化硅层。4.根据权利要求1所述的一种PERC电池背面多层膜结构，其特征在于，制备所述第一富氢层的方法为：将退火后的硅片置入沉积设备中，将腔体温度加热到250
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350℃，抽真空到100
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2000mToor，通入水蒸气，打开射频电源，制备得到第一富氢层。5.根据权利要求3所述的一种PERC电池背面多层膜结构，其特征在于，所述第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层、第二富氢层、第二氧化硅层、氮氧化硅层及氮化硅层为单层或多层结构。6.根据权利要求5所述的一种PERC电池背面多层膜结构，其特征在于，所述第一富氢层、第一氧化硅层、氧化铝层、第二富氢层、第二氧化硅层、氮氧化硅层均为单层结构，所述氮化硅层为多层结构。7.根据权利要求6所述的一种PERC电池背面多层膜结构，其特征在于，所述第一氧化硅层的厚度范围为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴燕华，沈柔泰，赵福祥，
申请(专利权)人：韩华新能源启东有限公司，
类型：发明
国别省市：