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CN105449042A - 钝化发射极背表面电池的制备方法 - Google Patents

钝化发射极背表面电池的制备方法 Download PDF

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CN105449042A
CN105449042A CN201511016517.0A CN201511016517A CN105449042A CN 105449042 A CN105449042 A CN 105449042A CN 201511016517 A CN201511016517 A CN 201511016517A CN 105449042 A CN105449042 A CN 105449042A
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China
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coated
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孙海杰
蒋方丹
金浩
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Zhejiang Jinko Solar Co Ltd
Jinko Solar Co Ltd
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Zhejiang Jinko Solar Co Ltd
Jinko Solar Co Ltd
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    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/129—Passivating
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

本发明提供了一种钝化发射极背表面电池的制备方法，包括：首先在刻蚀处理后的多晶硅片背面镀氧化铝膜，得到镀有氧化铝膜的多晶硅片；然后将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火，并在该退火环境下镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片；最后将镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面镀氮化硅膜和印刷，得到钝化发射极背表面电池；本发明提供的方法，通过将镀有氧化铝膜的多晶硅片的退火与镀氮化硅膜在同一体系中进行，不仅节约了反应PERC电池的制备成本，而且还意外的发现本发明得到的PERC电池的少子寿命显著提高，且电池的电学性能也有提高。

Description

钝化发射极背表面电池的制备方法
技术领域
本发明太阳能电池领域，尤其涉及一种钝化发射极背表面电池的制备方法。
背景技术
PERC电池(PassivatedEmitterandRearCell)，即钝化发射极背表面电池，是一种能够很好解决薄片化带来的量子效率降低以及背面复合增高问题的技术途径。相比传统工艺生产的太阳能电池片，PERC电池背面以一层或叠层钝化薄膜取代丝网印刷ALBSF，之后在背面钝化薄膜上进行激光开槽，在开槽后的钝化薄膜上印刷背电场，通过开槽位置使金属与硅形成欧姆接触导出电流，其余工艺与传统太阳能电池工艺基本相同。
目前，工业上制备PERC电池的工艺为：将通过PERC工艺制绒、扩散以及刻蚀处理后p型多晶硅硅片经过ALD(单原子层沉积)制备氧化铝膜层，膜厚在5-10nm；然后利用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)进行退火，然后再制备背面SiNx膜层，膜厚控制在120-150nm；再利用PECVD制备正面SiNx减反膜，膜厚控制在75-95nm；最后通过激光的方式在背面开槽后烧结形成铝硅合金局部接触；最终制备成PERC电池。但是，该制备工艺制备的太阳能电池过程繁琐。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供了一种钝化发射极背表面电池的制备方法，本发明提供的制备方法简单，且制备得到的PERC电池性能好。
本发明提供了一种钝化发射极背表面电池的制备方法，包括：
1)在刻蚀处理后的多晶硅片背面镀氧化铝膜，得到镀有氧化铝膜的多晶硅片；
2)将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火，并在该退火环境下镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片；
3)将镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面镀氮化硅膜、背面激光开槽和印刷，得到钝化发射极背表面电池。
优选的，所述步骤1)中镀氧化铝膜的方法为采用单原子沉积法镀氧化铝膜。
优选的，所述步骤2)具体为：
首先将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火3～8min，然后再在该退火环境下同时进行退火和镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片。
优选的，所述步骤2)中退火的温度为350～600℃。
优选的，所述步骤2)中退火时的氮气流量为8000～10000sccm。
优选的，所述步骤2)中镀氮化硅膜的方法为采用等离子体增强化学气相沉积法镀氮化硅膜。
优选的，所述步骤2)中镀氮化硅膜时的SiH4的流量为600～750sccm。
优选的，所述步骤2)中镀氮化硅膜时的NH3的流量为6500～7500sccm。
优选的，所述步骤2)中镀氮化硅膜时的体系压力为1500～1700mTorr。
优选的，所述步骤2)中镀氮化硅膜时的功率为6500～7500W。
与现有技术相比，本发明提供了一种钝化发射极背表面电池的制备方法，包括：首先在刻蚀处理后的多晶硅片背面镀氧化铝膜，得到镀有氧化铝膜的多晶硅片；然后将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火，并在该退火环境下镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片；最后将镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面镀氮化硅膜、背面激光开槽和印刷，得到钝化发射极背表面电池；本发明提供的方法，通过将镀有氧化铝膜的多晶硅片的退火与镀氮化硅膜在同一体系中进行，不仅节约了反应PERC电池的制备成本，而且还意外的发现本发明得到的PERC电池的少子寿命显著提高，且电池的电学性能也有提高，实验结果表明，本发明提供的PERC电池的少子寿命均在80以上，且电池的转换效率可提高至19.03％以上。
具体实施方式
本发明提供了一种钝化发射极背表面电池的制备方法，包括：
1)在刻蚀处理后的多晶硅片背面镀氧化铝膜，得到镀有氧化铝膜的多晶硅片；
2)将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火，并在该退火环境下镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片；
3)将镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面镀氮化硅膜、背面激光开槽和印刷，得到钝化发射极背表面电池。
按照本发明，本发明在刻蚀处理后的多晶硅片背面镀氧化铝膜，得到镀有氧化铝膜的多晶硅片；其中，所述镀氧化铝膜的方法优选为采用单原子沉积法(ALD)镀氧化铝膜；本发明对所述氧化铝膜的厚度没有特殊要求，本领域公知的可应用于PERC电池的厚度均可，本发明优选为5～10nm；本发明中，对所述刻蚀处理后的多晶硅片也没有特殊要求，本领域公知的可以用于PERC电池的刻蚀处理后的多晶硅片均可；本发明中，所述刻蚀处理后的多晶硅片是通过将多晶硅片依次经过制绒、扩散和刻蚀处理得到，其中，本发明对制绒、扩散和刻蚀的方法没有特殊要求，本领域公知的制备PERC电池中采用的对多晶硅片采用的制绒、扩散和刻蚀的方法均可；另外，本发明对多晶硅片的种类也没有特殊要求，优选为p型多晶硅片。
按照本发明，本发明将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火，并在该退火环境下镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片；本发明中，所述退火的温度优选为350～600℃，更优选为400～550℃，最优选为450～500℃；所述退火时的氮气流量优选为8000～10000sccm，更优选为8500～9500sccm，更优选为8800～9000sccm；所述步骤2)中镀氮化硅膜的方法为采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)镀氮化硅膜；其中，所述镀氮化硅膜时的SiH4的流量优选为600～750sccm，更优选为650～700sccm；所述镀氮化硅膜时的NH3的流量优选为6500～7500sccm，更优选为镀氮化硅膜时的NH3的流量为6800～7000sccm；所述镀氮化硅膜时的体系压力优选为1500～1700mTorr，更优选为1550～1600mTorr；所述镀的氮化硅膜的厚度优选为130～160nm，更优选为140～150nm；所述得到的氮化硅膜的折射率为2.1～2.6。
本发明中，为了更好的退火以及实现氮化硅膜的涂镀，本发明优选首先将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火180～500s，然后再在该退火环境下同时进行退火和镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片。其中，单独退火的时间优选为300～360S；所述同时进行退火和镀氮化硅膜的时间优选为960～1500min，更优选为1300～1500min。
按照本发明，本发明将镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面镀氮化硅膜、背面激光开槽和印刷，得到钝化发射极背表面电池；其中，本发明对正面镀氮化硅膜的方法没有特殊要求，本领域公知的正面镀氮化硅膜方法均可，本发明对印刷和激光开槽也没有特殊要求，本领域公知的印刷方法均可。
本发明提供的方法，通过将背面镀有氧化铝膜的多晶硅片的退火与镀氮化硅膜在同一操作环境中进行，不仅节约了反应PERC电池的制备成本，而且还意外的发现本发明得到的PERC电池的少子寿命显著提高，且电池的电学性能也有提高；而且，本发明将镀有氧化铝膜的多晶硅片的退火与镀氮化硅膜集成至一起完成，不仅避免了中途降温再升温的过程，进而避免了氧化铝表面沾污的风险。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
156mm×156mm多晶硅片，采用常规PERC工艺制绒、扩散并经过刻蚀去除磷硅玻璃，得到刻蚀后的多晶硅片；
采用ALD技术在多晶硅片背面镀氧化铝膜层，得到镀有氧化铝膜层的多晶硅片；然后将镀有氧化铝膜层的多晶硅片进行退火，其条件如下：退火准备：N2流量8000-10000sccm，温度400-550℃，时间60s；达到退火温度后，在N2流量8000-10000sccm、温度400-550℃下，退火300s；然后在该体系中通过PEVCD法进行背面SiNx工艺，具体为向体系通入SiH4流量600-750sccm，NH3流量6500-7500sccm，并使体系的压力在1500-1700mTorr，功率6500-7500W，镀氮化硅和退火同时进行960-1500s，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片，其中，氮化硅膜厚为130-160nm，折射率2.1-2.6。
将得到的镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面SiNx工艺、激光、丝印，得到PERC电池。
按照国家标准按照GB-6495-86标准对得到的电池进行少子寿命测试，结果见表1，表1为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的少子寿命测试结果。
按照国家标准按照GB-6495-86标准对得到的电池进行电学性能测试，结果见表2，表2为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的电性能测试结果。
实施例2
156mm×156mm多晶硅片，采用常规PERC工艺制绒、扩散并经过刻蚀去除磷硅玻璃，得到刻蚀后的多晶硅片；
采用ALD技术在多晶硅片上镀氧化铝膜层，得到镀有氧化铝膜层的多晶硅片；然后将镀有氧化铝膜层的多晶硅片进行退火，其条件如下：退火准备：N2流量9000-10000sccm，温度450-550℃，时间40s；达到退火温度后，在N2流量8000-10000sccm、温度450-550℃下，退火360s；然后在该体系中通过PEVCD法进行背面SiNx工艺，具体为向体系通入SiH4流量700-750sccm，NH3流量7000-7500sccm，并使体系的压力在1600-1700mTorr，功率7000-7500W，镀氮化硅和退火同时进行1200-1500s，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片，其中，氮化硅膜厚为130-160nm，折射率2.1-2.6。
将得到的镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面SiNx工艺、激光、丝印，得到PERC电池。
按照国家标准按照GB-6495-86标准对得到的电池进行少子寿命测试，结果见表1，表1为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的少子寿命测试结果。
按照国家标准按照GB-6495-86标准对得到的电池进行电学性能测试，结果见表2，表2为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的电性能测试结果。
实施例3
156mm×156mm多晶硅片，采用常规PERC工艺制绒、扩散并经过刻蚀去除磷硅玻璃，得到刻蚀后的多晶硅片；
采用ALD技术在多晶硅片上镀氧化铝膜层，得到镀有氧化铝膜层的多晶硅片；然后将镀有氧化铝膜层的多晶硅片进行退火，其条件如下：退火准备：N2流量9000-10000sccm，温度500-550℃，时间40s；达到退火温度后，在N2流量8000-10000sccm、温度500-550℃下，退火260s；然后在该体系中通过PEVCD法进行背面SiNx工艺，具体为向体系通入SiH4流量700-750sccm，NH3流量7000-7500sccm，并使体系的压力在1600-1700mTorr，功率7000-7500W，镀氮化硅和退火同时进行1300-1500s，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片，其中，氮化硅膜厚为130-160nm，折射率2.1-2.6。
将得到的镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面SiNx工艺、激光、丝印，得到PERC电池。
按照国家标准按照GB-6495-86标准对得到的电池进行少子寿命测试，结果见表1，表1为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的少子寿命测试结果。
按照国家标准按照GB-6495-86标准对得到的电池进行电学性能测试，结果见表2，表2为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的电性能测试结果。
对比例1
156mm×156mm多晶硅片，采用常规PERC工艺制绒、扩散并经过刻蚀去除磷硅玻璃，得到刻蚀后的多晶硅片；
采用ALD技术在多晶硅片上镀氧化铝膜层，得到镀有氧化铝膜层的多晶硅片；然后将镀有氧化铝膜层的多晶硅片进行退火，其条件如下：退火准备：N2流量9000-10000sccm，温度500-550℃，时间40s；达到退火温度后，在N2流量8000-10000sccm、温度500-550℃下，退火480s，得到退火的多晶硅片。
将退火后的多晶硅片通过PEVCD法进行背面SiNx工艺，具体为向体系通入SiH4流量700-750sccm，NH3流量7000-7500sccm，并使体系的压力在1600-1700mTorr，功率7000-7500W，镀膜1300-1500s，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片，其中，氮化硅膜厚为130-160nm，折射率2.1-2.6。
将得到的镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面SiNx工艺、激光、丝印，得到PERC电池。
按照国家标准按照GB-6495-86标准对得到的电池进行少子寿命测试，结果见表1，表1为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的少子寿命测试结果。
表1为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的少子寿命测试结果
按照国家标准按照GB-6495-86标准对得到的电池进行电学性能测试，结果见表2，表2为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的电性能测试结果。
表2为本发明实施例以及对比例制备的PERC电池的电性能测试结果
类型 Uoc Isc Rs Rsh FF NCell
分开 0.6467 9.186 0.00249 69.52 77.51 18.92％
实施例1 0.6490 9.202 0.00239 197.73 77.67 19.06％
实施例2 0.6459 9.213 0.00235 74.16 77.82 19.03％
实施例3 0.6470 9.224 0.00232 56.50 77.60 19.03％
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钝化发射极背表面电池的制备方法，包括：
1)在刻蚀处理后的多晶硅片背面镀氧化铝膜，得到镀有氧化铝膜的多晶硅片；
2)将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火，并在该退火环境下镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片；
3)将镀有氮化硅膜的多晶硅片进行正面镀氮化硅膜、背面激光开槽和印刷，得到钝化发射极背表面电池。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中镀氧化铝膜的方法为采用单原子沉积法镀氧化铝膜。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：
首先将镀有氧化铝膜的多晶硅片退火3～8min，然后再在该退火环境下同时进行退火和镀氮化硅膜，得到镀有氮化硅膜的多晶硅片。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中退火的温度为350～600℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中退火时的氮气流量为8000～10000sccm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中镀氮化硅膜的方法为采用等离子体增强化学气相沉积法镀氮化硅膜。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中镀氮化硅膜时的SiH4的流量为600～750sccm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中镀氮化硅膜时的NH3的流量为6500～7500sccm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中镀氮化硅膜时的体系压力为1500～1700mTorr。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中镀氮化硅膜时的功率为6500～7500W。
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