CN102306680B - 晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺 - Google Patents
晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102306680B CN102306680B CN2011102415956A CN201110241595A CN102306680B CN 102306680 B CN102306680 B CN 102306680B CN 2011102415956 A CN2011102415956 A CN 2011102415956A CN 201110241595 A CN201110241595 A CN 201110241595A CN 102306680 B CN102306680 B CN 102306680B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- silane
- silicon
- seconds
- attached
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 title abstract 4
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 33
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 9
- BOXDGARPTQEUBR-UHFFFAOYSA-N azane silane Chemical compound N.[SiH4] BOXDGARPTQEUBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 4
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
<b/>一种晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺，包括化学清洗及表面织构、扩散、周边刻蚀、沉积减反射膜、丝网印刷电极和烧结几个步骤，其特征是：所述沉积减反射膜步骤具有三步工序，1、表面氢钝化，工艺时间为180秒；2、制作附氮膜：同时通入氨气硅烷，所述制作附氮膜时硅烷氨气比为1：10，形成25-28纳米附氮的氮化硅薄膜，工艺时间为400秒；3、制作附硅膜：同时通入氨气硅烷，所述通入氨气硅烷时，硅烷氨气比为1：5，形成55-58纳米附硅的氮化硅膜，工艺时间为500秒；PECVD采用管式，射频发生器采用脉冲方式，频率为40KHz，温度为400-460℃，压强为160Pa-200Pa。
Description
技术领域
本发明属于晶体硅太阳能电池领域，涉及一种晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺。
背景技术
抛光硅表面的反射率约为35%，为了减少表面反射,提高电池的转换效率，需要沉积一层氮化硅减反射膜。现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜，PECVD即等离子增强型化学气相沉积，它的技术原理是利用低温等离子体作能量源，硅片置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使硅片升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体SiH4和NH3，气体经系列化学反应和等离子体反应后，在硅片表面形成固态薄膜，即氮化硅薄膜。一般情况下，使用这种PECVD的方法沉积的薄膜厚度在80nm左右，这种厚度的薄膜具有光学功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为减少，电池的短路电流和输出就有很大增加，效率也有相当的提高。
其主要的工艺流程为：
1、化学清洗及表面织构（制绒）：通过化学反应使原始硅片表面形成陷光结构以增强光的吸收。
2、扩散：这是太阳能电池制造过程的核心步骤之一，PN结是晶体硅太阳能电池片的心脏。扩散的浓度，深度以及均匀性直接影响电池的电性能。
3、周边刻蚀：该步骤主要去掉扩散时在硅片边缘形成的PN结两端短路的导电层。
4、沉积减反射膜：目前光伏行业减反射膜的制备基本上都是采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）（管式或者平板式）的方式在硅片表面沉积氮化硅薄膜。温度控制在360-420℃，腔体压强在120-180Pa。常规工艺分两步完成，
第一步：腔体通入氨气电离完成表面氢钝化，时间在120秒左右；
第二步：制作氮化硅膜。硅烷氨气比例在1：7到1：10之间，形成80纳米的减反射薄膜。工艺时间在900-1200秒。
5、丝网印刷电极：这是一种被广泛采用的，成本低廉，可以用于大规模工业生产的方法，原理和在纸张上印刷文字相同，由于目前硅片原料越来越薄（200μm左右），手工操作已不再适用，出现了各式各样的自动印刷设备，目标也很清楚：在提高印刷质量的同时将碎片控制在可接受的范围。
6、烧结：这是使印刷的电极与硅片之间形成合金的过程，具体参数取决于扩散时PN结的形成情况和PECVD沉积的氮化硅膜的情况。
现有技术存在如下问题：减反射膜反射率偏高，膜厚均匀性较差，造成与后道烧结工艺匹配性差，致使电池片光电转换效率相对偏低。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明旨在提供一种晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺，按照该工艺获得的产品具有减反射膜反射率低、光电转换效率高的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：这种晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺，包括化学清洗及表面织构、扩散、周边刻蚀、沉积减反射膜、丝网印刷电极和烧结几个步骤，其特征是：所述沉积减反射膜步骤具有三步工序，1、表面氢钝化，工艺时间为180秒；2、制作附氮膜：同时通入氨气硅烷，所述制作附氮膜时硅烷氨气比为1：10，形成25-28纳米附氮的氮化硅薄膜，工艺时间为400秒；3、制作附硅膜：同时通入氨气硅烷，所述通入氨气硅烷时，硅烷氨气比为1：5，形成55-58纳米附硅的氮化硅膜，工艺时间为500秒；PECVD采用管式，射频发生器采用脉冲方式，频率为40KHz，温度为400-460℃，压强为160Pa-200Pa。
有益效果：本发明工艺与常规工艺比较，常规工艺在腔体通入氨气电离完成表面氢钝化以后，一次性通入硅烷氨气形成80纳米的减反射薄膜。而本发明工艺是在腔体通入氨气电离完成表面氢钝化以后，将常规的制备氮化硅膜的过程分成二步，先是形成25-28纳米附氮的氮化硅薄膜，再二次形成55-58纳米附硅的氮化硅膜，总氮化硅膜厚达到常规工艺的80纳米。这种改变具有如下优点：即：同波段的光照射到两类工艺的产品表面后，大部分会折射透过表面氮化硅层而被硅片吸收，只有小部分光被表面氮化硅膜反射出去，同时还有小部分的光将被硅片反射，两处反射存在光程差，而制备氮化硅膜层的主要目的是减少照射光的反射，使此两处的反射光的光程差为半波差，因此，本发明工艺能够比较稳定的控制两处的反射光的光程差接近半波差，实际测定的产品反射率较常规工艺下降1%，从而间接提高了0.2%的光电转换效率。
以下为一对比试验：通过测量膜厚和折射率，做成电池测量转换效率Eff，从而评定膜的特性。选择同一厂家同一晶体编号的硅片，在其他工艺条件保持相对一致的情况下，新工艺在均匀性和致密性，以及最后成品的电性能有大幅提升。以下是试验数据，选取炉中不同位置的3片硅片测量氮化硅膜的折射率和膜厚。
表格一：新工艺
| 编 号 | 位置1 （折射率/膜厚） | 位置1 （折射率/膜厚） | 位置1 （折射率/膜厚） | 位置1 （折射率/膜厚） | 位置1 （折射率/膜厚） | 不均匀度 | 光电转换效率 |
| 1 | 2.01/76 | 2.01/77 | 2.03/79 | 2.02/77 | 2.00/80 | 0.7%/2.5% | 18.32% |
| 2 | 2.00/78 | 2.03/79 | 2.04/80 | 2.02/76 | 2.01/77 | 1.0%/2.5% | 18.27% |
| 3 | 1.99/75 | 2.02/78 | 2.03/77 | 2.02/79 | 2.04/81 | 1.2%/3.8% | 18.02% |
| 平均值 | 0.96%/2.9% | 18.20% |
表格二：常规工艺
| 编 号 | 位置1 （折射率/膜厚） | 位置1 （折射率/膜厚） | 位置1 （折射率/膜厚） | 位置1 （折射率/膜厚） | 位置1 （折射率/膜厚） | 不均匀度 | 光电转换效率 |
| 1 | 2.01/73 | 2.02/77 | 2.06/78 | 2.07/82 | 2.03/80 | 1.5%/5.8% | 17.88% |
| 2 | 1.99/78 | 2.03/77 | 2.06/83 | 2.02/79 | 2.01/76 | 1.73%/4.4% | 18.03% |
| 3 | 2.01/72 | 2.04/76 | 2.07/75 | 2.09/78 | 2.05/80 | 1.9%/5.2% | 17.92% |
| 平均值 | 1.71%/5.1% | 17.94% |
从上表可以看出，新工艺的膜厚及折射率的均匀性提高了很多，平均光电转换效率升高了0.26%。可见，新的工艺对于改善氮化硅膜的特性，提升工艺水平起到了很好的帮助。
下面通过实施例对本发明作进一步描述。
【具体实施方式】
实施例一：其主要工艺流程如下：
1、化学清洗及表面织构（制绒）：通过化学反应使原始硅片表面形成陷光结构以增强光的吸收。
2、扩散：这是太阳能电池制造过程的核心步骤之一，PN结是晶体硅太阳能电池片的心脏。扩散的浓度，深度以及均匀性直接影响电池的电性能。
3、周边刻蚀：该步骤主要去掉扩散时在硅片边缘形成的PN结两端短路的导电层。
4、沉积减反射膜：具有三步工序：
(1)、表面氢钝化，工艺时间为180秒；
(2)、制作附氮膜：同时通入氨气硅烷，硅烷氨气比设定为1：10，工艺时间为400秒，测量膜厚值为27纳米；
(3)、制作附硅膜：同时通入氨气硅烷，硅烷氨气比设定为1：5，工艺时间为500秒，测量膜厚值为56纳米；
PECVD采用深圳市捷佳伟创管式，射频发生器采用脉冲方式，频率为40KHz，温度为420℃，压强为200Pa。
5、丝网印刷电极：这是一种被广泛采用的，成本低廉，可以用于大规模工业生产的方法，原理和在纸张上印刷文字相同，由于目前硅片原料越来越薄（200μm左右），手工操作已不再使适用，出现了各式各样的自动印刷设备，目标也很清楚：在提高印刷质量的同时将碎片控制在可接受的范围；
6、烧结：这是使印刷的电极与硅片之间形成合金的过程，具体参数取决于扩散时PN结的形成情况和PECVD沉积的氮化硅膜的情况。
本实施例投入数量：500片。结果：平均膜厚78nm，平均折射率2.03，整体膜厚波动范围±2.6%以内，整体折射率波动范围±0.89%以内，平均转换效率18.19%。
Claims (1)
1.一种晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺，包括化学清洗及表面织构、扩散、周边刻蚀、沉积减反射膜、丝网印刷电极和烧结几个步骤，其特征是：所述沉积减反射膜步骤具有三步工序，1、表面氢钝化，工艺时间为180秒；2、制作附氮膜：同时通入氨气硅烷，所述制作附氮膜时硅烷氨气比为1：10，形成25-28纳米附氮的氮化硅薄膜，工艺时间为400秒；3、制作附硅膜：同时通入氨气硅烷，所述通入氨气硅烷时，硅烷氨气比为1：5，形成55-58纳米附硅的氮化硅膜，工艺时间为500秒；PECVD采用管式，射频发生器采用脉冲方式，频率为40KHz，温度为400-460℃，压强为160Pa-200Pa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011102415956A CN102306680B (zh) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | 晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011102415956A CN102306680B (zh) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | 晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102306680A CN102306680A (zh) | 2012-01-04 |
| CN102306680B true CN102306680B (zh) | 2013-04-17 |
Family
ID=45380512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011102415956A Expired - Fee Related CN102306680B (zh) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | 晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102306680B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107017317B (zh) * | 2017-06-06 | 2019-01-29 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| CN108987490B (zh) * | 2018-07-18 | 2020-04-14 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 太阳能电池湿法刻蚀氧化后表层清洁的处理方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPP699798A0 (en) * | 1998-11-06 | 1998-12-03 | Pacific Solar Pty Limited | Thin films with light trapping |
| KR20080100057A (ko) * | 2007-05-11 | 2008-11-14 | 주성엔지니어링(주) | 결정질 실리콘 태양전지의 제조방법과 그 제조장치 및시스템 |
| CN101431122B (zh) * | 2008-12-05 | 2010-08-11 | 何旭梅 | 太阳电池减反射膜生产工艺 |
| CN101707225B (zh) * | 2009-07-29 | 2012-05-09 | 湖南红太阳新能源科技有限公司 | 改善单晶硅太阳能电池减反射膜特性的方法 |
| CN101969075B (zh) * | 2010-08-10 | 2012-05-09 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜及其制备方法 |
-
2011
- 2011-08-23 CN CN2011102415956A patent/CN102306680B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102306680A (zh) | 2012-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111192935B (zh) | 一种管式perc太阳能电池背钝化结构及其制备方法 | |
| CN102903764A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池三层氮化硅减反射膜及其制备方法 | |
| CN104241403A (zh) | 一种晶硅电池多层钝化减反膜及其制作方法 | |
| CN104409565A (zh) | 一种太阳能电池及其制作方法 | |
| CN101431121A (zh) | 一种太阳能电池的双层减反射膜加工方法 | |
| CN104900722A (zh) | 一种具有三层减反射膜的晶体硅太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102199760A (zh) | 一种双层氮化硅减反膜的制作方法 | |
| CN102222733A (zh) | 双层氮化硅减反射膜制备方法 | |
| CN103579379B (zh) | 晶硅太阳能电池及其制作方法 | |
| CN112563370A (zh) | 单晶perc晶硅电池背钝化制备工艺及perc太阳能电池 | |
| CN112838143A (zh) | 一种perc电池中氧化铝膜的沉积方法 | |
| CN107154437A (zh) | 太阳能电池减反射膜的制备方法 | |
| CN110106493B (zh) | 利用管式pecvd设备制备背面钝化膜的方法 | |
| CN101820019B (zh) | 制造薄膜太阳能电池的硅基薄膜沉积方法 | |
| CN106328723B (zh) | 抗pid电池片的制备方法及光伏组件 | |
| CN102903785A (zh) | 一种采用增氢钝化提高太阳能电池片转换效率的方法 | |
| CN102306680B (zh) | 晶体硅太阳能电池片减反射膜制备工艺 | |
| CN101707225B (zh) | 改善单晶硅太阳能电池减反射膜特性的方法 | |
| CN102260857B (zh) | 一种晶硅表面镀膜及其制备方法 | |
| CN101845620A (zh) | 脉冲加热多匣式化学气相沉积p-i-n镀膜装置 | |
| CN114944441A (zh) | 一种全黑晶硅太阳能电池及其制备方法与光伏组件 | |
| CN103337525A (zh) | 抗pid效应的太阳能电池片及其制造方法 | |
| CN103035777A (zh) | 一种改良的多晶硅太阳电池三层SiN减反膜的制备方法 | |
| CN103606599A (zh) | 一种高折射率氮化硅减反射膜的制作方法 | |
| CN102097534A (zh) | 同时形成晶体硅太阳能电池pn结和氮化硅减反射膜的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130417 Termination date: 20150823 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |