专利名称：沉积氮化硅膜的方法、晶硅太阳能电池及其制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及ー种沉积氮化硅膜的方法、晶硅太阳能电池及其制作方法。
背景技术：
晶硅太阳能电池已经被大規模应用到各个领域，其良好的稳定性和成熟的エ艺流程是其大規模应用的基础。晶硅太阳能电池的生产エ艺流程如图I所示，首先对硅片进行清洗，通过化学清洗达到对硅片表面的结构化处理；其次将清洗后的硅片进行扩散处理，硅片经硼扩散エ艺形成P_n结；之后对形成p-n结的硅片进行周边刻蚀エ艺，以去掉在扩散エ艺中硅片边缘所形成的导电层；然后经过化学清洗エ艺，以除去在扩散过程中在硅片表面形成的玻璃层；接着经PECVD (等离子体增强化学气相沉积法)エ艺沉积减反射膜一氮化硅膜；最后再依次经丝网印刷工艺、烧结エ艺等制作得到符合要求的晶硅太阳能电池。·其中的氮化硅膜主要采用平板式PECVD和管式PECVD进行沉积，在エ艺腔中，SiH4和NH3在高频微波源作用下热运动加剧，相互碰撞使分子电离，电离形成的离子反应形成SiNx，其中
3Si H4> SiH； + SiH;■+SiH1 ■ +6H
2NH3 撕* > NH;+NH2- +3H+总反应式为3SiH4+4NH3等离作 >Si3N4+12H2o相对管式PECVD，平板式PECVD有着均匀性好和产量高的特点，因此平板式PECVD设备被广泛应用。目前平板式PECVD的エ艺腔室一般包含有4条、6条或8条路气路，每ー个气路分别接着流量计，从而分别进行每路气体的流量控制。生产中，通常设定前半部分的气路采用ー个流量设置其中SiH4和NH3的体积比为1:1. 7 1:3，后半部分的气路采用ー个流量设置其中SiH4和NH3的体积比为1:2. 5 1:4，流量不同，形成的SiNx也不同，从而得到双层氮化娃膜。目前，随着太阳能产量的増加，需要提高PECVD设备的带速，使其沉积氮化硅膜的速度更快，然而随着沉积速度的増加氮化硅膜质量将有所下降，从而影响着太阳电池的转换效率。因此，在提高产量的背景下，如何保证在高带速下沉积出高质量的氮化硅膜成为了エ艺人员急需解决的问题。
发明内容
本发明g在提供一种沉积氮化硅膜的方法、晶硅太阳能电池及其制作方法，从而实现了高带速下得到高质量的氮化硅膜的效果。为了实现上述目的，根据本发明的ー个方面，提供了一种沉积氮化硅膜的方法，方法采用平板式PECVD沉积氮化硅膜，平板式PECVD的带速为18(T200cm/min，平板式PECVD的腔室包括2n条气路，n为l〈n〈5的整数，硅片依次通过平板式PECVD的腔室的2n条气路后沉积形成氮化硅膜，上述2n条气路中，前(n-1)条气路中每条气路的反应气体流量为Q1且反应气体中各气体组分的体积比为a ;后(n+1)条气路中每条气路的反应气体流量为Q2且反应气体中各气体组分的体积比为b，Q1和Q2不相等，a和b不相等。进ー步地，上述反应气体中的气体组分为SiH4和NH3，前(n-1)条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比a为I: I. 2 1: 2，且SiH4的流量为18(T250sccm ;后(n+1)条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比b为1:3 1:4，且SiH4的流量为9(Tl30sccm。进ー步地，上述前(n-1)条气路中和后(n+1)条气路中，NH3的流量均为300 450sccmo进ー步地，上述平板式PECVD的腔室包括6条气路。进ー步地，上述平板式PECVD的腔室包括8条气路。·根据本发明另一方面，还提供了一种晶硅太阳能电池的制作方法，包括制绒、扩散、刻蚀、沉积氮化硅膜、丝网印刷电极和烧结，上述制作方法采用上述的方法沉积氮化硅膜。根据本发明又一方面，还提供了一种晶硅太阳能电池，该晶硅太阳能电池采用上述的制作方法制作而成。进ー步地，上述晶硅太阳能电池中氮化硅膜未两层，位于内层的氮化硅膜的厚度为25 40nm，位于外层的氮化硅膜的厚度为45飞Onm。本发明采用平板式PECVD在高带速下沉积氮化硅膜，提高了氮化硅膜的沉积效率，増加了太阳能电池的产率；同时，通过改变目前反应气的流量控制方法使前(n-1)条气路中反应气体总流量相同,且反应气体中各气体组分的体积比也相同,后(n+1)条气路中反应气体总流量相同但与前(n-1)条气路不同，且反应气体中各气体组分的体积比也相同但与前(n-1)条气路不同，得到的两层氮化硅膜的内层膜较薄，从而减小了内层氮化硅膜的吸光系数，外层的氮化硅膜较厚，改善了氮化硅膜的减反射作用。采用上述方法沉积氮化硅膜，不需要对设备作任何改进，也不需要对流量之外的參数做任何变动，因此，比较容易实现。
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进ー步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I示出了现有技术中晶硅太阳能电池的制作エ艺流程；以及图2示出了本发明沉积氮化硅膜时硅片通过平板式PECVD腔室的示意图，箭头方向为硅片的运动方向。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将參考附图并结合实施例来详细说明本发明。如图2所示，在本发明ー种典型的实施方式中，提供了一种沉积氮化硅膜的方法，该方法采用平板式PECVD沉积氮化硅膜，平板式PECVD的带速为18(T200cm/min，平板式PECVD的腔室包括2n条气路，n为l〈n〈5的整数，硅片依次通过平板式PECVD的腔室的2n条气路后沉积形成氮化硅膜，2n条气路中前(n-1)条气路中每条气路的反应气体流量为Q1且反应气体中各气体组分的体积比为a ;后(n+1)条气路中每条气路的反应气体流量为Q2且反应气体中各气体组分的体积比为b，Q1和Q2不相等，a和b不相等。本发明采用平板式PECVD在高带速下沉积氮化硅膜，提高了氮化硅膜的沉积效率，増加了太阳能电池的产率；同时，通过改变目前反应气的流量控制方法使前(n-1)条气路中反应气体总流量相同，且反应气体中各气体组分的体积比也相同，从而在硅片通过前(n-1)条气路时沉积形成内层的氮化硅膜；后(n+1)条气路中反应气体总流量相同但与前(n-1)条气路不同，且反应气体中各气体组分的体积比也相同但与前(n-1)条气路不同，从而在硅片通过后(n+1)条气路时形成外层的氮化硅膜，其中内层的氮化硅膜较薄，从而降低了内层氮化硅膜的吸光系数，外层的氮化硅膜较厚，改善了氮化硅膜的减反射作用。采用上述方法沉积氮化硅膜，不需要对设备作任何改进，也不需要对流量之外的參数做任何变动，因此，比较容易实现。在本发明ー种优选的实施例中，反应气体中的气体组分为SiH4和NH3,上述平板式·PECVD腔室的前(n-1)条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比a为I: I. 2 1: 2，且SiH4的流量为18(T250sccm ;后(n+1)条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比b为1:3 1:4，且SiH4的流量为90 130sccm。上述实施例的前(n-1)条气路形成的氮化硅膜中硅含量较高，从而有利于提高氮化硅膜的钝化作用，后(n+1)条气路形成的氮化硅膜硅含量较少，避免了因表层消光系数增大使该层膜对光的吸收，并且保持较好的减反射效果。当前(n-1)条气路中SiH4的流量为18(T250sccm，且后(n+1)条气路中SiH4的流量为90 130sccm时，优选前(n-1)条气路中和所述后(n+1)条气路中，NH3的流量均为30(T450sccm。当NH3的流量均为30(T450sccm时，前(n_l)条气路中和后(n+1)条气路中NH3的流量可以相同也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需要设定NH3的流量，以得到性能更符合实际需要的氮化硅膜。适用于本发明的沉积氮化硅膜的平板式PECVD的腔室包括6条气路。前2条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为I: I. 2^1: 2，且SiH4的流量为18(T250sccm ;后4条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:3 1:4，且SiH4的流量为9(Tl30sccm。适用于本发明的沉积氮化硅膜的平板式PECVD的腔室包括8条气路。前3条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:1. 2 1:2，且SiH4的流量为180^250sccm ;后5条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:3 1:4，且SiH4的流量为9(Tl30sccm。在本发明另ー种典型的实施方式中，还提供了ー种晶硅太阳能电池的制作方法，包括制绒、扩散、刻蚀、沉积氮化硅膜、丝网印刷电极和烧结，该制作方法采用本发明的方法沉积氮化硅膜。制作晶硅太阳能电池的过程中，采用本发明的方法沉积氮化硅膜，エ艺简单同时不会对太阳能电池的整个制作方法中的其他步骤产生影响，适于广泛应用；同时得到的晶硅太阳能电池也具有较好的电性能。在本发明又ー种典型的实施方式中，还提供了一种晶硅太阳能电池，上述晶硅太阳能电池采用本发明的制作方法制作而成。采用本发明的制作方法的得到的晶硅太阳能电池具有高质量的氮化硅膜，从而使晶硅太阳能电池的开路电压、短路电流、填充因子和光电转换效率都有所改善。当晶硅太阳能电池中氮化硅膜为两层，位于内层的氮化硅膜的厚度为25 40nm，位于外层的氮化娃膜的厚度为45 60nm时,氮化娃膜的光电转换效率更好。以下将结合实施例和对比例，进ー步说明本发明的有益效果。实施例I将经过制绒、扩散、刻蚀的硅片采用平板式PECVD设备沉积氮化硅膜，设定带速为180cm/min,腔室温度为340°C，所采用的平板式PECVD设备的腔室具有8个气路，控制前3条气路的SiH4和NH3的体积比为1:1. 2，SiH4的流量为180SCCm ;后5条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:3，且SiH4的流量为90SCCm ;然后将沉积由氮化硅膜的硅片再经过丝网印刷电极和烧结エ艺形成实施例I的太阳能电池。
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实施例2将经过制绒、扩散、刻蚀的硅片采用平板式PECVD设备沉积氮化硅膜，设定带速为190cm/min,腔室温度为340°C，所采用的平板式PECVD设备的腔室具有8个气路，控制前3条气路的SiH4和NH3的体积比为1:1. 5，SiH4的流量为200SCCm ;后5条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:3. 5，且SiH4的流量为IIOsccm ;然后将沉积由氮化硅膜的硅片再经过丝网印刷电极和烧结エ艺形成实施例2的太阳能电池。实施例3将经过制绒、扩散、刻蚀的硅片采用平板式PECVD设备沉积氮化硅膜，设定带速为200cm/min,腔室温度为340°C，所采用的平板式PECVD设备的腔室具有8个气路，控制前3条气路的SiH4和NH3的体积比为1:1.8, SiH4的流量为230sccm ;后5条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:3. 8，且SiH4的流量为lOOsccm ;然后将沉积由氮化硅膜的硅片再经过丝网印刷电极和烧结エ艺形成实施例3的太阳能电池。实施例4将经过制绒、扩散、刻蚀的硅片采用平板式PECVD设备沉积氮化硅膜，设定带速为200cm/min,腔室温度为340°C，所采用的平板式PECVD设备的腔室具有8个气路，控制前3条气路的SiH4和NH3的体积比为1:2，SiH4的流量为250SCCm ;后5条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:4，且SiH4的流量为130SCCm ;然后将沉积由氮化硅膜的硅片再经过丝网印刷电极和烧结エ艺形成实施例4的太阳能电池。实施例5将经过制绒、扩散、刻蚀的硅片采用平板式PECVD设备沉积氮化硅膜，设定带速为190cm/min,腔室温度为340°C，所采用的平板式PECVD设备的腔室具有8个气路，控制前3条气路的SiH4和NH3的体积比为1:1.2, SiH4的流量为200sccm ;后5条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1: 3，且SiH4的流量为120SCCm ;然后将沉积由氮化硅膜的硅片再经过丝网印刷电极和烧结エ艺形成实施例5的太阳能电池。对比例I将经过制绒、扩散、刻蚀的硅片采用平板式PECVD设备沉积氮化硅膜，设定带速为160cm/min,腔室温度为340°C，所采用的平板式PECVD设备的腔室具有8个气路，控制前4条气路的SiH4和NH3的体积比为1:1. 5，SiH4的流量为200SCCm ;后4条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:3. 5，且SiH4的流量为IIOsccm ;然后将沉积由氮化硅膜的硅片再经过丝网印刷电极和烧结エ艺形成对比例I的太阳能电池。对比例2将经过制绒、扩散、刻蚀的硅片采用平板式PECVD设备沉积氮化硅膜，设定带速为160cm/min,腔室温度为340°C，所采用的平板式PECVD设备的腔室具有8个气路，控制前4条气路的SiH4和NH3的体积比为1:3，SiH4的流量为250SCCm ;后4条气路中，反应气体中SiH4和NH3的体积比为1:2. 2，且SiH4的流量为150sCCm ;然后将沉积由氮化硅膜的硅片再经过丝网印刷电极和烧结エ艺形成对比例2的太阳能电池。对实施例I至5和对比例I至2的太阳能电池进行测试，测试结果见表I。表I
权利要求
1.一种沉积氮化硅膜的方法，其特征在于，所述方法采用平板式PECVD沉积氮化硅膜，所述平板式PECVD的带速为18(T200cm/min，所述平板式PECVD的腔室包括2n条气路，n为l<n<5的整数，硅片依次通过所述平板式PECVD的腔室的2n条气路后沉积形成所述氮化硅膜，所述2n条气路中 前(n-1)条气路中每条气路的反应气体流量为Q1且所述反应气体中各气体组分的体积比为a ； 后(n+1)条气路中每条气路的反应气体流量为Q2且所述反应气体中各气体组分的体积比为b，所述Q1和所述Q2不相等，所述a和所述b不相等。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述反应气体中的气体组分为SiH4和NH3,所述前(n-1)条气路中，所述反应气体中SiH4和NH3的体积比a为I: I. 2 1: 2，且所述SiH4 的流量为 18(T250sccm ； 所述后(n+1)条气路中，所述反应气体中SiH4和NH3的体积比b为1:3 1: 4，且所述SiH4的流量为90 130sccm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述前(n-1)条气路中和所述后(n+1)条气路中，所述NH3的流量均为30(T450sccm。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述平板式PECVD的腔室包括6条气路。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述平板式PECVD的腔室包括8条气路。
6.一种晶硅太阳能电池的制作方法，包括制绒、扩散、刻蚀、沉积氮化硅膜、丝网印刷电极和烧结，其特征在于，所述制作方法采用权利要求I至5中任一项所述的方法沉积氮化娃膜。
7.一种晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池采用权利要求6所述的制作方法制作而成。
8.根据权利要求7所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池中氮化硅膜为两层，位于内层的氮化硅膜的厚度为25 40nm，位于外层的氮化硅膜的厚度为45 60nmo
全文摘要
本发明提供了一种沉积氮化硅膜的方法、晶硅太阳能电池及其制作方法。该沉积氮化硅膜的方法采用平板式PECVD沉积氮化硅膜，平板式PECVD的带速为180~200cm/min，平板式PECVD的腔室包括2n条气路，n为1<n<5的整数，硅片依次通过平板式PECVD的腔室的2n条气路后沉积形成氮化硅膜，前(n-1)条气路中每条气路的反应气体流量为Q1且反应气体中各气体组分的体积比为a；后(n+1)条气路中每条气路的反应气体流量为Q2且反应气体中各气体组分的体积比为b，Q1和Q2不相等，a和b不相等。本发明在高带速下沉积氮化硅膜，通过改变反应气的流量控制方法得到两层氮化硅膜，改善了氮化硅膜的减反射作用。
文档编号H01L21/318GK102789969SQ20121030319
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者张小盼, 李永超, 王涛, 范志东, 解占壹, 赵学玲 申请人:英利能源(中国)有限公司