一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺的制作方法
【专利摘要】一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，该工艺包括如下步骤：提供硅基异质结太阳能电池的生产设备，其包括进片腔和沉积腔，所述沉积腔中设置有对硅片进行热处理的加热器；采用湿法化学清洗方式对所述硅片表面进行清洗和干燥；将所述硅片传输至所述进片腔中,并进行抽真空处理；再将所述硅片从所述进片腔传输至所述沉积腔中,该沉积腔内为真空环境，所述加热器的温度预先设置为高于制备所述硅基薄膜的工艺温度；当所述硅片的表面温度被加热至所述硅基薄膜的工艺温度时，在所述沉积腔中利用化学气相沉积方法制备所述硅基薄膜。本发明能够在保证覆膜质量的同时提高设备产能、节约生产成本。
【专利说明】[0001] 一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺
【技术领域】
[0002] 本发明涉及硅基异质结太阳能电池领域和半导体制造领域，尤其涉及一种能增加 娃基异质结太阳能电池产能的工艺。 技术背景
[0003] 目前常见的制备单面或者双面硅基异质结太阳能电池均需要在硅片上沉积硅系 或者碳系薄膜，例如非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、纳米硅薄膜、氧化硅薄膜、碳化硅薄膜、氮化 硅薄膜等。这些薄膜制备过程均包含以下两个步骤：首先在真空中将硅片加热至工艺温度 (130-350°c )，然后在工艺温度条件下在硅片表面沉积非常薄的膜层（2-20nm)。目前人 们通常采用两种方式完成这种真空条件下的加热过程：一种方式是在沉积腔腔内的直接加 热，即将加热器的温度预先设置为工艺温度来进行加热，其优点是无明显的交叉污染且无 需再额外配置真空加热腔，这样可以节省设备成本，但是该方法成膜的工艺时间长，产能不 高；另一种方式是除沉积腔外再增加一预热腔，先在预热腔中将硅片加热至接近工艺温度， 然后再将硅片传输至沉积腔中进行加热，其优点是成膜的工艺时间较短，但却由于增加预 热腔而提高了设备成本，并且硅片经常进出腔体腔外会增加交叉污染的风险。
[0004] 另一方面，不论是单面或是双面硅基异质结太阳能电池均需要在硅片表面上沉积 出不同类型的非晶硅薄膜，即本征非晶硅、P型非晶硅、N型非晶硅。由于各类型的非晶硅薄 膜的物理结构不同，因此需要在真空环境下将硅片加热至不同的工艺温度进行成膜，对此， 人们通常采用的方法是在不同的沉积腔中提供不同的工艺条件来制备所需的非晶硅薄膜。 这就使得非晶硅薄膜的生产设备必须配置多个沉积腔，同时更因需要在不同沉积腔之间频 繁传输硅片，而导致成本的升高和传输过程硅片碎裂风险的增加。
[0005] 在目前的工业实际生产中，人们为了提高产能，大多会采用增加预热腔的方法进 行加热，同时为了能进一步降低设备成本和节省传输时间，通常会将预热腔与进片腔合二 为一。然而，由于进片腔常暴露于大气中，故在此处加热会使得腔内存在一些残留氧气、水 汽等物质并且这些物质容易在高温时在硅片表面发生反应，影响异质结界面的钝化效果， 从而影响到太阳能电池的效率。另一方面，进片腔与大气连接时，热量也会由外部不断传递 到进片腔中，影响其温度环境，导致加热环境不稳定，影响产品的生产良率并且使得加热部 件容易损坏。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种能增加硅基异质结太阳能电池产能的工 艺，使硅片在沉积腔中直接加热，通过将沉积腔中的加热器温度预先设置为高于所需沉积 薄膜工艺温度的方法，实现了在保证成膜工艺稳定及薄膜质量良好的前提下来节约硅片在 沉积腔中的处理时间，达到提高设备产能、降低生产成本的目的。
[0007] 为此，本发明提供了一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，该工艺用于制 备所述硅基异质结太阳能电池中的硅基薄膜，其特征在于：该工艺包括如下步骤： 第一步，提供硅基异质结太阳能电池的生产设备，其包括进片腔和沉积腔，所述沉积腔 中设置有对硅片进行热处理的加热器； 第二步，采用湿法化学清洗方式对所述硅片表面进行清洗和干燥； 第三步，将所述硅片传输至所述进片腔中，并进行抽真空处理； 第四步，再将所述硅片从所述进片腔传输至所述沉积腔中，该沉积腔内为真空环境， 所述加热器的温度预先设置为高于制备所述硅基薄膜的工艺温度； 第五步，当所述硅片的表面温度被加热至所述硅基薄膜的工艺温度时，在所述沉积腔 中利用化学气相沉积方法制备所述硅基薄膜。
[0008] 可选地，所述硅基薄膜为非晶硅、微晶硅、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、多晶 硅薄膜、硅锗薄膜中的一种。
[0009] 可选地，所述非晶硅薄膜为本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜或者N型非晶硅薄膜 中的一种或多种。
[0010] 可选地，当所述加热器温度预先设置为等于所述硅基薄膜工艺温度时，将所述硅 片表面温度加热至所述硅基薄膜工艺温度的时间与利用化学气相沉积方法制备所述硅基 薄膜的时间之比的范围为：4/1 一 12/1。
[0011] 可选地，第五步中在所述硅片被传输至所述沉积腔中后并且在进行化学气相沉积 前的时间段内，向所述沉积腔中通入氢气、氮气、氩气中的一种气体或几种气体。
[0012] 此外，本发明还提供了一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，该工艺用于 制备所述硅基异质结太阳能电池中的本征非晶硅薄膜及掺杂非晶硅薄膜，其特征在于：该 工艺包括如下步骤： 第一步，提供硅基异质结太阳能电池的生产设备，其包括进片腔和沉积腔，所述沉积腔 中设置有对硅片进行热处理的加热器； 第二步，采用湿法化学清洗方式对所述硅片表面进行清洗和干燥； 第三步，将所述硅片传输至所述进片腔中，并进行抽真空处理； 第四步，再将所述硅片从所述进片腔传输至所述沉积腔中，该沉积腔内为真空环境， 所述加热器的温度预先设置为高于制备所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温度； 第五步，当所述硅片的表面温度被加热至所述本征非晶硅薄膜的工艺温度时，在所述 沉积腔中利用化学气相沉积方法制备所述本征非晶硅薄膜； 第六步，完成所述本征非晶硅薄膜沉积后，停止该化学气相沉积反应，等待所述硅片温 度继续升高至所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温度； 第七步，当表面沉积有本征非晶硅薄膜的硅片温度达到所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温 度时，在所述沉积腔中再利用化学气相沉积方法在所述本征非晶硅薄膜的表面继续制备所 述掺杂非晶硅薄膜。
[0013] 可选地，所述掺杂非晶硅薄膜为P型非晶硅薄膜或者N型非晶硅薄膜中的一种。
[0014] 可选地，第五步中所述硅片表面温度被加热至所述本征非晶硅薄膜工艺温度的 时间与利用化学气相沉积方法制备所述本征非晶硅薄膜的时间之比的范围为4/1 一 12/1， 第七步中表面沉积有所述本征非晶硅薄膜的硅片温度被加热至所述掺杂非晶硅薄膜中工 艺温度的时间与利用化学气相沉积方法制备所述掺杂非晶硅薄膜的时间之比的范围为： 4/1 -12/1。
[0015] 可选地，在利用化学气相沉积方法制备所述硅基薄膜、所述本征非晶硅薄膜、所述 掺杂非晶硅薄膜的沉积时间内，所述硅片表面温度的升高范围均小于10°c。
[0016] 可选地，所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温度比所述本征非晶硅薄膜的工艺温度高 200-100。。。
[0017] 可选地，在所述硅片被传输至所述沉积腔中后并且在所述硅片表面温度达到所述 本征非晶娃薄膜的工艺温度前的时间段内，通入导热性能好的氢气、氮气、氦气中的一种气 体或几种气体。
[0018] 可选地，第五步中在所述硅片被传输至所述沉积腔中后并且在进行化学气相沉积 前的时间段内，向所述沉积腔中通入导热性能好的氢气、氮气、氩气中的一种气体或几种气 体。
[0019] 可选地，第六步中在等待所述硅片温度继续升高至所述掺杂非晶硅薄膜工艺温度 的时间段内，向所述沉积腔中通入氢气、氮气、氩气中的一种或几种的气体。
[0020] 可选地，所述硅片为N型单晶硅、P型单晶硅、N型多晶硅、P型多晶硅中的一种。
[0021] 可选地，所述硅基薄膜、所述本征非晶硅薄膜及所述掺杂非晶硅薄膜厚度范围为 2_20nm。
[0022] 可选地，所述工艺既可以用于制备单面硅基异质结太阳能电池，也可以制备双面 硅基异质结太阳能电池。
[0023] 可选地，所述硅基异质结太阳能电池的生产设备为PECVD设备，所述化学气相沉 积方法为PECVD方法。
[0024] 可选地，所述PECVD设备电源为射频电源，其射频频率范围为13. 56-lOOMHz。
[0025] 与现有技术比较，本发明具有以下技术效果： 1)本发明采用将硅片在沉积腔中直接加热的方法，通过将沉积腔中的加热器温度预 先设置为高于沉积所需薄膜的工艺温度来进行加热，一方面可以避免再额外配置真空加热 腔，从而节省设备成本；另一方面，由于加热器与工艺温度之间存在温差，可以使硅片能够 在更短的时间内达到工艺温度，并且由于待沉积薄膜厚度很薄，所以沉积该薄膜只需很短 的时间即可完成，在此时间段内硅片表面温度升高差值将小于10°c，基本不影响成膜工艺 及成膜质量，因此，本发明提供的工艺能够在保证薄膜质量优良的前提下节约硅片在沉积 腔中的处理时间，提高设备的产能。
[0026] 2)对于需要在同一硅片上沉积不同类型薄膜的情况，本发明采用了在同一个沉积 腔内制备多种薄膜的方法，通过将加热器的温度预先设置为高于待制备不同类型薄膜中的 最高工艺温度，使得加热器与各种不同工艺温度间均存在温度差，从而使硅片不论加热至 何种工艺温度，均能以较快的速度达到，起到节约沉积腔内硅片处理时间、提高设备产能的 目的，另一方面，由于该方法不需要硅片在不同沉积腔之间频繁传输，因此也可以降低传输 过程硅片的碎裂风险和真空环境与大气间的交叉污染。
[0027] 3)在可选方案中，当沉积腔中硅片温度尚未达到工艺温度前，向该沉积腔中通入 热传导性能好的气体，例如氢气、氮气、氩气中的一种或几种气体，可以加快沉积腔内的热 量传递，更进一步地缩短硅片的升温时间，提高设备产能。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1是硅基异质结太阳能电池的结构示意图； 图2是真空内硅片表面加热温度随时间变化曲线； 图3是本发明第一实施例中增加硅基异质结太阳能电池产能工艺的流程示意图。
[0029] 图4是积腔内新旧工艺中硅片表面的温度变化曲线； 图5是本发明第二实施例中增加硅基异质结太阳能电池产能工艺的流程示意图。
[0030] 图6是同一沉积腔内沉积本征非晶硅薄膜与掺杂非晶硅薄膜的时间变化图
【具体实施方式】
[0031] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。
[0032] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其他不同于在此描述的其他方法来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限 制。
[0033] 图1所示为双面硅基异质结太阳能电池的结构，制备该电池需在N型晶体硅表 面沉积非常薄（2-20nm)的本征非晶硅薄膜（a-SiH ( i ))、P型非晶硅或微晶硅的发射层 (a-SiH ( p )或Pc-SiH ( p ))以及N型非晶硅或微晶硅的背场层（a-SiH ( η )或Mc-SiH (η ))，相应地，这些薄膜的沉积时间也必然很短。
[0034] 图2所示为硅片表面温度随加热时间的变化规律，该曲线是向真空沉积腔内通入 50〇SCCm流量的氢气，维持0. 5mbar气压以及加热器温度设定在200°C条件下试验所得。可 以看出，硅片表面温度的变化有先快后慢的特点，尤其当硅片表面温度越接近预先设定温 度200°C时，硅片的升温过程就越缓慢，传统工艺中由于加热器的设定温度为工艺温度，则 在硅片温度越接近工艺温度时，硅片升温就越缓慢，使其不得不在沉积腔中等待较长的时 间才能达到相应的温度标准。
[0035] 综合以上可以看出，对于传统工艺中将加热器温度预先设置为所述硅基薄膜工艺 温度的做法，必然会使硅片加热时间远多于硅片表面沉积薄膜的时间。通常硅片表面温 度加热至工艺温度的时间与利用化学气相沉积方法制备硅基薄膜的时间之比的范围为： 4/1 一 12/1。于是，硅片加热时间过长就成为限制设备产能提高的主要瓶颈。为了解决这个 问题，本发明提供了一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，以下将结合附图对此进 行详细阐述。
[0036] 第一实施例： 本发明提供了一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，该工艺用于制备所述硅基 异质结太阳能电池中的硅基薄膜，图3示出了第一实施例的流程示意图，该工艺包括如下 步骤： 步骤S1，提供硅基异质结太阳能电池的生产设备，其包括进片腔和沉积腔，所述沉积腔 中设置有对硅片进行热处理的加热器； 步骤S2,采用湿法化学清洗方式对所述硅片表面进行清洗和干燥； 步骤S3,将所述硅片传输至所述进片腔中，并进行抽真空处理； 步骤S4,再将所述硅片从所述进片腔传输至所述沉积腔中，该沉积腔内为真空环境， 所述加热器的温度预先设置为高于制备所述硅基薄膜的工艺温度； 步骤S5,当所述硅片的表面温度被加热至所述硅基薄膜的工艺温度时，在所述沉积腔 中利用化学气相沉积方法制备所述硅基薄膜。
[0037] 下面对各个步骤进行详细说明： 对于步骤S1，所述的硅基异质结太阳能电池的生产设备可以为等离子增强的化学气 相沉积（PECVD)设备、表面波等离子体增强化学气相沉积设备，热丝化学气相沉积设备 (HWCVD)等。
[0038] 可选地，所述硅基异质结太阳能电池的生产设备为射频PECVD设备，其射频频率 为 13. 56-lOOMHz。
[0039] 可选地，所述硅片可以为N型单晶硅、P型单晶硅、N型多晶硅、P型多晶硅中的一 种。
[0040] 所述硅基异质结太阳能电池的生产设备包括进片腔和沉积腔，所述沉积腔为真空 环境，其个数为至少一个，所述沉积腔内设置有对硅片进行热处理的加热器，所述加热器的 加热方式可以为电阻加热、红外加热、感应加热等。
[0041] 优选地，采用电阻加热方式进行加热。
[0042] 对于步骤S2,所述湿法化学清洗方式包括采用酸溶液或者碱溶液对所述硅片进行 清洗，所述酸溶液可以为HN03、HF、HCL中的一种或其组合，所述碱溶液可以为Na0H、K0H中 的一种或其组合，所述干燥方法可以采用加热或者未加热的压缩空气，氮气，氩气中的一种 或者几种气体进行干燥。
[0043] 对于步骤S3,所述硅片被传输至所述进片腔中后，对所述进片腔抽真空，使气压 至少降至lmbar以下。
[0044] 对于步骤S4,所述硅基薄膜可以为非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、纳米硅薄膜、氧化硅 薄膜、氮氧化硅薄膜、碳化硅薄膜、氮化硅薄膜等薄膜。
[0045] 优选地，所述为非晶硅薄膜可以为本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜或者N型非晶 娃薄膜中的一种。
[0046] 所述沉积腔为真空环境，并将所述加热器的温度预先设置为高于所述硅基薄膜的 工艺温度，具体地，所述硅基薄膜的工艺温度为150-320°C。具体地，所述加热器的温度预先 设置为 180°C -350°C。
[0047] 优选地，所述硅基薄膜的工艺温度为150°C，所述加热器温度预先设置为200°C。
[0048] 可选地，所述硅基薄膜的厚度范围为2_20nm。
[0049] 可选地，假若将加热器温度预先设置为等于所述硅基薄膜工艺温度，则硅片表面 温度加热至该工艺温度的时间与利用化学气相沉积方法制备该薄膜的时间之比的范围为： 4/1 -12/1。
[0050] 对于步骤S5,当加热所述硅片表面温度达到所述硅基薄膜的工艺温度时，在所述 沉积腔中利用化学气相沉积方法制备所述硅基薄膜。
[0051] 可选地，在所述硅片被传输至所述沉积腔中后并且在进行化学气相沉积前的时间 段内，向所述沉积腔中通入导热性能好的氢气、氮气、氩气中的一种气体或几种气体 具体地，在本实施例中，所述硅片在沉积腔中的初始温度为室温25°C，所述硅基薄膜的 工艺温度为150°C，所述硅基薄膜为本征非晶硅薄膜，下面将分别对本发明揭示的新工艺与 传统工艺的产能进行比较说明。
[0052] 图4所示为沉积腔内新旧工艺中硅片表面的温度变化曲线，实线代表的是本发明 的新型工艺，其加热器的温度预先设置为200°C，高于待沉积薄膜150°C的工艺温度，虚线 代表传统工艺，其加热器温度预先设置为等于待沉积薄膜的工艺温度150°C。可以看出，在 传统工艺中，由于加热器的预先设定温度即为工艺温度，并且前面图2显示硅片表面温度 升高规律为：越接近加热器设定温度升温越缓慢，所以硅片表面只能在较长的时间t3 (约 500秒）达到工艺温度，而在之后的PECVD覆膜过程中，由于待沉积硅基薄膜的厚度只有纳 米量级，所以该PECVD的沉膜时间t4-t3大约为60秒，这样所述硅片在沉积腔内不得不消 耗560-600秒的时间，所述硅片表面温度加热至工艺温度的时间过长成为了限制设备具有 较1?广能的瓶颈。
[0053] 在本发明所揭露的新型工艺中，将加热器的温度预先设置为200°C，比其待处理的 150°C的工艺温度高出50°C，由于该加热器与硅片之间存在的温度差，使硅片表面能在较短 的时间tl (约60秒）达到工艺温度，然后在PECVD覆膜过程中，由于沉积纳米量级的硅基 薄膜所需要的时间t2-tl也约为60秒，两者消耗的时间长度基本相当，因此硅片加热至工 艺温度的时间不再成为限制设备产能的瓶颈，所述硅片在沉积腔内的总处理时间可以缩短 至120-150秒，从而本发明中硅片在沉积腔内的处理时间长度可以仅为传统工艺所用时间 1/4-1/5,相应地，设备的产能就提高了 4-5倍。
[0054] 需要指出的是，由于所述加热器与所述硅片之间存在一定温度差，所以硅片表面 进行覆膜的过程中，所述硅片表面温度并非保持恒定，而会继续增加。但是另一方面，由于 待沉积薄膜的厚度很薄、覆膜时间很短，所以在PECVD覆膜的约60秒时间内，所述硅片表面 温度升高差值小于l〇°C，这个增加的幅度基本不会影响PECVD的成膜工艺及成膜质量，因 此本发明所提供的新型工艺能够在保证覆膜质量和覆膜工艺的前提下，使得硅片在更短的 时间内达到工艺温度，从而节约了硅片在沉积腔内的处理时间，提高了设备的产能。另外， 在本实施例中，由于加热过程在沉积腔中进行，就无需再额外配置真空加热腔，从而也可以 节省设备成本。
[0055] 第二实施例： 针对工业上需要在硅基异质结太阳能电池表面沉积不同类型的多层非晶硅薄膜的情 况，例如在硅片上沉积出本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜、N型非晶硅薄膜，本发明还提供 了一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，该工艺用于制备所述硅基异质结太阳能电 池中的本征非晶硅薄膜及掺杂非晶硅薄膜，图5是本发明第二实施例中增加硅基异质结太 阳能电池产能工艺的流程示意图。该工艺包括如下步骤： 步骤S1，提供硅基异质结太阳能电池的生产设备，其包括进片腔和沉积腔，所述沉积腔 中设置有对硅片进行热处理的加热器； 步骤S2,采用湿法化学清洗方式对所述硅片表面进行清洗和干燥； 步骤S3,将所述硅片传输至所述进片腔中，并进行抽真空处理； 步骤S4,再将所述硅片从所述进片腔传输至所述沉积腔中，该沉积腔内为真空环境， 所述加热器的温度预先设置为高于制备所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温度； 步骤S5,当所述硅片的表面温度被加热至所述本征非晶硅薄膜的工艺温度时，在所述 沉积腔中利用化学气相沉积方法制备所述本征非晶硅薄膜； 步骤S6,完成所述本征非晶硅薄膜沉积后，停止该化学气相沉积反应，等待所述硅片温 度继续升高至所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温度； 步骤S7,当表面沉积有本征非晶硅薄膜的硅片温度达到所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温 度时，在所述沉积腔中再利用化学气相沉积方法在所述本征非晶硅薄膜的表面继续制备所 述掺杂非晶硅薄膜。
[0056] 本实施例中的步骤SI、S2、S3与第一实施例中的步骤SI、S2、S3类似，其主要区别 在于步骤S4-S7,以下将对此进行详细说明： 在本实施例中，所述掺杂非晶硅薄膜可以是P型非晶硅薄膜或者N型非晶硅薄膜。 优选地，所述掺杂非晶硅薄膜为P型非晶硅薄膜。
[0057] 可选地，所述本征非晶硅薄膜与所述掺杂非晶硅薄膜的厚度范围均为2_20nm。
[0058] 可选地，步骤S5中所述硅片表面温度被加热至所述本征非晶硅薄膜工艺温度的 时间与利用化学气相沉积方法制备所述本征非晶硅薄膜的时间之比的范围为：4/1 一 12/1。
[0059] 可选地，步骤S7中表面沉积有所述本征非晶硅薄膜的硅片温度被加热至所述掺 杂非晶硅薄中膜工艺温度的时间与利用化学气相沉积方法制备所述掺杂非晶硅薄膜的时 间之比的范围为：4/1 一12/1。
[0060] 可选地，所述掺杂型非晶硅薄膜的工艺温度通常比本征非晶硅薄膜的工艺温度高 20-100。。。
[0061] 可选地，所述本征非晶硅薄膜的工艺温度范围为130-280°C，所述P型非晶硅薄膜 或者所述N型非晶硅薄膜的工艺温度范围为150-320°C。
[0062] 所述沉积腔为真空环境，所述加热器的温度预先设置为高于所述掺杂非晶硅基薄 膜的工艺温度，具体地，所述加热器预先设置的温度范围为180-350°C 优选地，本征非晶硅薄膜的工艺温度为140°C，P型非晶硅薄膜的工艺温度为180°C，力口 热器的温度预先设置为220°C。图6所示为同一沉积腔内沉积本征非晶硅薄膜与掺杂非晶 硅薄膜的时间变化图，据此看出，在硅片被传输至所述沉积腔中从室温25°C开始加热时，所 述硅片的温度会先经过时间tl (约60秒）升至本征非晶硅薄膜的工艺温度140°C，并开始 本征非晶硅薄膜的沉积工艺，经过t2-tl (约60秒）的时间完成所述本征非晶硅层薄膜的 制备。在完成所述本征非晶硅薄膜的制备后，停止该PECVD过程，等待所述硅片温度继续升 高直至达到所述P型非晶硅薄膜的工艺温度180°C，所述等待的时间长度为t5-t2 (约200 秒)，然后再开始在所述本征非晶硅表面制备P型非晶硅薄膜，该制备时间为t6-t5 (约200 秒)。最终，所述硅片在沉积腔中的总处理时间一共为520秒。而在传统工艺中，需要分别 在两个沉积腔中沉积本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜，此时所述硅片在沉积腔中的总处 理时间大约需要1000秒。新旧工艺相比可以看出，本发明提供的新工艺通过利用加热器与 各种不同工艺温度间均存在温度差，使硅片不论加热至何种工艺温度，均能以较快的速度 达到，起到节约沉积腔内硅片处理时间、提高设备产能的目的，另一方面，由于该方法不需 要硅片在不同沉积腔之间频繁传输，因此也可以降低传输过程硅片的碎裂风险和真空环境 与大气间的交叉污染。
[0063] 另外，与实施例中同样的道理，由于所述加热器与所述硅片之间存在一定温度差， 所以硅片表面进行覆膜的过程中，所述硅片表面温度会继续增加。又由于待沉积薄膜的厚 度很薄、覆膜时间很短，所以在本征非晶硅与掺杂非晶硅薄膜的PECVD方法制备过程中，所 述硅片表面温度升高差值均小于l〇°C，这个增加的幅度基本不会影响PECVD的成膜工艺及 成膜质量，因此本发明所提供的新型工艺能够在提高设备产能的同时也保证了覆膜质量和 覆膜工艺。
[0064] 可选地，在步骤S5中第五步中在所述硅片被传输至所述沉积腔中后并且在进行 化学气相沉积前的时间段内，向所述沉积腔中通入导热性能好的氢气、氮气、氩气中的一种 气体或几种气体。
[0065] 可选地，在步骤S6中在等待所述硅片温度继续升高至所述掺杂非晶硅薄膜工艺 温度的时间段内，向所述沉积腔中通入导热性能好的氢气、氮气、氩气中的一种或几种的气 体。
[0066] 在可选方案中，当沉积腔中硅片温度尚未达到工艺温度前，向该沉积腔中通入热 传导性能好的气体，例如氢气、氮气、氩气中的一种或几种气体，可以加快沉积腔内的热量 传递，更进一步地缩短硅片的升温时间，提高设备产能。
[0067] 虽然本发明已以较佳的实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可做各种更改与修改，因此本发明的保护范围 应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1. 一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，该工艺用于制备所述硅基异质结太阳 能电池中的硅基薄膜，其特征在于：该工艺包括如下步骤： 第一步，提供硅基异质结太阳能电池的生产设备，其包括进片腔和沉积腔，所述沉积腔 中设置有对硅片进行热处理的加热器； 第二步，采用湿法化学清洗方式对所述硅片表面进行清洗和干燥； 第三步，将所述硅片传输至所述进片腔中，并进行抽真空处理； 第四步，再将所述硅片从所述进片腔传输至所述沉积腔中，该沉积腔内为真空环境， 所述加热器的温度预先设置为高于制备所述硅基薄膜的工艺温度； 第五步，当所述硅片的表面温度被加热至所述硅基薄膜的工艺温度时，在所述沉积腔 中利用化学气相沉积方法制备所述硅基薄膜。
2. 根据权利要求1所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征在于： 所述硅基薄膜为非晶硅、微晶硅、碳化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化硅、多晶硅薄膜、硅锗薄膜 中的一种或多种。
3. 根据权利要求2所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征在于： 所述非晶硅薄膜为本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜或者N型非晶硅薄膜中的一种。
4. 根据权利要求1所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征在于： 当所述加热器温度预先设置为等于所述硅基薄膜工艺温度时，将所述硅片表面温度加热至 所述硅基薄膜工艺温度的时间与利用化学气相沉积方法制备所述硅基薄膜的时间之比的 范围为：4/1 一12/1。
5. -种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，该工艺用于制备所述硅基异质结太阳 能电池中的本征非晶硅薄膜及掺杂非晶硅薄膜，其特征在于：该工艺包括如下步骤： 第一步，提供硅基异质结太阳能电池的生产设备，其包括进片腔和沉积腔，所述沉积腔 中设置有对硅片进行热处理的加热器； 第二步，采用湿法化学清洗方式对所述硅片表面进行清洗和干燥； 第三步，将所述硅片传输至所述进片腔中，并进行抽真空处理； 第四步，再将所述硅片从所述进片腔传输至所述沉积腔中，该沉积腔内为真空环境， 所述加热器的温度预先设置为高于制备所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温度； 第五步，当所述硅片的表面温度被加热至所述本征非晶硅薄膜的工艺温度时，在所述 沉积腔中利用化学气相沉积方法制备所述本征非晶硅薄膜； 第六步，完成所述本征非晶硅薄膜沉积后，停止该化学气相沉积反应，等待所述硅片温 度继续升高至所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温度； 第七步，当表面沉积有本征非晶硅薄膜的硅片温度达到所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温 度时，在所述沉积腔中再利用化学气相沉积方法在所述本征非晶硅薄膜的表面继续制备所 述掺杂非晶硅薄膜。
6. 根据权利要求4所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征在于： 所述掺杂非晶硅薄膜为P型非晶硅薄膜或者N型非晶硅薄膜中的一种。
7. 根据权利要求5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征在于： 第五步中所述硅片表面温度被加热至所述本征非晶硅薄膜工艺温度的时间与利用化学气 相沉积方法制备所述本征非晶硅薄膜的时间之比的范围为4/1 一 12/1，第七步中表面沉积 有所述本征非晶硅薄膜的硅片温度被加热至所述掺杂非晶硅薄中膜工艺温度的时间与利 用化学气相沉积方法制备所述掺杂非晶硅薄膜的时间之比的范围为：4/1 一 12/1。
8. 根据权利要求1或者5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征 在于：在利用化学气相沉积方法制备所述硅基薄膜、所述本征非晶硅薄膜、所述掺杂非晶硅 薄膜的沉积时间内，所述硅片表面温度的升高范围均小于l〇°C。
9. 根据权利要求5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征在于： 所述掺杂非晶硅薄膜的工艺温度比所述本征非晶硅薄膜的工艺温度高20-KKTC。
10. 根据权利要求1或5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征 在于：第五步中在所述硅片被传输至所述沉积腔中后并且在进行化学气相沉积前的时间段 内，向所述沉积腔中通入氢气、氮气、氩气中的一种气体或几种气体。
11. 根据权利要求5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征在于： 第六步中在等待所述硅片温度继续升高至所述掺杂非晶硅薄膜工艺温度的时间段内，向所 述沉积腔中通入氢气、氮气、氩气中的一种或几种的气体。
12. 根据权利要求1或5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征 在于：所述硅片为N型单晶硅、P型单晶硅、N型多晶硅、P型多晶硅中的一种。
13. 根据权利要求1或5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征 在于：所述硅基薄膜、所述本征非晶硅薄膜及所述掺杂非晶硅薄膜厚度范围为2-20nm。
14. 根据权利要求1或5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征 在于：所述工艺既可以用于制备单面硅基异质结太阳能电池，也可以制备双面硅基异质结 太阳能电池。
15. 根据权利要求1或5所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特 征在于：所述硅基异质结太阳能电池的生产设备为PECVD设备，所述化学气相沉积方法为 PECVD方法。
16. 根据权利要求15所述的一种增加硅基异质结太阳能电池产能的工艺，其特征在 于：所述PECVD设备电源为射频电源，其射频频率范围为13. 56-lOOMHz。
【文档编号】H01L21/205GK104157592SQ201310172714
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2013年5月13日
【发明者】陈金元, 汪训忠, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:理想能源设备(上海)有限公司