一种PERC电池背面钝化膜层以及基于ALD工艺的PERC电池制备方法与流程

本发明涉及膜层以及电池制备方法，具体涉及钝化膜层以及perc电池制备方法。
背景技术：
：常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源，太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体pn结的光生伏特效应，随着科技的发展，出现了局部接触背钝化perc太阳能电池，其核心是在硅片的背面用氧化铝和氮化硅覆盖，以起到钝化表面、提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率，现有的氧化铝沉积方式主要有两种：pecvd法和ald法，而ald制备氧化铝后必须要有退火过程，故perc制备过程背面氧化铝若是使用ald法制备氧化铝则需增加退火步骤，退火的目的是来激活氧化铝中的氢，去除-ch3和-oh基团，在不经过退火的情况下，印刷后烧结时背面sinx薄膜中存在的大量的氢与氧化铝中的-ch3和-oh结合形成ch4或者h2o，在高温下聚集逃逸时破坏氧化铝和sinx薄膜，使得钝化效果变差降低电池片的电性能，而且对电池片的光衰影响较大，ald法后使用pecvd做集成退火和背面镀膜，当在背面镀膜之后做正面镀膜时，硅片表面还会存在明显绕镀导致外观色差，还延长了背膜的整体工艺时间。技术实现要素：发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种perc电池背面钝化膜层以及包含有该膜层的基于ald工艺的perc电池制备方法，改善单晶体薄膜表面形态和绕镀色差，提升了电池转换效率。技术方案：本发明所述的一种perc电池背面钝化膜层，包括perc电池硅衬底表面向外依次先后沉积的背面氧化铝层、背面sionx层和背面sinx层。基于ald工艺的perc电池制备方法，包括如下步骤：1)制绒；2)扩散；3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃；4)背面ald制备氧化铝；5)正面pecvd沉积sinx减反射膜；6)背面pecvd沉积背面钝化膜层；7)背面激光局部开口；8)丝网印刷、烧结；其中步骤6)背面pecvd沉积背面钝化膜层过程中，硅片进入炉管后，炉管温度升温至400℃～600℃，先沉积sionx膜后沉积sinx膜。优选的，背面钝化膜层中sionx层的沉积厚度为30～80nm，折射率为1.5～2.0；优选的，背面钝化膜层中sinx层的沉积厚度为80～250nm，折射率为1.9～2.4；沉积背面钝化膜层过程中sih4、nh3、n2o气体同时淀积生成sionx膜，sih4、nh3淀积生成sinx膜。有益效果：本发明的perc电池背面钝化膜层，起关键作用的是sionx和sinx两者的叠加的效果，单一的sionx层和单一的sinx都无法达到两者叠加的效果，基于ald工艺的perc电池制备方法中，省去ald制备氧化铝后的单独退火过程，克服了传统方法的技术偏见，缩短制造流程，减少投入成本，提高产率，提升电池转换效率，且背面镀膜之后做正面镀膜时，单晶硅片表面颜色均匀，有效的改善了电池外观。附图说明图1为传统ald方法制备的perc半成品没有退火时背面膜层烧结后显微镜下形态；图2为本发明方法制备的perc半成品背面膜层烧结后显微镜下形态：图3为本发明方法制备的perc半成品正面外观；图4为集成退火方法制备的perc半成品正面外观；图5为本发明perc电池背面钝化膜层的结构示意图。具体实施方式下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。如图5所示，本发明的一种perc电池背面钝化膜层，包括perc电池硅衬底1表面向外依次先后沉积的背面氧化铝层2、背面sionx层3和背面sinx层4，包含有该钝化膜层的基于ald工艺的perc电池制备方法，包括步骤：1)单晶硅片碱制绒；2)扩散；3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃；4)背面ald制备氧化铝；5)正面pecvd沉积sinx减反射膜；6)背面pecvd沉积sionx和sinx叠层膜，经过石墨舟装载进入pecvd炉管后，将炉管温度升至400-600℃，先沉积sionx层，后沉积sinx层，sionx层是由sih4、nh3、n2o同时淀积生成，sinx层是由sih4、nh3淀积生成，sionx层的沉积厚度为30～80nm，折射率为1.5～2.0，sinx层的沉积厚度为80～250nm，折射率为1.9～2.4；7)背面激光局部开口；8)丝网印刷、烧结，得到perc太阳能电池，将完成步骤6)的半成品直接经过烧结，如图1和2所示，经显微镜观察本发明的方法与传统方法制备相比，本发明方法制备的perc太阳能电池背面膜层无小气泡。对比实验1：使用单独退火炉退火流程制备的perc电池：1)单晶硅片碱制绒；2)扩散；3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃；4)背面ald制备氧化铝；5)退火炉退火；6)背面pecvd沉积sinx；7)正面pecvd沉积sinx减反射膜；8)背面激光局部开口；9)丝网印刷、烧结可得perc电池，与本发明所得perc电池电性能对比如下表1：组别△uoc/v△isc/a△ff△eta炉管单独退火0.0000.0000.000.00％本发明0.0000.0270.320.15％表1本发明方法制备的perc电池效率较传统方法单独退火炉退火流程制备perc电池高0.15％，克服了传统方法的技术偏见，优势明显。对比实验2：使用pecvd集成退火背面镀膜流程制备的perc电池有两种方法，一种是集成退火背面镀单层sinx膜：1)单晶硅片碱制绒；2)扩散；3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃；4)背面ald制备氧化铝；5)背面pecvd集成退火沉积单层sinx；6)正面pecvd沉积sinx减反射膜；7)背面激光局部开口；8)丝网印刷、烧结；另一种为集成退火背面镀siox和sinx的叠层膜：1)单晶硅片碱制绒；2)扩散；3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃；4)背面ald制备氧化铝；5)背面pecvd集成退火沉积siox和sinx的叠层膜；6)正面pecvd沉积sinx减反射膜；7)背面激光局部开口；8)丝网印刷、烧结可得perc电池；两种方法所得perc电池的电性能与本发明所得perc电池电性能相比如下表2：表2本发明制备perc电池效率较集成退火镀单层sinx膜制备perc电池高0.1％，较集成退火镀siox和sinx叠层膜制备perc电池效率高0.12％，克服了传统方法的技术偏见优势明显。如图3和图4所示，本发明方法制备的perc太阳能电池其正面外观较集成退火方式制备perc电池均匀。对比实验3：使用ald制备perc半成品不经过退火，步骤如下：1)单晶硅片碱制绒；2)扩散；3)背面抛光、刻蚀和去磷硅玻璃；4)背面ald制备氧化铝；5)背面pecvd沉积sinx膜；6)正面pecvd沉积sinx减反射膜；将半成品经过烧结在显微镜下观察背膜形态如图1所示，存在大量的小气泡。如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。当前第1页12