一种多晶硅pecvd三层镀膜工艺制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种三层镀膜工艺，尤其涉及一种多晶硅PECVD三层镀膜工艺制备方法。按以下步骤进行：PECVD分析→PECVD作用→PECVD膜的特点→PECVD三层镀膜工艺制备方法→PECVD三层膜优势。一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法提高产品质量，进一步提升操作效率。
【专利说明】
-种多晶括巧CVDH层媳膜工艺制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种S层锻膜工艺，尤其设及一种多晶娃阳CVDS层锻膜工艺制备方 法。
【背景技术】
[0002] 现有传统的太阳能电池制备，工艺复杂，而且产品使用性能相对不佳。
[0003] 中国专利201010589786.7，公开一种太阳能电池,包括:一背电极、一娃片衬底、一 渗杂娃层W及一上电极。其中，所述娃片衬底包括一第一表面W及与该第一表面相对设置 的一第二表面，所述娃片衬底的第二表面设置有多个阶梯状的=维纳米结构;所述背电极 设置于所述娃片衬底的第一表面，并与该第一表面欧姆接触;所述渗杂娃层形成于所述= 维纳米结构的表面W及相邻=维纳米结构之间的娃片衬底的第二表面;所述上电极设置于 所述渗杂娃层的至少部分表面。此工艺相对复杂，不适合现在的制备方法。
【发明内容】
[0004] 本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种制备方法更加科学合理，提 高太阳能电池片转化效率的一种多晶娃阳CVDS层锻膜工艺制备方法。
[0005] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得W解决的：
[0006] -种多晶娃PECVDS层锻膜工艺制备方法，按W下步骤进行：
[0007] (1)、阳CVD分析：
[000引太阳能电池始终把提高转化效率作为发展的方向，氮化娃膜在太阳能电池中由于 起到了增加太阳光吸收的作用，从而提高了转化效率；
[0009] 阳CVD称为:等离子体增强化学气相沉积法；
[0010] PECVD是借助微波或射频的使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子 体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜;为了使化 学反应能在较低的溫度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而运种CVD称为等离 子体增强化学气相沉积；
[001" (2)、阳 CVD 作用：
[0012] 氮化娃薄膜作为一种新型的太阳电池减反射膜已被工业界认识和应用；应用 PECVD系统，W硅烷、氨气和氮气为气源在多晶娃片上制备了具有减反射作用的氮化娃薄 膜，氮化娃薄膜指Si化；
[0013] (3)、阳CVD膜的特点：
[0014] 太阳电池的减反射膜，其折射率和厚度要满足nd = V4关系式，即折射率为2.35附 近为最佳；
[0015] 由化学法和阳CV的去制成的氮化娃薄膜的折射率一般可达2.0,接近太阳电池所要 求的最佳折射率，最佳折射率2.35，最为符合太阳电池反射层的要求；
[0016] 在沉积过程中，衬底溫度、硅烷与氨气的流比W及射频功率对薄膜质量有影响；
[0017] 从氮化娃(Si3N4)分子式可知，SiH4/NH3=(3X32)/(4X17) = 1.4为理想的质量 tt，理想的流比为（1.4X0.599)/0.719 = 1.16;
[0018] 氮化娃锻膜工艺，由最初的单层膜，到目前的双层膜设计，大大提高电池片的转换 效率;但常规的单、双层膜结构，未能有效降低电池组件电势诱导衰减(PID);
[0019] SiNx薄膜中存在大量的正的固定电荷可W对娃片形成较好的场纯化效果，同时 SiNx薄膜中较高含量的氨元素在热扩散过程中向娃片体内扩散，可W形成较好的体纯化； 但SiNx与基底的晶格失配度较大，不能充分的饱和娃片表面的悬挂键，无法对娃片形成较 好的界面纯化;而Si02薄膜较Si化致密度更高，纯化效果更好，而且Si02/SiNx叠层膜可W 避免光伏组件在使用过程中因电势诱导衰减(PID)现象造成电池效率大幅衰减；
[0020] (4)、阳CVDS层锻膜工艺制备方法：
[0021] =层锻膜工艺，即在双层锻膜工艺的基础增加一层Si02锻膜，W减小电池PID;不 同膜厚、折射率的膜，呈现不同的颜色，通过合理的工艺设计，得到理想的膜结构；下表为 Si化膜的膜厚比色表：
[0022]
[0023] 在沉积过程中，如果硅烷的量比率过大，反应不完全，则尾气中的硅烷的含量就较 高，过剩的硅烷会与空气中的氧气进行剧烈的反应，即有火焰或爆破声，运对于生产操作不 利，且也白白浪费硅烷，同样氨气和氮气的过量也会造成浪费；
[0024] 硅烷和氨气的流量比（SAR)，对薄膜的性能影响：
[0025] SAR在0.09-0.38的范围内增加时，尽管硅烷的流量已经远小于氨气的流量，所得 的薄膜仍然是富娃的;运说明PECVD更容易获得富娃的SiNx:晒羣膜，运得益于硅烷比氨气更 容易电离;SAR增加时，薄膜中的Si含量(Si/化k)随之增加，而折射率则按照高斯函数规律 随之增大；
[00%] 流量比偏小，Si数量过小，N数量过剩或者流量比偏大，Si数量过多，N数量过少； 此两种工艺均不能获得最大的Si-N键数目；
[0027] 复合膜折射率：
[0028] 当d2<20nm时，不会发生严重的光吸收；
[0029] ①、第一层Si02膜小于15nm，对整体膜厚影响较小；
[0030] ②、第二层采用大的硅烷氨气流量比，获得高的折射率，并控制沉积时间，使其厚 度在20nmW内；
[0031] 当d2<20nm时，不会发生严重的光吸收；
[0032] ③、第一层Si02膜小于15nm，对整体膜厚影响较小；
[0033] ④、第二层采用大的硅烷氨气流量比，获得高的折射率，并控制沉积时间，使其厚 度在20nmW内；
[0034] ⑤、第=层采用小的硅烷氨气流量比，W获得较低而适合的折射率；
[0035] (5)、阳CVDS层膜优势：
[0036] S层膜相比一层或者两层更好的实现的太阳光的吸收、实现的SiNx介质层的作 用，从提高电池片效率。
[0037] Si/N比对Si化薄膜性质的影响有W下几点：
[0038] ①电阻率随X增加而降低；
[0039] ②折射率n随X增加而增加；
[0040] ③腐蚀速率随密度增加而降低；
[0041] Si化的优点：
[0042] ①优良的表面纯化效果；
[0043] ②高效的光学减反射性能(厚度和折射率匹配）；
[0044] ③低溫工艺，沉积速度快、薄膜质量好、工艺简单、易于工人掌握操作技术；
[0045] ④含氨Si化:H可W对mc-Si提供体纯化；
[0046] ⑤良好的绝缘性、致密性、稳定性和对杂质离子的掩蔽能力；
[0047] 而在实际当中，硅烷的价格是较昂贵的，因此在生产过程中，廉价的氨气适当过量 W达到硅烷的较大利用率，而W总体的成本最低，经济效益最高为目的。
[0048] 各种流量比条件下，薄膜的初始纯化效果都比较好。
[0049] 流量比过大和过小都不利于获得最稳定的薄膜，只有流量比（Si含量)适中时，纯 化效果才最为持久稳定(此时薄膜的折射率在2.3左右）。
[0050] 本方案的=层锻膜工艺相比传统的一层膜效率提升0.20%左右，相比两层膜电池 片效率提升0.10 %左右。
[0051] 同时使用本方案的=层锻膜工艺相比传统的一层、二层膜的PID特性更加优秀，衰 减可减低0.5 %左右。
[0052] 因此，本发明的一种多步扩散实现高效太阳能电池制备方法，提高产品质量，进一 步提升操作效率。
【具体实施方式】
[0053] 下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0054] 实施例1: 一种多晶娃PECVDS层锻膜工艺制备方法，按W下步骤进行：
[0化5] (1)、阳CVD分析：
[0056]太阳能电池始终把提高转化效率作为发展的方向，氮化娃膜在太阳能电池中由于 起到了增加太阳光吸收的作用，从而提高了转化效率；
[0057] 阳CVD称为:等离子体增强化学气相沉积法；
[0058] PECVD是借助微波或射频的使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子 体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜;为了使化 学反应能在较低的溫度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而运种CVD称为等离 子体增强化学气相沉积；
[0化9] (2)、阳CVD作用：
[0060] 氮化娃薄膜作为一种新型的太阳电池减反射膜已被工业界认识和应用；应用 PECVD系统，W硅烷、氨气和氮气为气源在多晶娃片上制备了具有减反射作用的氮化娃薄 膜，氮化娃薄膜指Si化；
[0061] (3)、阳CVD膜的特点：
[0062] 太阳电池的减反射膜，其折射率和厚度要满足nd = V4关系式，即折射率为2.35附 近为最佳；
[0063] 由化学法和阳CV的去制成的氮化娃薄膜的折射率一般可达2.0,接近太阳电池所要 求的最佳折射率，最佳折射率2.35，最为符合太阳电池反射层的要求；
[0064] 在沉积过程中，衬底溫度、硅烷与氨气的流比W及射频功率对薄膜质量有影响； [00化]从氮化娃(Si3N4)分子式可知，SiH4/NH3=(3X32)/(4X17) = 1.4为理想的质量 tt，理想的流比为（1.4X0.599)/0.719 = 1.16;
[0066] 氮化娃锻膜工艺，由最初的单层膜，到目前的双层膜设计，大大提高电池片的转换 效率;但常规的单、双层膜结构，未能有效降低电池组件电势诱导衰减(PID);
[0067] SiNx薄膜中存在大量的正的固定电荷可W对娃片形成较好的场纯化效果，同时 SiNx薄膜中较高含量的氨元素在热扩散过程中向娃片体内扩散，可W形成较好的体纯化； 但SiNx与基底的晶格失配度较大，不能充分的饱和娃片表面的悬挂键，无法对娃片形成较 好的界面纯化;而Si02薄膜较SiNx致密度更高，纯化效果更好，而且Si02/SiNx叠层膜可W 避免光伏组件在使用过程中因电势诱导衰减(PID)现象造成电池效率大幅衰减；
[0068] (4)、阳CVDS层锻膜工艺制备方法：
[0069] =层锻膜工艺，即在双层锻膜工艺的基础增加一层Si02锻膜，W减小电池PID;不 同膜厚、折射率的膜，呈现不同的颜色，通过合理的工艺设计，得到理想的膜结构；下表为 Si化膜的膜厚比色表：
[0070]
[0071 ]在沉积过程中，如果硅烷的量比率过大，反应不完全，则尾气中的硅烷的含量就较 高，过剩的硅烷会与空气中的氧气进行剧烈的反应，即有火焰或爆破声，运对于生产操作不 利，且也白白浪费硅烷，同样氨气和氮气的过量也会造成浪费；
[0072] 硅烷和氨气的流量比（SAR)，对薄膜的性能影响：
[0073] SAR在0.09-0.38的范围内增加时，尽管硅烷的流量已经远小于氨气的流量，所得 的薄膜仍然是富娃的;运说明PECVD更容易获得富娃的SiNx:晒羣膜，运得益于硅烷比氨气更 容易电离;SAR增加时，薄膜中的Si含量(Si/化k)随之增加，而折射率则按照高斯函数规律 随之增大；
[0074] 流量比偏小，Si数量过小，N数量过剩或者流量比偏大，Si数量过多，N数量过少;此 两种工艺均不能获得最大的Si-N键数目；
[0075]
[0076] 当d2<20nm时，不会发生严重的光吸收；
[0077] ⑥、第一层Si02膜小于15nm，对整体膜厚影响较小；
[0078] ⑦、第二层采用大的硅烷氨气流量比，获得高的折射率，并控制沉积时间，使其厚 度在20nmW内；
[00巧]当d2<20nm时，不会发生严重的光吸收；
[0080] ⑧、第一层Si02膜小于15nm，对整体膜厚影响较小；
[0081] ⑨、第二层采用大的硅烷氨气流量比，获得高的折射率，并控制沉积时间，使其厚 度在20nmW内；
[0082] ⑩、第=层采用小的硅烷氨气流量比，W获得较低而适合的折射率；
[0083] (5)、阳CVDS层膜优势：
[0084] S层膜相比一层或者两层更好的实现的太阳光的吸收、实现的SiNx介质层的作 用，从提高电池片效率。
【主权项】
1. 一种多晶娃PECVD^层锻膜工艺制备方法，其特征在于按w下步骤进行： (1) 、阳CVD分析： 太阳能电池始终把提高转化效率作为发展的方向，氮化娃膜在太阳能电池中由于起到 了增加太阳光吸收的作用，从而提高了转化效率； PECVD称为:等离子体增强化学气相沉积法； PECVD是借助微波或射频的使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而 等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜;为了使化学反应 能在较低的溫度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而运种CVD称为等离子体增 强化学气相沉积； (2) 、阳CVD作用： 氮化娃薄膜作为一种新型的太阳电池减反射膜已被工业界认识和应用；应用PECVD系 统，W硅烷、氨气和氮气为气源在多晶娃片上制备了具有减反射作用的氮化娃薄膜，氮化娃 薄膜指Si化； (3) 、PECVD膜的特点： 太阳电池的减反射膜，其折射率和厚度要满足η(1 = λ/4关系式，即折射率为2.35附近为 最佳； 由化学法和PECV的去制成的氮化娃薄膜的折射率一般可达2.0,接近太阳电池所要求的 最佳折射率，最佳折射率2.35，最为符合太阳电池反射层的要求； 在沉积过程中，衬底溫度、硅烷与氨气的流比W及射频功率对薄膜质量有影响； 从氮化娃(Si 3Ν4)分子式可知，SiΗ4/ΝΗ3 = (3 X 32) / (4 X 17) = 1.4为理想的质量比， 理想的流比为（1.4X0.599)/0.719 = 1.16; 氮化娃锻膜工艺，由最初的单层膜，到目前的双层膜设计，大大提高电池片的转换效 率;但常规的单、双层膜结构，未能有效降低电池组件电势诱导衰减(PID); SiNx薄膜中存在大量的正的固定电荷可W对娃片形成较好的场纯化效果，同时SiNx薄 膜中较高含量的氨元素在热扩散过程中向娃片体内扩散，可W形成较好的体纯化;但SiNx 与基底的晶格失配度较大，不能充分的饱和娃片表面的悬挂键，无法对娃片形成较好的界 面纯化;而Si02薄膜较SiNx致密度更高，纯化效果更好，而且Si02/SiNx叠层膜可W避免光 伏组件在使用过程中因电势诱导衰减(PID)现象造成电池效率大幅衰减； (4) 、阳CVDS层锻膜工艺制备方法： Ξ层锻膜工艺，即在双层锻膜工艺的基础增加一层Si02锻膜，W减小电池 PID;不同膜 厚、折射率的膜，呈现不同的颜色，通过合理的工艺设计，得到理想的膜结构；下表为SiNx膜 的膜厚比色表：在沉积过程中，如果硅烷的量比率过大，反应不完全，则尾气中的硅烷的含量就较高， 过剩的硅烷会与空气中的氧气进行剧烈的反应，即有火焰或爆破声，运对于生产操作不利， 且也白白浪费硅烷，同样氨气和氮气的过量也会造成浪费； 硅烷和氨气的流量比（SAR)，对薄膜的性能影响： SAR在0.09-0.38的范围内增加时，尽管硅烷的流量已经远小于氨气的流量，所得的薄 膜仍然是富娃的；运说明PECVD更容易获得富娃的Si化:晒羣膜，运得益于硅烷比氨气更容易 电离;SAR增加时，薄膜中的Si含量(Si/^比）随之增加，而折射率则按照高斯函数规律随之 增大； 流量比偏小，Si数量过小，N数量过剩或者流量比偏大，Si数量过多，N数量过少;此两种 工艺均不能获得最大的Si-N键数目； 复合膜折射率当d2<20皿时，不会发生严重的光吸收； ① 、第一层Si02膜小于15皿，对整体膜厚影响较小； ② 、第二层采用大的硅烷氨气流量比，获得高的折射率，并控制沉积时间， 使其厚度在20nmW内； 当d2<20皿时，不会发生严重的光吸收； ③ 、第一层Si02膜小于15皿，对整体膜厚影响较小； ④ 、第二层采用大的硅烷氨气流量比，获得高的折射率，并控制沉积时间， 使其厚度在20nmW内； ⑤ 、第Ξ层采用小的硅烷氨气流量比，W获得较低而适合的折射率； 巧）、阳CVD^层膜优势： Ξ层膜相比一层或者两层更好的实现的太阳光的吸收、实现的SiNx介质层的作用，从 提高电池片效率。
【文档编号】C23C16/44GK106098838SQ201610408537
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】刘晓龙, 刘成, 吴肖, 孙立国
【申请人】浙江昂成新能源有限公司