一种晶硅太阳能电池的制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及太阳能电池制造领域，具体涉及在提高光电转换效率的晶硅电池的表面钝化和减反技术。本发明是针对现有的电池技术的工艺流程，用原子层沉积以及等离子体原子层沉积制造SiO2、Al2O3、SiNx等材料的纳米叠层和复合材料,对晶硅电池的正反两面同时进行钝化层镀膜处理，从而延长少子寿命,提升电池的光电转换效率。钝化层镀膜完成后可继续进行SiNx减反层镀膜，从而可集成钝化、减反工艺于同一流程,降低成本,提高产能。本发明尤其适用于与黑硅技术结合，避免了多重工艺。另外，对于双面电池，使用本发明同时进行双面钝化更是必要的选择。
【专利说明】
-种晶括太阳能电池的制造工艺
技术领域
[0001] 本发明设及太阳能电池制造领域，具体设及在提高光电转换效率的晶娃电池的表 面纯化和减反技术。
【背景技术】
[0002] 高效晶娃电池是光伏产业的一个重要发展趋势。为最大限度增加晶娃电池的光电 转换效率，表面制绒和纯化工艺都是高效电池制造的必要手段，例如纯化发射极背面电池， 即PERC电池技术备受关注。并且电池生产技术也在进一步不断改进和提高。其中黑娃技术 结合背纯化技术已可达到20% W上的转换效率。
[0003] 有别于普通酸法制绒，现阶段大力开发的RIE蚀刻黑娃技术可对晶娃表面进行深 度蚀刻，从而形成高深宽比孔桐，更有效的减少电池表面对光的反射损失，增加光电转换效 率。黑娃技术的发展的另一个原因是金刚线切割娃锭技术的导入。金刚线切割能够大幅度 降低多晶娃片成本，但传统的酸制绒无法实现有效制绒，而Rffi黑娃制绒可W很大幅度上解 决金刚线切割带来了制绒工艺上的困难。但是，具有高深宽比孔桐的黑娃技术对下一道基 SiNx减反层工艺提出了新挑战。由于现有的减反层采用的是基于阳CVD的SiNx工艺，无法对 较深孔桐进行完整覆盖，因此Rffi蚀刻完成后，还需要增加一道湿法平坦化工艺来降低孔桐 深宽比。运样又增加了工艺的复杂性和成本。
[0004] 另一方面，纯化技术提高电池效率的主要途径有两个:一是降低表面缺陷态密度， 即通常所指的化学纯化(化emical passivation)，主要利用热氧化法Si化来饱和悬挂键降 低表面态；二是降低表面自由电子或空穴浓度，即通常所指场效应纯化(Field effect passivation),例如常规p型电池的侣背场纯化，等离子增强化学气相沉积(PECVD)法制备 氮化娃(SiNx)、非晶娃(a-Si)、Si〇2/SiNx堆叠纯化，W及ALD制备Ah〇3等薄膜技术。但是由于 存在多种晶娃的参杂方式，导致薄膜纯化工艺趋于复杂，甚至是同样工艺(例如SiNx)需对 电池表面和背面分别进行纯化锻膜。导致成本过高。在采用ALD生成Ah〇3单面背纯化工艺时 也要求无绕锻，避免造成晶娃电池表面的视觉影响。W上因素对锻膜设备设计提出了很大 挑战，生产成本无法降低。
[000日]原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)技术是一个W表面化学气相反应为 基础的纳米薄膜沉积技术。如图1所示，它通过将两种W上化学源分开导入反应腔，其间对 表面饱和反应后的气相反应产物及未反应的气体吹扫干净，可W将物质W单原子膜形式锻 在基底表面，因此可W对所沉积的薄膜的厚度及均匀度精确控制在原子层厚度范围内。有 别于传统的真空沉积技术，ALD技术具有在非平面复杂结构及Ξ维结构表面形成高质量、无 针孔、保形性薄膜等独特性能。当前，原子层沉积(ALD)技术作为最先进的薄膜沉积技术之 一，已广泛应用于先进的微电子制造业。由于传统晶娃电池表面结构相对简单，因此ALD技 术独特的高质量，无针孔、保形性薄膜等独特性能并未被充分利用。如图2所示，常规湿法酸 审IJ绒所形成的所谓"金字塔"其深宽比较小，PECVD减反层可W在其绒面直接成膜;然而对于 RIE蚀刻所形成的高深宽比的绒面，传统PECVD减反层无法覆盖绒层底部，造成缺陷。利用 ALD技术就可W完全覆盖复杂结构的绒面。因此随着黑娃技术逐渐实现量产，对能够解决在 高深宽比表面锻膜的ALD技术的需求显而易见。另外，由于ALD是表面控制的反应，特别适合 批量装载，对所有暴露在反应气体中的衬底表面进行锻膜。
【发明内容】
[0006] 1、本发明所要解决的技术问题
[0007] 本发明是针对现有的电池技术的工艺流程，用原子层沉积(ALD)W及等离子体原 子层沉积(PEALD)制造 Si化、Ab化、SiNx等材料的纳米叠层和复合材料，对晶娃电池的正反 两面同时进行纯化层锻膜处理，从而延长少子寿命，提升电池的光电转换效率。纯化层锻膜 完成后可继续进行SiNx减反层锻膜，从而可集成纯化、减反工艺于同一流程，降低成本，提 高产能。本发明尤其适用于与黑娃技术结合，避免了多重工艺。另外，对于双面电池，使用本 发明同时进行双面纯化更是必要的选择。
[0008] 2、本发明提供的技术方案
[0009] 基于原子层沉积(ALD)和等离子体原子层沉积(PEALD)运两种加工技术在电池片 表面制备功能性薄膜Si化/Al2〇3/SiNx和SixAlyOz/SiNx，能够用于大批量生产，对不同种类晶 娃电池进行纯化和减反锻膜。同一种材料锻膜在晶娃电池正反两面同时进行，多种材料可 在同一反应腔体中一次完成。
[0010]制备Si〇2/Al2〇3/SiNx复合结构的具体的技术方案如下：
[0011] -种晶娃太阳能电池的制造工艺，采用原子层沉积技术或者等离子体原子层沉积 技术，主要包括如下步骤：
[0012] (1)在待处理的电池片两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原子层沉积 技术制备二氧化娃薄膜：
[0013] 化学源：娃源为Si2(NHC2H5)6、（C姐22N2Si)、SiCl4、Si(ffl3)Cl3、Si(ai3)2Cl2、Si (〔出)3〔1中的一种，氧源为出0、出化、〇3中的一种；
[0014] 工艺参数:工艺溫度为20-300°C，工艺真空范围1-lOOtorr，娃源和氧源脉冲时间 分别在0.01秒-30秒之间，每一个反应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒 之间；
[0015] 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氧源等离子气体为化、化0中的 一种，化学源和工艺参数的选取与该步骤中原子层沉积技术相同；等离子发生器的工作范 围为功率在100-5000瓦特，频率在50千赫兹-50兆赫兹；
[0016] (2)在步骤(1)加工好的电池片的两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原 子层沉积技术制备Ξ氧化二侣薄膜：
[0017] 化学源：侣源为A1(C出）4、41亂、41(邸2邸3)3、41出中的一种；氧源为此0、出〇2、〇3中 的一种；
[001引工艺参数:工艺溫度为50-300°C，工艺真空范围1-lOOtorr，侣源和氧源脉冲时间 分别在0.01秒-30秒之间，每一个反应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒 之间；
[0019]该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氧源等离子气体为化、化0中的 一种，化学源和工艺参数的选取与该步骤中原子层沉积技术相同；等离子发生器的工作范 围为功率在100-5000瓦特，频率在50千赫兹-50兆赫兹(3)在步骤(2)加工好的电池片的两 面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原子层沉积技术制备氮化娃薄膜：
[0020] 化学源：娃源为Si2(NHC2H5)6、（C姐22N2Si)、SiCl4、Si(ffl3)Cl3、Si(ai3)2Cl2、Si (C出)3CI中的一种，氮源为畑3、N2出中的一种；
[0021] 工艺参数:工艺溫度为50-500°C，工艺真空范围1-lOOtorr，娃源和氮源脉冲时间 分别在0.01秒-30秒之间，每一个反应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒 之间；
[0022] 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氮源等离子气体为N曲、化、此/ 化中的一种，其中采用出/化时，出浓度为出/化的1-50%;化学源和工艺参数的选取与该步骤 中原子层沉积技术相同；等离子发生器的工作范围为功率在100-5000瓦特，频率在50千赫 兹-50兆赫兹；
[0023] 其中步骤(1)和步骤(2)在同一腔体内进行，步骤(3)根据实际情况选择与步骤(1) 和步骤(2)在同一腔体或者不同腔体内进行。
[0024] 采用上述工艺加工好的电池片的结构W及各功能性薄膜的具体功能为：电池片的 两个表面依次为二氧化娃薄膜、Ξ氧化二侣薄膜、氮化娃薄膜;其中，二氧化娃薄膜作为过 渡层，Ξ氧化二侣薄膜作为纯化层，电池片正面的氮化娃薄膜作为减反层，电池片背面的氮 化娃薄膜作为保护层。
[0025] 采用上述工艺加工好的各功能性薄膜的厚度范围为:步骤（1)中制备的二氧化娃 薄膜厚度在0.1-50nm之间；步骤（2)中制备的Ξ氧化二侣薄膜厚度在0.1-50nm之间；步骤 (3)中制备的氮化娃薄膜厚度在50-200nm之间。其中，各功能性薄膜的优选厚度范围为:步 骤(1)中制备的二氧化娃薄膜厚度在O.l-lOnm之间；步骤(2)中制备的二氧化娃薄膜厚度在 1-lOnm之间；步骤(3)中制备的氮化娃薄膜厚度在50-100nm之间。
[0026] 制备SixAlyOz/SiNx复合结构的具体的技术方案如下：
[0027] -种晶娃太阳能电池的制造工艺，采用原子层沉积技术或者等离子体原子层沉积 技术，主要包括如下步骤：
[00%] (1)在待处理的电池片两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原子层沉积 技术制备氧化娃侣复合薄膜：
[00巧]化学源：娃源为Si2(NHC2H5)6、（C姐22N2Si)、SiCl4、Si(ffl3)Cl3、Si(ai3)2Cl2、Si (C曲）3C1中的一种，侣源为A1(C曲)4、41(：13、41(邸2邸3)3、41曲中的一种；氧源为此0、出〇2、〇3 中的一种；
[0030] 工艺参数:工艺溫度为50-300度，工艺真空范围l-l(K)torr，娃源、侣源和氧源脉冲 时间分别在0.01秒-30秒之间，娃源、侣源和氧源之间采用一定的循环脉冲方式，每一个反 应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒之间；
[0031] 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氧源等离子气体为化、化0中的 一种，化学源和工艺参数的选取与该步骤中原子层沉积技术相同；等离子发生器的工作范 围为功率在100-5000瓦特，频率在50千赫兹-50兆赫兹
[0032] (2)在步骤(1)加工好的电池片的两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原 子层沉积技术制备氮化娃薄膜：
[0033] 化学源：娃源为Si2(NHC2H5)6、（C姐22N2Si)、SiCl4、Si(ffl3)Cl3、Si(ai3)2Cl2、Si (C出)3C1中的一种，氮源为畑3、N2出中的一种；
[0034] 工艺参数:工艺溫度为50-500°C，工艺真空范围1-lOOtorr，娃源和氮源脉冲时间 分别在0.01秒-30秒之间，每一个反应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒 之间；
[0035] 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氮源等离子气体为N曲、化、此/ 化中的一种，其中采用此/化时，此浓度为出/化的1-50% ;化学源和工艺参数的选取与该步 骤中原子层沉积技术相同；等离子发生器的工作范围为功率在100-5000瓦特，频率在50千 赫兹-50兆赫兹
[0036] 其中步骤(1)和步骤(2)根据实际情况选择在同一腔体或者不同腔体内进行。
[0037] 其中，步骤(1)中娃源、侣源和氧源的脉冲方式为如下脉冲方式中的一种：
[003引（a)娃源脉冲，惰性气体清洗，氧源脉冲，惰性气体清洗，侣源脉冲，惰性气体清洗， 氧源脉冲，惰性气体清洗，如此循环，达到预定薄膜厚度；
[0039] (b)娃源脉冲，惰性气体清洗，侣源脉冲，惰性气体清洗，氧源脉冲，惰性气体清洗， 如此循环，达到预定薄膜厚度；
[0040] (C)娃源和侣源同时脉冲，惰性气体清洗，氧源脉冲，惰性气体清洗，如此循环，达 到预定薄膜厚度。
[0041] 采用上述工艺加工好的电池片的结构W及各功能性薄膜的具体功能为：电池片的 两个表面依次为氧化娃侣复合薄膜、氮化娃薄膜;其中，氧化娃侣复合薄膜作为纯化层，电 池片正面的氮化娃薄膜作为减反层，电池片背面的氮化娃薄膜作为保护层。
[0042] 采用上述工艺加工好的各功能性薄膜的厚度范围为:步骤（1)中制备的氧化娃侣 复合薄膜厚度在0.1-50nm;步骤(2)中制备的氮化娃薄膜厚度在50-200nm之间。其中，各功 能性薄膜的优选厚度范围为:步骤(1)中制备的氧化娃侣复合薄膜厚度在1-lOnm之间；步骤 (2)中制备的氮化娃薄膜厚度在50-100nm之间。
[0043] 采用上述工艺制备的电池片结构，具有下列结构中的一种：
[0044] (1)在基板的上表面具有与基板导电类型相对应的发射区，一个上表面制绒层，一 个上表面减反层，一个上表面及背面厚度相同的功能性薄膜，其上表面作为附加减反层，背 面作为纯化层，一个背面保护层，一个上表面及背面导线。
[0045] (2)在基板的上表面具有与基板导电类型相对应的发射区，一个上表面制绒层，一 个上表面及背面厚度相同的纯化层，一个上表面及背面厚度相同的功能性薄膜，其上表面 作为减反层，背面作为保护层，一个上表面及背面导线。
[0046] (3)在基板的两面具有与基板导电类型相对应的发射区，一个双面制绒层，一个双 面厚度相同的纯化层，一个双面厚度相同的减反层，一个上表面及背面导线。
[0047] 3、采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
[0048] (1)同一种材料锻膜在晶娃电池正反两面同时进行，避免了多次单面锻膜工艺，简 化了电池制造程序，提高了产能，同时降低了成本。本发明利用原子层沉积技术原理，是依 靠饱和式化学表面反应而完成的薄膜沉积，对反应气体流动无方向性，选择性。因此只需电 池片处在反应气体氛围中，便可自然形成双面锻膜。现有电池片的纯化和减反工艺均沿用 PECVD的锻膜方法，由于PECVD是一种具有方向性的薄膜沉积技术，因此只能完成面对反应 气体流动途径的单面锻膜，并且反应气体的流速和浓度分布及反应时间对薄膜厚度、均匀 度及成膜质量有直接影响。因此无法完成在电池片两面都能均匀锻膜的工艺要求。如果需 要双面加工，则必须对电池片进行机械翻转，再重新放置在反应腔内进行第二次同样工艺 的锻膜。显而易见，运种方法不但工艺复杂，而且增加了成本，降低了产能，不适用于电池片 的大批量生产。
[0049] (2)利用原子层沉积技术生成的纯化层和减反层，具有优异的保型性（即接近 100%的阶梯覆盖性能），可在RIE造成的深孔形成高质量无针孔的均匀薄膜，而且不再需要 湿法平坦化工艺;如图2所示，由于阳CVD的氮化娃具有方向性，无法在绒层底部形成完全覆 盖的薄膜，或者形成的薄膜质量差、有针孔；因此在绒层底部形成缺陷，运些缺陷可导致电 池转换效率的降低，因此现有技术必须对RIE形成的深孔再进行湿法修复，才能使用PECVD 的纯化层和减反层，另一方面，却会增加黑娃的反射率。而本发明利用原子层沉积技术的保 型特性，可W直接对Rffi制绒层进行纯化和减反锻膜，并且可W自然修补绒层底部的深层缺 陷，保持Rffi黑娃技术的反射率。
[0050] (3)纯化工艺和减反工艺之间可W自由搭配，根据实际需要选择在同一反应腔或 者不同的反应腔内进行。对于权利要求10所述的一种电池片结构，可选择在不同反应腔内 分别进行纯化和减反工艺，可W充分利用现有单面锻膜PECVD反应腔进行减反层和保护层 锻膜，而利用双面锻膜的原子层沉积反应腔进行纯化层锻膜。充分利用原有设备，降低了成 本。对于权利要求11和12所述的电池片结构，则可选择在同一反应腔内进行，减少设备量， 降低了成本。
[0051 ] (4)n型，P型电池均可采用此工艺，具有好的通用性。多种电池可W达到进一步提 升电池性能的效果。与现有普通PERC电池比较，利用原子层沉积技术生成的双面锻膜纯化 层可提升电池转换效率接近1%。对于权利要求10所述的一种电池片结构，上表面的ALD附 加纯化膜还可W修复PECVD减反膜的微缺陷，从而提高电池片使用寿命。
[0052]表1普通单晶娃电池光电转换效率与带有不同结构ALD双面锻膜的PERC电池试验 结果比较
[0化3]
【附图说明】
[0054]图1 ALD原理示意图
[0055] 图2 ALD与阳CVD对制绒层保形性能比较
[0056] 图3A普通电池减反层工艺后双面锻纯化层(双层材料)结构图，其中：100晶娃衬 底(单晶、多晶，n、p型），110扩散层和制绒层，111扩散层，112制绒层，120纯化层，121第一纯 化层，122束^纯化层，131正面减反层，132有面保护层。
[0057] 图3B普通电池植绒清洗工艺后双面锻ALD/PEALD纯化层(双层材料)/减反层膜结 构图，其中：100晶娃衬底(单晶、多晶，n、p型），110扩散层和制绒层，111扩散层，112制绒层， 120纯化层，121第一纯化层，122第二纯化层，130 (131)正面减反层，130 (132)背面保护层。
[0058] 图3C双面电池双面锻膜ALD/PEALD纯化层（双层材料)/减反层膜结构图，其中： 100晶娃衬底(单晶、多晶，n、p型），110扩散层和制绒层，111扩散层，112制绒层，120纯化层， 121束一纯化层，122束^纯化层，130正面减反层和有面减反层。
[0059] 图3D普通电池减反层工艺后双面锻纯化层(复合材料)结构图，其中：100晶娃衬 底(单晶、多晶，n、p型），110扩散层和制绒层，111扩散层，112制绒层，131正面减反层，132背 面保护层，140复合材料纯化层。
[0060] 图3E普通电池植绒清洗工艺后双面锻ALD/PEALD纯化层(复合材料)/减反层膜结 构图，其中：100晶娃衬底（单晶、多晶，n、p型），110扩散层和制绒层，111扩散层，112制绒 层，130正面减反层和背面保护层，140复合材料纯化层。
[0061 ]图4A图3A结构对应工艺流程在不同腔体实现的工艺流程示意图。
[0062] 图4B-1图3B结构对应工艺流程在同一腔体实现的工艺流程示意图。
[0063] 图4B-2图3B结构对应工艺流程在不同腔体实现的工艺流程示意图。
[0064] 图4C图3C结构对应工艺流程在同一或不同腔体实现的工艺流程示意图。
[0065] 图4D图3D结构对应工艺流程在不同腔体实现的工艺流程示意图。
[0066] 图4E图3E结构对应工艺流程在同一腔体或不同腔体实现的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0067] 下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
[0068] 实施例1制备普通阳RC电池减反层和ALD纯化层工艺
[0069] 采用本发明首先制备普通PERC电池结构及减反层，再进行ALD技术双面锻膜纯化 层的工艺，采用不同的反应腔体和工艺参数，可W制备出SiNx/Si〇2/Al2〇3/SiNx复合结构，具 体的工艺参数的实施和制备出的复合结构如下：
[0070] 表2制备SiNx/Si〇2/Al2〇3/SiNx复合结构（图3A)的具体实施例的参数，具体工艺见 图4A
[0071]
[0072] 注:其中步骤121和步骤122在同一腔体内同时进行双面锻膜，步骤131和步骤132 根据实际情况选择不同腔体内进行PEALD或者PECVD单面锻膜。
[0073] 其中，优选的实施例为：
[0074] 表3制备SiNx/Al2〇3/SiNx复合结构（图3A)的优选实施例的参数，具体工艺见图4A
[0075]
[0076] 注:其中步骤120在ALD腔体内同时进行双面锻膜，步骤131和步骤132在同PECVD腔 体内进行单面锻膜。
[0077] 根据表2工艺所制造的光伏电池，其测量所得到的转换效率结果如下表4。可见使 用ALD技术进行双面锻膜制造的A1203纯化层与普通电池比较，光电转换效率提高了1 %。
[0078] 表4普通单晶娃电池光电转换效率与经过ALD双面锻膜Ah〇3纯化层的PERC电池 (图3A)的试验结果比较
[0079]
[0080] 实施例2制备普通阳RC电池 ALD纯化层和阳ALD减反层/保护层的工艺
[0081 ]采用本发明首先制备PERC电池结构的ALD纯化层双面锻膜，再进行PEALD或者 阳CVD减反层和纯化层的工艺，采用同一 ALD/PEALD反应腔体和工艺参数，可W制备出SiNx/ S i化/A12O3/S iNx复合结构，具体的工艺参数的实施和制备出的复合结构如下：
[0082] 表5制备SiNx/Si〇2/Al2〇3/SiNx复合结构（图3B)的具体实施例的参数(采用同一 ALD/PEALD反应腔体，具体工艺流程见图4B-1)
[0083]
[0084] 注:其中步骤121和步骤122在同一腔体内同时进行双面锻膜，步骤130根据实际情 况在同一腔体经过调整腔体溫度进行PEALD双面锻膜。
[00化]实施例3制备普通阳RC电池 ALD纯化层和阳ALD/PECVD减反层/保护层的工艺
[0086] 采用本发明首先制备PERC电池结构的ALD纯化层双面锻膜，再进行PEALD或者 阳CVD减反层和纯化层的工艺，采用不同ALD/PEALD/PECVD反应腔体和工艺参数，可W制备 出SiNx/Si化/Al2〇3/SiNx复合结构，具体的工艺参数的实施和制备出的复合结构如下：
[0087] 表6制备SirWSi〇2/Ab〇3/SiNx复合结构（图3B)的具体实施例的参数(采用不同 ALD/PEALD/PECVD反应腔体，具体工艺流程见图4B-2)
[008引
[0089] 注:其中步骤120在ALD腔体内同时进行双面锻膜，步骤130在不同PEALD腔体内同 时进行双面锻膜，或者在PECVD腔体内分别进行单面锻膜。
[0090] 其中，优选的实施例为：
[0091] 表7制备SirWSi〇2/Al2〇3/SiNx复合结构（图3B)的优选实施例的参数(采用不同 ALD/PEALD/PECVD反应腔体，具体工艺流程见图4B-2)
[0092]
[0093] 根据表6工艺所制造的光伏电池，其测量所得到的转换效率结果如下表。可见使用 ALD和技术进行双面锻膜制造的SiNx/Si〇2/Ah〇3/SiNx复合结构的纯化层与普通电池比较， 光电转换效率提高了近1%。
[0094] 表8普通单晶娃电池光电转换效率与带有ALD双面锻膜Si化/Ah化纯化层的PERC 电池的试验结果比较
[0095]
[0096] 实施例4制备ALD/PEALD纯化层和减反层的工艺
[0097] 采用本发明的制备双面电池结构的ALD纯化层和PEALD减反层的工艺，采用同一或 不同的ALD/阳ALD反应腔体和工艺参数，可W制备出SiNx/Si〇2/Al2〇3/SiNx复合结构，具体的 工艺参数的实施和制备出的复合结构如下：
[009引表9制备SiNx/Si02/Al203/SiNx复合结构（图3C)的具体实施例的参数，具体工艺见 图4C
[0099]
[0100] 注:其中步骤120在ALD腔体内同时进行双面锻膜，步骤130在同一或不同PEALD腔 体经过调整腔体溫度同时进行双面锻膜。
[0101] 实施例5制备普通阳RC电池减反层和ALD纯化层工艺
[0102] 采用本发明制备的普通PERC电池结构的减反层和纯化层的工艺，采用不同的反应 腔体和工艺参数，可W制备出SiNx/SixAlyOz/SiNx复合结构，具体的工艺参数的实施和制备 出的复合结构如下：
[010：3]表10制备SiNx/SixAlyOz/SiNx复合结构（图3D)的具体实施例的参数，具体工艺见 图4D
[0104]
[0105] 注:其中步骤140在ALD腔体内同时进行双面锻膜，步骤131和步骤132根据实际情 况选择不同腔体内进行PEALD或者PECVD单面锻膜。
[0106] 其中，优选的实施例为：
[0107] 表11制备SiNx/SixAlyOz/SiNx复合结构（图3D)的优选实施例的参数，具体工艺见 图4D
[010 引
[0109] 注:其中步骤140在ALD腔体内同时进行双面锻膜，步骤131和步骤132在不同PECVD 腔体内进行单面锻膜。
[0110] 实施例6制备普通阳RC电池 ALD纯化层和阳ALD/PECVD减反层和保护层的工艺
[0111] 采用本发明的制备普通PERC电池结构的ALD纯化层和PEALD/PECVD减反层和保护 层的工艺，采用同一 ALD/PEALD反应腔体或者不同ALD/PECVD反应腔体和工艺参数，可W制 备出SiNx/SixAlyOz/SiNx复合结构，具体的工艺参数的实施和制备出的复合结构如下：
[011^ 表12制备SiNx/SixAlyOz/SiNx复合结构（图3E)的具体实施例的参数，具体工艺见 图4E
[0113]
[0114] 注:其中步骤140在ALD腔体内同时进行双面锻膜，步骤130根据实际情况在同一腔 体或在不同腔体经过调整腔体溫度进行PEALD双面锻膜。
[0115] W上示意性地对本发明的创造及其实施方式进行了描述，本发明的保护范围包括 但不限于上述的描述。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不 局限于此。所W，如果本领域的普通技术人员受到本发明的启示，在不脱离本发明的创造宗 旨的情况下，不经创造性的设计出与本发明的技术方案相似的结构方式及实施例，均应属 于本专利的保护范围。
【主权项】
1. 一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于:采用原子层沉积技术或者等离子体 原子层沉积技术，主要包括如下步骤： (1) 在待处理的电池片两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原子层沉积技术 制备二氧化硅薄膜： 化学源：硅源为 Si2(NHC2H5)6、（C8H 22N2Si)、SiCl4、Si(CH3)Cl3、Si(CH 3)2Cl2、Si(CH3)3Cl 中 的一种，氧源为H2〇、H2〇2、〇3中的一种； 工艺参数：工艺温度为20-300°C，工艺真空范围Ι-lOOtorr，硅源和氧源脉冲时间分别 在0.01秒-30秒之间，每一个反应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒之 间； 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氧源等离子气体为〇2、N20中的一种， 化学源和工艺参数的选取与该步骤中原子层沉积技术相同；等离子发生器的工作范围为功 率在100-5000瓦特，频率在50千赫兹-50兆赫兹； (2) 在步骤(1)加工好的电池片的两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原子层 沉积技术制备三氧化二铝薄膜： 化学源：铝源为六1(013)4^1(：13^1(012013) 3^1!13中的一种；氧源为!120、!12〇 2、03中的一 种； 工艺参数：工艺温度为50-300°C，工艺真空范围l-100torr，铝源和氧源脉冲时间分别 在0.01秒-30秒之间，每一个反应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒之 间； 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氧源等离子气体为〇2、N20中的一种， 化学源和工艺参数的选取与该步骤中原子层沉积技术相同；等离子发生器的工作范围为功 率在100-5000瓦特，频率在50千赫兹-50兆赫兹 (3) 在步骤(2)加工好的电池片的两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原子层 沉积技术制备氮化硅薄膜： 化学源：硅源为 Si2(NHC2H5)6、（C8H 22N2Si)、SiCl4、Si(CH3)Cl3、Si(CH 3)2Cl2、Si(CH3)3Cl 中 的一种，氮源为ΝΗ3、Ν2Η2中的一种； 工艺参数：工艺温度为50-500°C，工艺真空范围l-100torr，硅源和氮源脉冲时间分别 在0.01秒-30秒之间，每一个反应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒之 间； 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氮源等离子气体为NH3、N2、H2/N 2中的 一种，其中采用H2/N2时，H2浓度为出/他的1-50% ;化学源和工艺参数的选取与该步骤中原子 层沉积技术相同；等离子发生器的工作范围为功率在100-5000瓦特，频率在50千赫兹-50兆 赫兹； 其中步骤（1)和步骤(2)在同一腔体内进行，步骤(3)根据实际情况选择与步骤（1)和步 骤(2)在同一腔体或者不同腔体内进行。2. 根据权利要求1任意一项所述的一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于:所述 工艺制备电池的双面镀膜结构为：电池片的两个表面依次为二氧化硅薄膜、三氧化二铝薄 膜、氮化硅薄膜;其中，二氧化硅薄膜作为第一钝化层，三氧化二铝薄膜作为第二钝化层，电 池片正面的氮化硅薄膜作为减反层，电池片背面同时形成的氮化硅薄膜作为保护层。3. 根据权利要求1至2任意一项所述的一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于： 步骤(1)中制备的二氧化硅薄膜厚度在0_50nm之间；步骤(2)中制备的三氧化二铝薄膜厚度 在0 · l-50nm之间；步骤(3)中制备的氮化娃薄膜厚度在50-200nm之间。4. 根据权利要求3所述的一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于：步骤（1)中制 备的二氧化娃薄膜厚度在〇. l-l〇nm之间；步骤(2)中制备的二氧化娃薄膜厚度在l-10nm之 间；步骤(3)中制备的氮化娃薄膜厚度在50-100nm之间。5. -种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于:采用原子层沉积技术或者等离子体 原子层沉积技术，主要包括如下步骤： (1) 在待处理的电池片两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原子层沉积技术 制备氧化硅铝复合薄膜： 化学源：硅源为 Si2(NHC2H5)6、（C8H 22N2Si)、SiCl4、Si(CH3)Cl3、Si(CH 3)2Cl2、Si(CH3)3Cl 中 的一种，错源为六1(013)4、41(]13、41(012〇13)3、41!13中的一种;氧源为 H2〇、H2〇2、〇3 中的一种； 工艺参数:工艺温度为50-300度，工艺真空范围l-100torr，硅源、铝源和氧源脉冲时间 分别在0.01秒-30秒之间，硅源、铝源和氧源之间采用一定的循环脉冲方式，每一个反应气 体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为〇. 01秒-30秒之间； 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氧源等离子气体为〇2、N20中的一种， 化学源和工艺参数的选取与该步骤中原子层沉积技术相同；等离子发生器的工作范围为功 率在100-5000瓦特，频率在50千赫兹-50兆赫兹 (2) 在步骤(1)加工好的电池片的两面，同时通过原子层沉积技术或者等离子体原子层 沉积技术制备氮化硅薄膜： 化学源：硅源为 Si2(NHC2H5)6、（C8H 22N2Si)、SiCl4、Si(CH3)Cl3、Si(CH 3)2Cl2、Si(CH3)3Cl 中 的一种，氮源为ΝΗ3、Ν2Η2中的一种； 工艺参数：工艺温度为50-500°C，工艺真空范围l-100torr，硅源和氮源脉冲时间分别 在0.01秒-30秒之间，每一个反应气体脉冲完成后的惰性气体清洗时间为0.01秒-30秒之 间； 该步骤采用等离子体原子层沉积技术时，所采用的氮源等离子气体为NH3、N2、H2/N 2中的 一种，其中采用H2/N2时，H2浓度为出/他的1-50% ;化学源和工艺参数的选取与该步骤中原子 层沉积技术相同；等离子发生器的工作范围为功率在100-5000瓦特，频率在50千赫兹-50兆 赫兹 其中步骤(1)和步骤(2)根据实际情况选择在同一腔体或者不同腔体内进行。6. 根据权利要求5所述的一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于：步骤（1)中硅 源、铝源和氧源的脉冲方式为如下脉冲方式中的一种： (a) 硅源脉冲，惰性气体清洗，氧源脉冲，惰性气体清洗，铝源脉冲，惰性气体清洗，氧源 脉冲，惰性气体清洗，如此循环，达到预定薄膜厚度； (b) 硅源脉冲，惰性气体清洗，铝源脉冲，惰性气体清洗，氧源脉冲，惰性气体清洗，如此 循环，达到预定薄膜厚度； (c) 硅源和铝源同时脉冲，惰性气体清洗，氧源脉冲，惰性气体清洗，如此循环，达到预 定薄膜厚度。7. 根据权利要求5至6任意一项所述的一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于： 所述工艺制备电池的双面镀膜结构为：电池片的两个表面依次为氧化硅铝复合薄膜、氮化 硅薄膜;其中，氧化硅铝复合薄膜作为钝化层，电池片正面的氮化硅薄膜作为减反层，电池 片背面同时形成的氮化硅薄膜作为保护层。8. 根据权利要求5至7中任意一项权利要求所述的一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其 特征在于:步骤（1)中制备的氧化娃错复合薄膜厚度在0. l-50nm之间；步骤(2)中制备的氮 化硅薄膜厚度在50-200nm之间。9. 根据权利要求8所述的一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于：步骤（1)中制 备的氧化娃错复合薄膜厚度在l-l〇nm之间；步骤(2)中制备的氮化娃薄膜厚度在50-100nm 之间。10. 根据权利要求1或5中所述的一种晶硅太阳能电池的制造工艺，其特征在于:所述工 艺制备的电池结构是下列结构中的一种： (1) 在基板的上表面具有与基板导电类型相对应的发射区，一个上表面制绒层，一个上 表面减反层，一个上表面及背面厚度相同的功能性薄膜，其上表面作为附加减反层，背面作 为钝化层，一个背面保护层，一个上表面及背面导线； (2) 在基板的上表面具有与基板导电类型相对应的发射区，一个上表面制绒层，一个上 表面及背面厚度相同的钝化层，一个上表面及背面厚度相同的功能性薄膜，其上表面作为 减反层，背面作为保护层，一个上表面及背面导线； (3) 在基板的两面具有与基板导电类型相对应的发射区，一个双面制绒层，一个双面厚 度相同的钝化层，一个双面厚度相同的减反层，一个上表面及背面导线。
【文档编号】H01L31/18GK105870249SQ201610174023
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】黎微明, 李翔, 胡彬, 王燕清
【申请人】江苏微导纳米装备科技有限公司, 无锡先导智能装备股份有限公司