一种新型PECVD的镀膜工艺的制作方法

本发明涉及晶体硅表面镀膜
技术领域：
，具体地说，是一种新型pecvd(plasmaenhancedchemicalvapordeposition等离子体增强化学气相沉积法)的镀膜工艺。
背景技术：
：太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。目前，晶体硅太阳电池在整个太阳能电池产业中占据着90％的市场份额，而且其成本和价格一直在大规模的下降，随着太阳能行业的不断发展，追求高效电池成为必然趋势。晶体硅太阳能电池的生产步骤包括：硅片表面的清洗和陷光结构的制备，扩散制备pn结，背腐蚀去除磷硅玻璃，pecvd制备减反射膜，丝网印刷背电极、背电场和正电极烘干，检验电池片的外观，测试包装。常规的管式pecvd是直接镀膜法，原理是：等离子体轰击硅片表面，使其中的氢原子深入到硅片中去，起到对硅片表面和体内的钝化作用。基本的工艺步骤为：进炉升温稳定温度，抽真空检漏预沉积，通化学反应气体开射频电离，抽真空，充气破真空，出炉。这种镀膜法，由于等离子体轰击硅片表面会导致表面损伤严重，形成更多的表面缺陷，极大地增加了表面的复合速率，降低了电池的短路电流。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种新型pecvd的镀膜工艺，以提升硅片体内的钝化效果，提高电池片效率。为实现上述目的，本发明的第一方面，提供一种新型pecvd的镀膜工艺，工艺步骤为：进炉升温稳定温度→氨气吹扫→抽真空检漏→预沉积→通化学反应气体开射频电离→抽真空→充气→退火→出炉。进一步的，所述的新型pecvd的镀膜工艺包括以下步骤：(1)多晶硅进炉：温度为400-500℃，氮气流量为1000-10000sccm，时间为140-500s；空炉管时，温度在450℃，进炉时，炉门打开，炉口温度下降较多，所以炉口设置温度较低，炉尾温度较高，所以设定进炉时的温度范围为400-500℃；(2)炉内升温：温度为400-500℃，氮气流量为1000-10000sccm，时间为500-600s；关上炉门后，各个温区开始升温，升温速率不一致，会有高有低，所以设定温度范围为400-500℃；(3)氨气吹扫：温度控制在400-450℃，通入5000-6000sccm的氨气流量，时间为30-100s；时间低于30s，表面杂质吹扫不干净，时间高于100s，时间过长，并不能优化效果，但是会降低电池片的产能；(4)抽真空检漏：温度控制在400-450℃，用真空泵给炉管抽气，在120-300s内压强达到20-100mtorr，维持30-120s，观察压强是否超过100mtorr；升温稳定后，缩小各区温度设定范围，更精确地设定各区温度；(5)预沉积：输入氨气1000-10000sccm，硅烷200-900sccm，打开射频发生器，射频功率为4500-5500w，时间设置5-30s，然后关闭射频，气体输入停止；(6)通化学反应气体开射频电离：温度为430-460℃，稳定30-120s，输入氨气1000-10000sccm，硅烷200-500sccm，打开射频发生器，射频功率在4500-5500w，时间设置为50-200s，运行完设定时间后关闭射频发生器，改变输入气体的流量，输入氨气1000-10000sccm，硅烷400-900sccm，打开射频发生器，射频功率为5000-7000w，时间设置为150-600s，运行完设定时间后关闭射频发生器，气体输入停止，两步输入气体时间之和为600-750s；(7)抽真空：温度控制在430-460℃，用真空泵给炉管抽气，在120-300s内压强达到10-50mtorr，维持60s；(8)充气：用氮气吹扫每个反应气体的mfc，向炉管充入5000-15000sccm的氮气；(9)多晶硅退火：从炉口到炉尾依次5个温区升到设定温度500-550℃，维持120-480s；此处的维持时间是经过优选的，低于这一范围会导致修复效果不明显，高于这一范围并不能优化效果，但是会增加硅片镀膜时间，降低电池片的产能；(10)出炉：温度为400-500℃，时间为100-400s，最终将镀膜片取出；出炉时温度设定的原理和进炉时一样，炉口温度下降快，炉口和炉尾温差大。优选的，所述的新型pecvd的镀膜工艺包括以下步骤：(1)多晶硅进炉：温度为450℃，氮气流量为5000sccm，时间为250s；(2)炉内升温：温度为450℃，氮气流量为5000sccm，时间为550s；(3)氨气吹扫：温度控制在425℃，通入5500sccm的氨气流量，时间为65s；(4)抽真空检漏：温度控制在420℃，用真空泵给炉管抽气，在200s内压强达到100mtorr，维持30-120s，观察压强是否超过100mtorr；(5)预沉积：输入氨气5000sccm，硅烷550sccm，打开射频发生器，射频功率为5000w，时间设置15s，然后关闭射频，气体输入停止；(6)通化学反应气体开射频电离：温度为440℃，稳定70s，输入氨气5000sccm，硅烷350sccm，打开射频发生器，射频功率在5000w，时间设置为120s，运行完设定时间后关闭射频发生器，改变输入气体的流量，输入氨气5000sccm，硅烷650sccm，打开射频发生器，射频功率为6000w，时间设置为400s，运行完设定时间后关闭射频发生器，气体输入停止，两步输入气体时间之和为700s；(7)抽真空：温度控制在440℃，用真空泵给炉管抽气，在200s内压强达到10-50mtorr，维持60s；(8)充气：用氮气吹扫每个反应气体的mfc，向炉管充入10000sccm的氮气；(9)多晶硅退火：从炉口到炉尾依次5个温区升到设定温度520℃，维持5min；(10)出炉：温度为450℃，时间为250s，最终将镀膜的硅片取出。本发明的第二方面，提供一种采用如上所述的新型pecvd的镀膜工艺镀膜的多晶硅硅片。本发明的第三方面，提供一种采用如上所述的新型pecvd的镀膜工艺镀膜的多晶硅硅片制备而成的电池片。与现有技术相比，本发明优点在于：1、在pecvd镀膜工艺中增加一定时间一定温度的退火步骤，可以修复硅片表面损伤，愈合悬挂键，增加短路电流，从而提升硅片体内的钝化效果，提高0.1％的电池片效率；2、采用本发明的镀膜工艺镀膜的硅片制备的电池片因为修复了硅片表面的轰击损伤，降低了硅片表面的悬挂键数量，减少了复合中心，降低了电子的复合速率，增加了用于输出电流的电子空穴对，提高了电池片的短路电流，提高了电池片的效率，极大地增加了在本行业的竞争力。附图说明图1为实施例1的洗膜时间对比图。具体实施方式下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。实施例1对多晶硅表面进行pecvd镀膜，工艺设置如下：(1)多晶硅进炉：温度为450℃，氮气流量为5000sccm，时间为250s；(2)炉内升温：温度为450℃，氮气流量为5000sccm，时间为550s；(3)氨气吹扫：温度控制在425℃，通入5500sccm的氨气流量，时间为65s；(4)抽真空检漏：温度控制在420℃，用真空泵给炉管抽气，在200s内压强达到100mtorr，维持30-120s，观察压强是否超过100mtorr；(5)预沉积：输入氨气5000sccm，硅烷550sccm，打开射频发生器，射频功率为5000w，时间设置15s，然后关闭射频，气体输入停止；(6)通化学反应气体开射频电离：温度为440℃，稳定70s，输入氨气5000sccm，硅烷350sccm，打开射频发生器，射频功率在5000w，时间设置为120s，运行完设定时间后关闭射频发生器，改变输入气体的流量，输入氨气5000sccm，硅烷650sccm，打开射频发生器，射频功率为6000w，时间设置为400s，运行完设定时间后关闭射频发生器，气体输入停止，两步输入气体时间之和为700s；(7)抽真空：温度控制在440℃，用真空泵给炉管抽气，在200s内压强达到10-50mtorr，维持60s；(8)充气：用氮气吹扫每个反应气体的mfc，向炉管充入10000sccm的氮气；(9)多晶硅退火：从炉口到炉尾依次5个温区升到设定温度520℃，维持5min；(10)出炉：温度为450℃，时间为250s，最终将镀膜的硅片取出。对比例1对多晶硅表面进行pecvd镀膜，多晶硅不经过退火步骤，其余步骤均同实施例1。实施例2(1)硅片上pecvd膜的致密性测试pecvd膜的致密性是通过酸洗时间来判断的，随机挑选25片对比例1生产的硅片和25片实施例1生产的硅片，一起放入盛有浓度为15％的氢氟酸溶液的器皿里，统计pecvd膜泡掉的时间。如图1，实施例1的洗膜时间比对比例1的洗膜时间多3分钟，说明实施例1的pecvd膜致密性较对比例1的pecvd膜高，即采用本发明的工艺对硅片镀pecvd膜，其pecvd膜的致密性更好。(2)对比例1和实施例1制备的电池片的电性能测试将对比例1和实施例1生产的硅片送到丝网工段，经丝网印刷背电极烘干，烘干温度为100-250℃→印刷背电场烘干，烘干温度为100-250℃→印刷正电极烘干烧结，烘干温度为200-350℃，烧结温度为400-880℃→冷却，出炉，得电池片。在温度为25±3℃、湿度50±10的车间环境下，用德国berger测试机对上述电池片进行电性能测试，测试结果见下表1：表1uociscrsrshffncellirev2片数对比例10.63848.981.86247.8279.9018.83％0.1072359实施例10.63859.021.87262.9980.4718.95％0.0912364差值0.00010.040.0115.170.570.12％-0.016由表1可知，实施例1的硅片制备的电池片的isc比对比例1的硅片制备的电池片的isc高0.04a，ff高0.57，ncell高0.12％，说明，采用本发明镀膜工艺所得的硅片制备的电池片效率更好。采用本发明的镀膜工艺镀膜的硅片制备的电池片因为修复了硅片表面的轰击损伤，降低了硅片表面的悬挂键数量，减少了复合中心，降低了电子的复合速率，增加了用于输出电流的电子空穴对，提高了电池片的短路电流，提高了电池片的效率，极大地增加了在本行业的竞争力。以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。当前第1页12