本发明属于太阳能电池工艺
技术领域：
，涉及一种利用管式pecvd设备制备背面钝化膜的方法。
背景技术：
：perc(passivatedemitterandrearcell)，即钝化发射极和背面电池，最早在1983年由澳大利亚科学家martingreen提出，目前已成为太阳能电池新一代的常规电池。perc通过在电池的背面添加一个电介质钝化层，最大化跨越p-n结的电势梯度，有效减少硅片背面少数载流子复合速率，降低背面的发射率，增加长波段太阳光的吸收，使得电池效率有了大的提升；并且由于钝化层的介入，电池片的翘曲度也得到了一定的改善。perc核心工艺——背面钝化膜的制备，直接影响背钝化效果的好坏。目前主流技术是在硅片背面制备alox/sinx叠层结构，alox膜具有优异的背钝化效果，sinx膜起到保护alox膜的作用。现有背面钝化膜的制备方法主要有两种：一种是用板式pecvd设备一次性完成alox/sinx叠层的制备；另一种是用ald设备和管式pecvd分别完成alox膜和sinx膜的制备。这些制备方法中存在的主要缺点有：1、板式pecvd设备昂贵，维护频率高，制造成本高，制备alox膜过程中所消耗的工艺气体多；2、ald设备和管式pecvd设备的方式，需要两种设备，即两道工序，设备成本高，工艺复杂。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种设备投资成本低、维护频率低、制备成本低的利用管式pecvd设备制备背面钝化膜的方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用管式pecvd设备制备背面钝化膜的方法，包括以下步骤：s1、将硅片置于管式pecvd设备的炉管中，将炉管恒温至270℃～320℃；s2、往管式pecvd设备的炉管中通入nh3，开启中频电源，对硅片进行前处理；s3、往管式pecvd设备的炉管中通入n2o和三甲基铝，开启中频电源，在步骤s2中经前处理后的硅片背面沉积alox膜；s4、将管式pecvd设备的炉管升温到420℃～470℃，同时在升温过程中通入nh3和n2o，开启中频电源，对步骤s3中沉积有alox膜的硅片进行后处理；s5、往管式pecvd设备的炉管中通入sih4和nh3，开启中频电源，在步骤s4中经后处理后的alox膜上沉积第一sinx膜；s6、往管式pecvd设备的炉管中通入sih4和nh3，开启中频电源，在步骤s5中的第一sinx膜上沉积第二sinx膜，完成对背面钝化膜的制备。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s2中，所述前处理的工艺条件为：nh3流量3500sccm～7000sccm，炉管内压力200pa～230pa，温度270℃～320℃，中频功率4000w～8000w，时间15s～45s。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s3中，所述沉积alox膜的工艺条件为：n2o流量3000sccm～8000sccm，三甲基铝流量0.5mg/min～1.5mg/min，炉管内压力200pa～230pa，温度270℃～320℃，中频功率4000w～8000w，时间60s～150s；所述三甲基铝经蒸发器从液态蒸发为气态，并由ar携带进入管式pecvd设备的炉管中。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s3中，所述alox膜的折射率为1.58～1.67；所述alox膜的厚度为10nm～25nm。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s4中，所述后处理的工艺条件为：nh3流量3000sccm～7000sccm，n2o流量2000sccm～6000sccm，炉管内压力200pa～230pa，中频功率为4000w～8000w，时间150s～300s。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s5中，所述沉积第一sinx膜的工艺条件为：nh3流量5000sccm～10000sccm，sih4流量500sccm～1200sccm，炉管内压力200pa～230pa，温度420℃～470℃，中频功率8000w～14000w，时间300s～500s。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s5中，所述第一sinx膜的折射率为1.95～2.05；所述第一sinx膜的厚度为30nm～50nm。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s6中，所述沉积第二sinx膜的工艺条件为：nh3流量4000sccm～8000sccm，sih4流量500sccm～1500sccm，炉管内压力200pa～230pa，温度420℃～470℃，中频功率8000w～14000w，时间300s～700s。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s6中，所述第二sinx膜的折射率为2.00～2.10；所述第二sinx膜的厚度为30nm～70nm。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s1中，所述硅片在进入管式pecvd设备之前还包括对硅片进行制绒、扩散、刻蚀清洗和氧化退火处理；所述步骤s2中，所述通入nh3之前还包括对管式pecvd设备进行抽真空和检漏；所述步骤s3中，所述通入n2o和三甲基铝之前还包括对管式pecvd设备依次进行抽真空、n2吹扫和抽真空；所述步骤s4中，所述炉管进行升温之前还包括对管式pecvd设备依次进行抽真空、n2吹扫和抽真空。与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明提供了一种利用管式pecvd设备制备背面钝化膜的方法，通过利用管式pecvd设备并改良工艺流程和工艺参数即可实现perc电池背面钝化膜的制备，不仅有利于提高旧产线或旧设备的利用率，同时还具有设备投资成本低、维护频率低、制备成本低等优点，且由此制得的太阳电池也具有较高的光电转换效率，对于实现perc电池的广泛应用具有十分重要的意义。具体实施方式以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。本发明的实施例中，若无特别说明，所采用的工艺为常规工艺，所采用的设备为常规设备，且所得数据均是三次以上试验的平均值。实施例1：一种利用管式pecvd设备制备背面钝化膜的方法，包括以下步骤：(1)将完成制绒、扩散、刻蚀清洗和氧化退火工序的p型硅片送入管式pecvd设备的炉管中，抽真空、恒温至温度为280℃、检漏工艺步骤。(2)步骤(1)完成后，往管式pecvd设备的炉管中通入nh3，开启中频电源，对硅片进行前处理。前处理的工艺条件为：nh3流量控制在5000sccm，炉管内压力210pa，温度280℃，中频功率7000w。前处理的时间为30s。本发明中，在alox膜沉积前进行前处理，旨在清洁硅片表面、使硅片表面温度分布更为均匀，为alox膜沉积提供良好的衬底。(3)步骤(2)完成后，对管式pecvd设备进行抽真空、n2吹扫、抽真空，旨在抽空残余反应气体，清洁硅片表面。(4)步骤(3)完成后，往管式pecvd设备的炉管中通入n2o和tma(三甲基铝)，开启中频电源，在步骤(2)中经前处理后的硅片背面沉积alox膜，其中alox膜的折射率为1.60，厚度为20nm。沉积alox膜的工艺条件为：n2o流量3500sccm，三甲基铝流量1.3mg/min，炉管内压力210pa，温度280℃，中频功率7500w，时间为120s；三甲基铝经蒸发器从液态蒸发为气态，并由ar携带进入管式pecvd设备的炉管中。本发明中，通过调整气体流量比、工艺时间以及中频功率等因素，将alox膜的折射率控制在1.58-1.67，膜厚控制10-25nm，同时改善alox晶体结构，提高钝化效果。(5)步骤(4)完成后，对管式pecvd设备进行抽真空、n2吹扫、抽真空，旨在抽空残余反应气体，清洁硅片表面。(6)步骤(5)完成后，将管式pecvd设备的炉管升温至430℃，同时在升温过程中通入nh3和n2o，开启中频电源，对步骤(4)中沉积有alox膜的硅片进行后处理，其中后处理的工艺条件为：nh3流量3000sccm，n2o流量3500sccm，炉管内压力220pa，中频功率4800w，处理时间200s。本发明中，在alox膜沉积后进行后处理，旨在为alox膜提供充足的h和o，合理匹配气体流量比、工艺时间以及中频功率等因素，修复硅片表面晶体缺陷，改善alox晶体结构，提高钝化效果。(7)步骤(6)完成后，对管式pecvd设备进行抽真空，旨在抽空残余反应气体。(8)步骤(7)完成后，往管式pecvd设备的炉管中通入sih4和nh3，开启中频电源，在步骤(6)中经后处理后的alox膜上沉积第一sinx膜，其中第一sinx膜的折射率为1.96，厚度为45nm。沉积第一sinx膜的工艺条件为：nh3流量7800sccm，sih4流量800sccm，炉管内压力220pa，温度430℃，中频功率9500w，处理时间450s。本发明中，匹配气体流量比、工艺时间以及中频功率等因素，将sinx膜的折射率控制在1.95-2.05，膜厚控制30-50nm，提高sinx膜的保护作用，增加入射光吸收率。(9)步骤(8)完成后，对管式pecvd设备进行抽真空，旨在抽空残余反应气体。(10)步骤(9)完成后，往管式pecvd设备的炉管中通入sih4和nh3，开启中频电源，在步骤(8)中的第一sinx膜上沉积第二sinx膜，其中第二sinx膜的折射率为2.03，厚度为60nm，完成对背面钝化膜(alox/sinx叠层)的制备。沉积第二sinx膜的工艺条件为：nh3流量6800sccm，sih4流量1050sccm，炉管内压力220pa，温度430℃，中频功率13000w，处理时间600s。本发明中，匹配气体流量比、工艺时间以及中频功率等因素，将sinx膜的折射率控制在2.00-2.10，膜厚控制30-70nm，提高sinx膜的保护作用，增加入射光吸收率。将制备有背面钝化膜直白的硅片进过正面膜沉积、丝网印刷、烧结形成电池，进行电性能测试。与利用板式pecvd设备完成背面钝化制备的电池片(由现有生产线正常生产)的测试结果进行对比，结果如表1所示。表1管式pecvd设备与板式pecvd设备制得的电池片的电性能数据对比设备uociscrserrshuntffeta管式pecvd0.67409.76160.00109611.08282.3022.16板式pecvd0.67409.74560.00105804.36282.3522.14由表1可知，直接表征钝化效果的电池开路电压uoc以及最终的电池效率数据显示管式pecvd制备的背面钝化膜已经达到了板式pecvd制备所得背面钝化膜同等水平的钝化效果。对比两种设备的投资成本，维护频率和tma耗气量数据如下表2所示。表2管式pecvd设备与板式pecvd设备投资成本、维护频率和tma耗气量对比设备投资成本维护频率稼动率tma耗量管式pecvd72％60天98％5～7mg/片板式pecvd100％10天92％7～9mg/片由表2可知，本发明方法具有设备投资成本低、维护频率低、制备成本低等优点，对于实现perc电池的广泛应用具有十分重要的意义。以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12