专利名称：一种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳电池的制造领域，尤其是涉及一种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法。
背景技术：
为提高太阳电池光吸收和光生载流子的收集效率，在太阳电池制造过程中普遍采用PECVD的方法在电池表面沉积一层氮化娃薄膜。由于氮化娃薄膜和基体娃材料的热膨胀系数的差异，在后续的金属化过程中会造成电池片的翘曲，影响产品品质。一般采用适当降低氮化硅薄膜的致密性来降低氮化硅薄膜的热应力，但是，同时也会造成氮化硅薄膜钝化效果不明显，影响电池片光电转换效率。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种缓解了硅片和氮化硅薄膜的应力问题，能够有效提高品质的晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(I)将硅片放入石英反应腔室，控制反应腔室的温度为300°C，反应腔室内压强设定在lOOPa，并向其中通入氮气；(2)将反应腔室温度均匀升至450°C，稳定后关闭氮气，再通入流量为3L/min的氨气，打开反应腔室射频电源对硅片表面进行预处理15min ；(3)将氨气流量调整为800sccm，再通入流量为650sccm的硅烷，反应5min，在表面
生长一层Si3N4层；(4)将氨气流量调整为600sccm，硅烷流量调整到400sccm，反应lOmin，在表面再
生长一层Si3N4层；(5)关闭通入的硅烷和氨气，通入流量为5L/min的氮气，将反应腔室内压强恢复至标准大气压，待反应腔室降低至100°c以下，打开腔室取出硅片即可。步骤⑴中所述的氮气的流量为5L/min。步骤(2)中所述的射频电源的频率13. 56MHz，功率为3000KW。步骤⑶中所述的Si3N4层的厚度为20 40nm，硅烷和氨气的流量比为13 16。步骤⑷中所述的Si3N4层的厚度为60 70nm，硅烷和氨气的流量比为2:3。与现有技术相比，本发明通过在硅片表面沉积两层折射率不同的氮化硅薄膜，在保证薄膜光学厚度，不影响电池光吸收的情况下，通过在薄膜沉积前对硅片表面的预处理和采用高致密性的上层薄膜两种方式来提高电池的钝化效果，有效提升了太阳电池的光电转化效率；同时通过在硅片和上层高致密性氮化硅薄膜之前沉积高折射率的氮化硅薄膜，缓解了硅片和氮化硅薄膜的应力问题，降低了硅片在后续金属化和热处理过程中的翘曲度，有效提升了太阳电池的品质。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例I一种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，该方法包括以下步骤
(I)将硅片放入石英反应腔室，控制反应腔室的温度为300°C，反应腔室内压强设定在lOOPa，控制氮气的流量为5L/min，向其中通入氮气；(2)将反应腔室温度均匀升至450°C，稳定后关闭氮气，再通入流量为3L/min的氨气，打开反应腔室射频电源对硅片表面进行预处理15min，使用的射频电源的频率13. 56MHz，功率为 3000KW ；(3)将氨气流量调整为800sccm，再通入流量为650sccm的硅烷，反应5min，硅烷和氨气的流量比为13 16，在表面生长一层厚度为30nm的Si3N4层；(4)将氨气流量调整为600sccm，硅烷流量调整到400sccm，反应lOmin，硅烷和氨气的流量比为2 3，在表面再生长一层厚度为65nm的Si3N4层；(5)关闭通入的硅烷和氨气，通入5L/min的氮气，将反应腔室内压强恢复至标准大气压，待反应腔室降低至100°c以下，打开腔室取出硅片即可。实施例2一种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，该方法包括以下步骤(I)将硅片放入石英反应腔室，控制反应腔室的温度为300°C，反应腔室内压强设定在lOOPa，控制氮气的流量为5L/min，向其中通入氮气；(2)将反应腔室温度均匀升至450°C，稳定后关闭氮气，再通入流量为3L/min的氨气，打开反应腔室射频电源对硅片表面进行预处理15min，使用的射频电源的频率13. 56MHz，功率为 3000KW ；(3)将氨气流量调整为800sccm，再通入流量为650sccm的硅烷，反应5min，硅烷和氨气的流量比为13 16，在表面生长一层厚度为20nm的Si3N4层；(4)将氨气流量调整为600sccm，硅烷流量调整到400sccm，反应lOmin，硅烷和氨气的流量比为2 3，在表面再生长一层厚度为60nm的Si3N4层；(5)关闭通入的硅烷和氨气，通入5L/min的氮气，将反应腔室内压强恢复至标准大气压，待反应腔室降低至100°c以下，打开腔室取出硅片即可。实施例3一种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，该方法包括以下步骤(I)将硅片放入石英反应腔室，控制反应腔室的温度为300°C，反应腔室内压强设定在lOOPa，控制氮气的流量为5L/min，向其中通入氮气；(2)将反应腔室温度均匀升至450°C，稳定后关闭氮气，再通入流量为3L/min的氨气，打开反应腔室射频电源对硅片表面进行预处理15min，使用的射频电源的频率13. 56MHz，功率为 3000KW ；(3)将氨气流量调整为800sccm，再通入流量为650sccm的硅烷，反应5min，硅烷和氨气的流量比为13 16，在表面生长一层厚度为40nm的Si3N4层；(4)将氨气流量调整为600sccm，硅烷流量调整到400sccm，反应lOmin，硅烷和氨气的流量比为2 3，在表面再生长一层厚度为70nm的Si3N4层；(5)关闭通入的硅烷和氨气，通入5L/min的氮气，将反应腔室内压强恢复至标准大气压，待反应腔室降低至100°c以下，打开腔室取出硅片即可。对实施例I 3制造得到的样品进行测试，样品制备及数据采集方法实验样品采用156mmxl56mm的多晶娃片200片，经过清洗,表面织构化处理、扩散、去边缘结和去除表面磷硅玻璃后，将硅片分为四组样品I、样品2、样品3，和参考样品，其中参考样品通过在实例I的条件下，经过步骤2后，省略步骤3，直接通过步骤4，将反应时间延长至12min，钝化膜厚度约为76nm。四组样品采用相同的条件制备正、背面电极和金属化后进行检测，选用每组50组数据中间的40组数据的平均值来表征该组样品的性能。样品测试结果如表I所示。表I
权利要求
1.一种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 (1)将硅片放入石英反应腔室，控制反应腔室的温度为300°C，反应腔室内压强设定在lOOPa，并向其中通入氮气； (2)将反应腔室温度均匀升至450°C，稳定后关闭氮气，再通入流量为3L/min的氨气，打开反应腔室射频电源对硅片表面进行预处理15min ； (3)将氨气流量调整为800sccm，再通入流量为650sccm的硅烷，反应5min，在表面生长ー层 Si3N4 层； (4)将氨气流量调整为600sccm，硅烷流量调整到400sccm，反应lOmin，在表面再生长ー层 Si3N4 层； (5)关闭通入的硅烷和氨气，通入流量为5L/min的氮气，将反应腔室内压强恢复至标准大气压，待反应腔室降低至100°C以下，打开腔室取出硅片即可。
2.根据权利要求I所述的ー种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氮气的流量为5L/min。
3.根据权利要求I所述的ー种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的射频电源的频率13.56MHz，功率为3000KW。
4.根据权利要求I所述的ー种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的Si3N4层的厚度为20 40nm，硅烷和氨气的流量比为13: 16。
5.根据权利要求I所述的ー种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的Si3N4层的厚度为60 70nm，硅烷和氨气的流量比为2:3。
全文摘要
本发明涉及一种晶体硅太阳电池钝化膜的制备方法，将硅片放入石英反应腔室，控制反应腔室的温度、压强设定在100Pa，向其中通入氮气并利用射频电源对硅片表面进行预处理15min，然后通入氨气和硅烷生长Si3N4层，最后通氮气降温即可。与现有技术相比，本发明通过在硅片表面沉积两层折射率不同的氮化硅薄膜提高电池的钝化效果，有效提升了太阳电池的光电转化效率；同时通过在硅片和上层高致密性氮化硅薄膜之前沉积高折射率的氮化硅薄膜，缓解了硅片和氮化硅薄膜的应力问题，降低了硅片在后续金属化和热处理过程中的翘曲度，有效提升了太阳电池的品质。
文档编号H01L31/18GK102800737SQ201110134799
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者吴俊 , 汪艳, 张德磊, 冯春暖 申请人:上海神舟新能源发展有限公司