一种晶硅太阳能电池的钝化方法及应用与流程

本发明涉及太阳能电池
技术领域：
，具体涉及一种晶硅太阳能电池的钝化方法及应用。
背景技术：
：常规n型隧穿氧化层钝化接触(topcon)单晶硅电池和p型双面钝化发射极背面接触(perc)单晶硅电池在增加了氧化铝场钝化后，由于硅片与氮化硅薄膜中间增加了一层氧化铝薄膜，导致氮化硅薄膜本身的h钝化效果减弱，即氧化铝薄膜过厚，会导致氮化硅薄膜h钝化效果差，从而导致整体钝化效果减弱。若氧化铝薄膜厚度过薄，则会导致氧化铝本身的场钝化效果差，起不到增强钝化效果的目的。氧化铝薄膜的厚度对整体钝化效果起着限制作用。因此，如何充分利用氮化硅薄膜的h钝化效果和氧化铝薄膜的场钝化效果，是进一步提高太阳能电池的钝化效果，从而进一步提升太阳能电池转化效率的关键因素之一。技术实现要素：基于此，本发明要解决的技术问题是提供一种晶硅太阳能电池的钝化方法及应用，以解决现有生产中氮化硅薄膜的h钝化效果和氧化铝薄膜的场钝化效果相互制约，无法有效提高太阳能电池钝化效果的技术问题。为了实现上述目的，本申请实施例一方面提供了一种晶硅太阳能电池的钝化方法，在氧化铝钝化薄膜工序与氮化硅薄膜工序之间，还包括以下步骤：向设备内通入氨气；当通入氨气达到第一预设时长，开启射频放电，对晶硅太阳能电池的氧化铝钝化薄膜进行处理；当射频放电达到第二预设时长，关闭射频放电，停止通入氨气。本发明实施例提供的晶硅太阳能电池的钝化方法，通过增加氨气及射频放电，增加硅片表面的h含量，提升h钝化效果，从而减少了由于增加氧化铝薄膜而导致的h钝化效果减弱的影响，同时在保证h钝化效果的前提下，还可以在一定程度上增加氧化铝薄膜的厚度以进一步提升场钝化效果。在一种可能的实现方式中，所述第一预设时长为不少于10s，不大于30s。在一种可能的实现方式中，所述第二预设时长为20s-240s。在一种可能的实现方式中，所述氨气的流量为5000-13000sccm。在一种可能的实现方式中，所述射频放电的功率8000-15000w。在一种可能的实现方式中，所述第一预设时长为不少于10s，不大于30s，所述第二预设时长为20s-240s，所述氨气的流量为5000-13000sccm。在一种可能的实现方式中，所述氧化铝钝化薄膜采用原子层沉积法制备。在一种可能的实现方式中，所述氧化铝钝化薄膜的工艺时间在常规设计的基础上延长30-120s。本申请实施例另一方面提供了一种n型隧穿氧化层钝化接触单晶硅电池，采用上述晶硅太阳能电池的钝化方法处理制成。本申请实施例另一方面提供了一种p型双面钝化发射极背面接触单晶硅电池，采用上述晶硅太阳能电池的钝化方法处理制成。本申请实施例在现有晶硅太阳能电池钝化技术的基础上，在n型topcon单晶硅电池正面或p型perc单晶硅电池背面沉积氧化铝及氮化硅膜中间增加氨气和射频放电，通过增加h钝化增强整体的钝化效果从而提升电池效率。附图说明图1是本发明实施例提供的一种晶硅太阳能电池的钝化方法的流程图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。在太阳能电池表面钝化方面，表面钝化的方法可以分为化学钝化和场效应钝化两类。由于表面复合的速率直接与界面缺陷的密度相关。化学钝化是通过减少界面处的缺陷数量来达到减少表面复合速率的。通常使用氢原子或一层薄的半导体膜来实现化学钝化作用，它们可以同未配位的原子(悬挂键)结合，从而减少界面缺陷密度。场效应钝化是通过内建电场来减少硅片界面处电子或空穴的浓度从而达到表面钝化的作用。由于复合过程需要同时有电子和空穴的存在，当两者在界面处的浓度在约同一个数量级(假定电子和空穴具有相同的捕获截面)时会达到最高的复合速率，其他情况下复合速率与界面处电子的浓度相关。在场效应钝化中，硅片界面处的电子或空穴的浓度被界面处的内建电场屏蔽。这种内建电场可以通过向界面下掺杂或是在界面处形成固定电荷来获得。本申请中h钝化是指在制备的氮化硅膜中含有大量的氢原子，在烧结过程中，复合膜中的h会扩散到硅片内部，可以饱和晶界上的悬挂键，减弱复合中心，从而起到表面钝化的作用，属于化学钝化。由于氧化铝含有大量固定负电荷，在电池表面形成内建电场，从而为硼掺杂的n型topcon电池和p型双面perc电池提供良好的表面钝化效果，属于场效应钝化。在常规太阳能电池技术中，钝化方法为：在硅片表面依次制备氧化铝薄膜和氮化硅薄膜，用于形成氧化铝场钝化和氮化硅的h钝化，但是由于硅片与氮化硅膜中间增加了一层氧化铝薄膜，氧化铝薄膜过厚会导致氮化硅薄膜h钝化效果变差，而氧化铝薄膜厚度过薄，则会导致氧化铝薄膜本身的场钝化效果变差，从而导致晶硅太阳能电池的整体钝化效果减弱。如何使氧化铝薄膜的场钝化效果和氮化硅薄膜的h钝化效果均充分发挥作用，从而进一步提高晶硅太阳能电池的整体钝化效果，成为亟需解决的技术问题。本发明实施例提供的晶硅太阳能电池的钝化方法，如图1所示，在氧化铝钝化薄膜工序与氮化硅薄膜工序之间，还包括以下步骤：向设备内通入氨气；当通入氨气达到第一预设时长，开启射频放电，对晶硅太阳能电池的氧化铝钝化薄膜进行处理；当射频放电达到第二预设时长，关闭射频放电，停止通入氨气。上述晶硅太阳能电池的钝化方法，通过在氧化铝钝化薄膜工序与氮化硅薄膜工序之间增加氨气及射频放电的工序，氨气经射频放电会分解成为携带h的活性基团，增加硅片表面的h含量，提升h钝化效果，从而减弱了由于增加氧化铝而导致的h钝化效果减弱的影响，同时可以在一定程度上增加氧化铝厚度进一步提升场钝化效果。为了增加复合膜中h的含量，进一步提升复合膜对太阳能电池的钝化效果，在氧化铝钝化薄膜工序制作完成后，在氮化硅薄膜工序之前，持续通入氨气10s-30s后，开启射频放电。氨气经射频放电会分解成为携带h的活性基团，而活性基团中的h可以在后续烧结过程中饱和晶格缺陷中的悬挂键，进而减少太阳能电池的复合中心，提升钝化效果。作为一种实施例，在原有常规氧化铝薄膜工艺基础上，增加氧化铝薄膜工艺时间30-120s，从而使氧化铝钝化薄膜的厚度也进一步增厚，从而进一步提升场钝化效果。由于采用的设备及制备工艺不同，因此常规氧化铝薄膜工艺的时间根据不同的工艺及设备等设定。在氧化铝钝化薄膜工序制作完成后，持续通入氨气，且通入氨气的流量为5000-13000sccm。当达到第一预设时长10s-30s后，在相同流量的氨气下，开启射频放电，射频放电的功率为8000-15000w。达到第二预设时长30s-240s的通气时长后，停止射频放电，停止通入氨气。然后开始生长氮化硅薄膜。氮化硅薄膜生长的其他工艺参数与常规氮化硅薄膜的工艺参数一致。在本实施例中，通过增加氨气射频放电增强h钝化的过程中，由于等离子体本身携带能量，在轰击硅片表面时会对硅片表面造成损伤，因此对氧化铝膜本身的致密性有很高的要求，普通的cvd方式生长的氧化铝钝化薄膜在增加氨气放电后会出现氧化铝钝化薄膜脱落的问题，因此必须使用原子层沉积(ald)方式生长更为致密的氧化铝钝化薄膜。ald与传统的cvd方式沉积的最主要的区别是成膜方式为一层层原子逐渐成膜，可以在原子层尺度上控制沉积过程，用ald制备的薄膜具有厚度可精确控制、表面平滑、均匀性好、无针孔、重复性好且可在较低温度下进行沉积等特点。作为本发明的一种具体实施方式，上述方法钝化方法可应用于n型隧穿氧化层钝化接触单晶硅电池。在本实施方式中，对制绒后的n型硅片的正面进行硼扩散，去除硼硅玻璃；在n型硅片的正面原子层沉积氧化铝薄膜；通入氨气10s后，开启射频放电，射频放电功率为8000-15000w，通气时间为30s-240s后停止通气及关闭射频放电，然后在氧化铝薄膜上生长氮化硅薄膜。在n型硅片的背面生长氧化硅后进行磷扩散，去除磷硅玻璃后，背镀氮化硅薄膜；最后金属化后进行测试封装。在本实施方式中，使用电阻率为1.85的n型单晶硅片，采用双面制绒+双面硼扩散的n型topcon单晶硅电池，两种电池除在氧化铝薄膜工序与氮化硅薄膜工序之间增加氨气及射频放电外，其余工艺完全相同，测试结果如表1：表1电阻率为1.85的n型单晶硅片test1寿命单面j0ivoc氧化铝+氨气及射频放电+氮化硅537.77.90.714常规氧化铝+氮化硅450.39.00.709其中，j0为饱和电流密度，对表面已经扩散的样品，用j0表示其发射极或高低结的复合强度。ivoc为目前钝化工艺下，去除其他因素影响所能达到的最好电压值。在本实施方式中，使用电阻率为1.58的n型单晶硅片，双面制绒+双面硼扩散的n型topcon单晶硅电池，两种电池除在氧化铝薄膜工序与氮化硅薄膜工序之间增加氨气及射频放电外，其余工艺完全相同，测试结果如表2：表2电阻率为1.58的n型单晶硅片test2寿命单面j0ivoc氧化铝+氨气及射频放电+氮化硅427.413.070.7098常规氧化铝+氮化硅316.819.080.7019由表1和表2可看出，在常规氧化铝薄膜工序与氮化硅薄膜工序之间增加氨气及射频放电后，电池的钝化效果(寿命、ivoc)均优于原始工艺。且该工艺与原始工艺相比工艺时间、工艺成本基本没有增加。作为本发明的一个实施方式，上述钝化方法可应用于p型双面钝化发射极背面接触单晶硅电池。在本实施方式中，对制绒后的p型硅片进行扩散、边缘刻蚀后双面沉积氧化硅膜；背面原子层沉积氧化铝薄膜。通入氨气10s后，开启射频放电，射频放电功率为8000-15000w，通气时间为30s-240s后停止通气及关闭射频放电。然后在氧化铝薄膜上生长氮化硅薄膜。在p型硅片正面生长氮化硅薄膜；金属化后进行测试封装。通过在n型topcon电池正面或p型双面perc电池背面沉积氧化铝和沉积氮化硅之间增加了一步氨气及射频放电工艺，增加硅片表面的h含量，提升h钝化效果，从而减弱了由于增加氧化铝而导致的h钝化效果减弱的影响，同时可以在一定程度上增加氧化铝厚度进一步提升场钝化效果。以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12