一种晶硅电池笑气直接生长氧化硅膜的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及单/多晶硅电池的制备领域，尤其是指一种单/多晶硅电池笑气直接 生长氧化硅膜的制备工艺。
【背景技术】
[0002] 在国际上，太阳能电池及其发电系统的制造和应用已成为继80年代微电子以来 又一飞速发展的巨大产业。但是，光伏组件大规模使用一段时间后，特别是投入运营的大型 光伏电站工作几年后光伏组件就会发生明显的衰减。
[0003] 早在2005年，Sunpower就发现了晶娃型的背接触n型电池在组件中施加正高压 后存在衰减现象。2008年，Evergreen报道衰减现象同样会出现在高负偏压下的正面连接 P型电池组件中。2010年，Solon SE报道在标准的多晶和单晶电池中都发现了极化效应。 很快Solon SE和NREL就提出在负高偏压下无论何种工艺生产的P型电池标准组件都存在 发生衰减现象的极大风险。这种由电位差引发组件衰减的现象被称为电位诱发衰减效应， 简称PID (Potential Induced Degradation)，受到了业界的持续关注。PID现象在电站实 际运用中并不鲜见，它的直接后果是电站实际发电效果下降，从而严重损害投资者的收益， 最终会导致组件厂商遭遇投诉甚至是退货、赔偿。
[0004] 一些国家和地区已逐步开始把抗PID作为组件的关键要求之一。很多日本用户明 确要求把抗PID特性写入合同，并随机抽检。欧洲的买家也跃跃欲试提出同样的要求。此 趋势也使得国内越来越多的光伏电站业主单位、光伏电池和组件厂、测试单位和材料供应 商对解决PID的要求越来越迫切。
[0005] 目前，PID可以从系统、组件和电池三个方面进行预防。在系统端解决PID会带来 额外的设备成本和效率的下降；在组件端解决PID，成本太高，且不能从根本上解决；只有 在电池端解决PID切实可行。
【发明内容】
[0006] 本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种无需增加设备且可批 量化生产的晶硅电池笑气直接生长氧化硅膜的制备工艺。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 一种晶硅电池笑气直接生长氧化硅膜的制备工艺，在PECVD工序通笑气直接生长 氧化硅膜，以阻止金属离子侵入电池，具体操作步骤如下：
[0009] (1)抽真空/N2清洗；
[0010] (2)生长氧化硅膜；
[0011] ⑶沉积中间层氮化硅膜；
[0012] (4)沉积上层氮化硅膜；
[0013] (5)抽真空/队清洗：执行一次抽真空/N2清洗循环，并退舟。
[0014] 在PECVD工序通笑气（N20)直接生长氧化硅膜，然后沉积两层氮化硅膜，最后出 舟。与现有的制备工艺相比，本发明的制备工艺在沉积氮化硅膜之前生长致密的氧化硅膜， 可阻止金属离子侵入电池，在电池端解决组件PID。故而与其它解决组件PID的方法相比， 该方法无需增加设备，可批量化生产。
[0015] 作为优选，在步骤（1)中，抽真空/队清洗的具体制备工艺如下：执行一次抽真空/ 队清洗循环，温度400-470°C，N 2流量为5000-12000SCCm(标况毫升每分，体积流量单位）。
[0016] 作为优选，在步骤（2)中，氧化硅膜的具体制备工艺如下：温度400-470°〇，通队0 直接生长氧化硅膜，流量4000-6000sccm，持续时间100-800S，压力1400-1800mTorr (毫托， 压强单位），射频功率2500-4000W，折射率1. 4-1. 6,氧化硅厚度3-30nm。
[0017] 作为优选，在步骤（3)中，中间层氮化硅膜的具体制备工艺如下：温度400-470°C， 沉积中间层氮化硅膜，沉积时间30-1008，压力1600-1800!111'〇1^，5迅：順 3流量比1:4 到1 : 5,射频功率2500-4000W，折射率2. 0-2. 05,氧化硅厚度3-10nm。
[0018] 作为优选，在步骤（4)中，上层氮化硅膜的具体制备工艺如下：温度400-470°C，沉 积上层氮化硅膜，沉积时间120-300S，压力1600-1800mTorr，SiH 4 : NH3流量比1 : 5到 1 : 10,射频功率2500-4000W，折射率2. 05-2. 15,氧化硅厚度12-40nm。
[0019] 本发明的有益效果是：采用在PECVD工序通笑气直接生长致密的氧化硅膜工艺， 在只改进PECVD工艺的基础上，可阻止金属离子侵入电池，在电池端根本上解决组件PID现 象，该方法无需增加设备，可批量化生产。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0021] 实施实例1 :一种晶硅电池笑气直接生长氧化硅膜的制备工艺，在PECVD工序通笑 气直接生长氧化硅膜，以阻止金属离子侵入电池，本实施实例中晶硅电池采用的是单晶硅 电池，具体包括如下步骤：
[0022] (1)抽真空/队清洗：执行一次抽真空/N 2清洗循环，温度400 °C，N 2流量 5000sccm ；
[0023] (2)生长氧化硅膜：温度400°C，通N20直接生长氧化硅膜，流量5000sccm，持续时 间100s，压力1400mTorr，射频功率2500W，折射率1. 4,氧化娃厚度10nm;
[0024] (3)沉积中间层氮化硅膜：温度400°C，沉积中间层氮化硅膜，沉积时间30s，压力 1600mTorr，SiH 4 : NH 3流量比1 : 4,射频功率2500W，折射率2. 0,氧化硅厚度3nm ;
[0025] (4)沉积上层氮化硅膜：温度400°C，沉积上层氮化硅膜，沉积时间200s，压力 1600mTorr，SiH 4 : NH3流量比1 : 5,射频功率2500W，折射率2. 1，氧化硅厚度20nm ;
[0026] (5)抽真空/队清洗：执行一次抽真空/N 2清洗循环，并退舟。
[0027] 实施实例2:-种晶硅电池笑气直接生长氧化硅膜的制备工艺，在PECVD工序通笑 气直接生长氧化硅膜，以阻止金属离子侵入电池，本实施实例中晶硅电池采用的是多晶硅 电池，具体包括如下步骤：
[0028] (1)抽真空/队清洗：执行一次抽真空/N 2清洗循环，温度450 °C，N 2流量 5000sccm ；
[0029](2)生长氧化硅膜：温度450°C，通N20直接生长氧化硅膜，流量5000sccm，持续时 间500s，压力1400mTorr，射频功率2500W，折射率1. 6,氧化硅厚度20nm;
[0030] (3)沉积中间层氮化硅膜：温度450°C，沉积中间层氮化硅膜，沉积时间30s，压力 1600mTorr，SiH 4 : NH 3流量比1 : 4,射频功率2500W，折射率2. 0,氧化硅厚度3nm ;
[0031] (4)沉积上层氮化硅膜：温度400°C，沉积上层氮化硅膜，沉积时间200s，压力 1600mTorr，SiH 4 : NH3流量比1 : 5,射频功率2500W，折射率2. 1，氧化硅厚度20nm ;
[0032] (5)抽真空/队清洗：执行一次抽真空/N 2清洗循环，并退舟。
[0033] 如下表1所示，其为单晶硅电池通笑气100s，多晶硅电池通笑气500s的组件PID 测试的结果（PID测试条件：温度85°C，相对湿度85% RH，-1000V，96小时；PID合格标准 为：PID测试后，Pm保持率> 95% )。
[0034]表1
[0035]
【主权项】
1. 一种晶娃电池笑气直接生长氧化娃膜的制备工艺，其特征是，在阳CVD工序通笑气 直接生长氧化娃膜，W阻止金属离子侵入电池，具体操作步骤如下： (1) 抽真空/馬清洗； (2) 生长氧化娃膜； (3) 沉积中间层氮化娃膜； (4) 沉积上层氮化娃膜； (5) 抽真空/馬清洗；执行一次抽真空/N2清洗循环，并退舟。
2. 根据权利要求1所述的一种晶娃电池笑气直接生长氧化娃膜的制备工艺，其特征 是，在步骤（1)中，抽真空/馬清洗的具体制备工艺如下；执行一次抽真空/N 2清洗循环，温 度 400-470°C，N2流量为 5000-12000sccm。
3. 根据权利要求1所述的一种晶娃电池笑气直接生长氧化娃膜的制备工艺，其特征 是，在步骤（2)中，氧化娃膜的具体制备工艺如下；温度400-470°C，通馬0直接生长氧化娃 膜，流量 4000-6000sccm，持续时间 100-800S，压力 1400-1800mTorr，射频功率 2500-4000W， 折射率1. 4-1. 6,氧化娃厚度3-30nm。
4. 根据权利要求1所述的一种晶娃电池笑气直接生长氧化娃膜的制备工艺，其特征 是，在步骤（3)中，中间层氮化娃膜的具体制备工艺如下；温度400-470°C，沉积中间层氮化 娃膜，沉积时间30-1003，压力1600-18001111'〇1'1'，51114:畑3流量比1:4到1:5，射频功 率2500-4000W，折射率2. 0-2. 05,氧化娃厚度3-10皿。
5. 根据权利要求1所述的一种晶娃电池笑气直接生长氧化娃膜的制备工艺，其特征 是，在步骤（4)中，上层氮化娃膜的具体制备工艺如下；温度400-470°C，沉积上层氮化娃 膜，沉积时间120-300S，压力1600-1800mTorr，SiH4 :畑3流量比1 : 5到1 : 10,射频功 率2500-4000W，折射率2. 05-2. 15,氧化娃厚度12-40皿。
【专利摘要】本发明公开了一种无需增加设备且可批量化生产的晶硅电池笑气直接生长氧化硅膜的制备工艺。它的具体操作步骤如下：(1)抽真空/N2清洗；(2)生长氧化硅膜；(3)沉积中间层氮化硅膜；(4)沉积上层氮化硅膜；(5)抽真空/N2清洗：执行一次抽真空/N2清洗循环，并退舟。本发明的有益效果是：采用在PECVD工序通笑气直接生长致密的氧化硅膜工艺，在只改进PECVD工艺的基础上，可阻止金属离子侵入电池，在电池端根本上解决组件PID现象，该方法无需增加设备，可批量化生产。
【IPC分类】H01L31-18
【公开号】CN104538486
【申请号】CN201410662237
【发明人】董方, 陆峰, 孙涌涛, 任永伟
【申请人】横店集团东磁股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月19日