專利名稱：多層鍍膜工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多層鍍膜工藝，屬于太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池工藝中，表面減反膜的工藝是很重要的一步，它直接決定了太陽(yáng)能電池能吸收了多少太陽(yáng)光。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池表面減反膜是采用氮化硅薄膜，氮化硅作為表面減反膜的特點(diǎn)是，工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，成本較低，但缺點(diǎn)也很明顯是氮化硅作為減反膜在電池和組件上，氮化硅薄膜的折射率與厚度無法同時(shí)匹配到最佳值，導(dǎo)致組件端在封裝后存在一定的封裝損失；同時(shí)由于主要考慮氮化硅薄膜的光學(xué)性能，因此在鈍化效果上也無法達(dá)到最佳，造成電池效率一定程度上的損失；而且傳統(tǒng)的氮化硅減反膜在折射率與厚度的設(shè)計(jì)上，從電池角度與組件角度分別考慮存在較大的差異，所以需要一種新的減反膜設(shè)計(jì)來減小這種差異造成的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種鈍化效果好、電能轉(zhuǎn)化率高的多層鍍膜工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是多層鍍膜工藝，包括以下步驟
a)送料，將硅片放置于擴(kuò)散爐內(nèi)；
b)對(duì)硅片加溫至78(T80(TC，同時(shí)充入由氧氣和氮?dú)饨M成的混合氣，對(duì)硅片表面進(jìn)行氧化；
c)待氧化層達(dá)到5 10nm后，停止充氣，制成一次半成品；
d)從擴(kuò)散爐中取出一次半成品，并對(duì)一次半成品進(jìn)行冷卻；
e)將冷卻后的一次半成品放置于石墨舟內(nèi)，石墨舟輸運(yùn)到鍍膜爐管內(nèi)并使石墨舟電極孔與鍍膜爐管內(nèi)電極桿相接；
f)對(duì)鍍膜爐管進(jìn)行抽真空，抽真空的過程中給爐管持續(xù)升溫；
g)使用流量為3.(Γ8. Oslm的NH3在高頻輝光條件下形成等離子體對(duì)硅片表面進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理時(shí)間為1(T15 min，同時(shí)對(duì)鍍膜爐管內(nèi)部進(jìn)行加溫；
h)向爐管內(nèi)充N2，直到管內(nèi)壓力達(dá)到50(T700mbar，使鍍膜爐管內(nèi)溫度穩(wěn)定450°C；
i)依次在一次半成品沉積至少兩層氮化硅薄膜；
j)將鍍膜爐管內(nèi)的氣體抽出，并用N2對(duì)爐管進(jìn)行吹洗；
k)鍍膜爐管內(nèi)充入N2使管內(nèi)壓力達(dá)到大氣后打開爐門，將石墨舟取出。首先通過干氧氧化工藝在硅片表面氧化得一層二氧化硅層，使得二氧化硅層本身結(jié)構(gòu)致密，缺陷較少，而硅片表面直接覆蓋氧化層后，因氧原子與表面的未飽和硅原子相結(jié)合，消除了未飽和鍵，即消除了懸掛鍵，使得硅片表面大量的表面態(tài)被消除，與氮化硅薄膜的附著力更強(qiáng)，表面和鈍化效果好；使用NH3在高頻輝光條件下形成等離子體，除了對(duì)硅片表面有清潔處理作用外，H+等離子體還能與硅片表面的部分未飽和的懸掛鍵相結(jié)合，甚至一部分H+被轟擊進(jìn)硅片內(nèi)部，形成體鈍化，進(jìn)一步提高硅片的鈍化效果；兩層以上的氮化硅薄膜較單層的氮化硅薄膜具有更低的表面反射率，更好的鈍化效果，使得最終的硅電池片轉(zhuǎn)化率更高；傳統(tǒng)的氧化過程必須在90(Γ1100 時(shí)得到，但在該溫度下，質(zhì)量較差的的晶體易誘生缺陷，一部分載流子壽命下降，而許多有害雜質(zhì)也會(huì)在高溫條件下擴(kuò)散進(jìn)硅片內(nèi)，本發(fā)明中采用氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚?，同時(shí)降低氧化溫度，使得載流子的壽命基本不受影響，同時(shí)在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，減少了有害雜質(zhì)混入硅片內(nèi)的機(jī)率，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)；氮化硅薄膜在沉積過程中會(huì)積聚內(nèi)應(yīng)力，如薄膜長(zhǎng)期處于高內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)下，極易開裂，而這些內(nèi)應(yīng)力本身會(huì)削弱薄膜原有的絕緣、鈍化和密封效果，進(jìn)而影響硅片的機(jī)械性能，如內(nèi)應(yīng)力過大，嚴(yán)重的會(huì)引起褶皺甚至剝落，而造成電池片報(bào)廢，通過等離子體預(yù)處理，大大減少了沉積后薄膜的內(nèi)應(yīng)力，射頻功率與內(nèi)應(yīng)力呈線性關(guān)系，功率越大，越易造成離子轟擊效應(yīng)，而離子氣體中Si和N原子的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量比也對(duì)內(nèi)應(yīng)力具有較大影響力，采用合適的離子流量來調(diào)整射頻功率，采用合適的處理時(shí)間來調(diào)整離子總量，并以此調(diào)節(jié)Si和N原子計(jì)量比，使得在保證效果的基礎(chǔ)上沉積后的氮化硅薄膜內(nèi)應(yīng)力最??；在沉積過程中，充入載氣體N2進(jìn)行分壓，促使反應(yīng)氣體能完全分解，而且還會(huì)使得空間生長(zhǎng)機(jī)理占優(yōu)，從而進(jìn)一步減小薄膜的內(nèi)應(yīng)力，而充入隊(duì)后，將反應(yīng)腔調(diào)節(jié)至合適的壓強(qiáng)，既不會(huì)因?yàn)閴簭?qiáng)小而造成粒子能量過高而引起轟擊效應(yīng)，又不會(huì)因?yàn)閴簭?qiáng)過大而造成沉積速率過高，基片與粒子之間碰撞過于頻繁，能量交換過于顯著，反而增加了薄膜的內(nèi)應(yīng)力；而氧化層隔于硅片與薄膜之間，增加了薄膜的附著力，減小了薄膜內(nèi)應(yīng)力對(duì)薄膜本身帶來的影響，進(jìn)一步提高了硅片的壽命。作為優(yōu)選，步驟B內(nèi)，所述混合氣中氧氣和氮?dú)獾谋壤秊? :15 3 :15。作為優(yōu)選，步驟C內(nèi)，持續(xù)氧化時(shí)間為l(Tl5min。作為優(yōu)選，步驟F內(nèi)，所述抽真空為抽至鍍膜爐管內(nèi)的氣壓減小至30mbar以下。作為優(yōu)選，步驟F內(nèi)，抽真空完畢后，關(guān)閉所有閥門，維持管內(nèi)壓力恒定30s以上。待鍍膜爐管內(nèi)的真空度達(dá)到工藝要求后，對(duì)鍍膜爐管的密封性進(jìn)行測(cè)試，如保持管內(nèi)壓力30s后，鍍膜爐管內(nèi)的壓力升高不超過50mtor，則視為鍍膜爐管的密封性合格，進(jìn)行下一步工序；如鍍膜爐管內(nèi)的壓力升高超過50mtor，則視為鍍膜爐管的密封性不合格，必須檢查鍍膜爐管，排除問題，再次進(jìn)行抽真空測(cè)試，直至鍍膜爐管的密封性合格，然后進(jìn)行下一步工序。作為優(yōu)選，步驟F內(nèi)，所述的持續(xù)升溫為鍍膜爐管內(nèi)升溫至37(T410°C。作為優(yōu)選，步驟I內(nèi)，所有氮化硅薄膜的膜厚總厚為72 94nm。作為優(yōu)選，步驟I內(nèi)，所述氮化硅薄膜為兩層，其中，第一層膜厚5 30nm，第二層膜厚 53 7&im。作為優(yōu)選，所述第一層氮化硅薄膜的折射率2. 3^2. 7，所述第二層氮化硅薄膜的折射率1. 9(Γ2. 2。硅電池組成組件后，氮化硅薄膜的折射率與組件所用表面玻璃的折射率相接近，減少光線穿透玻璃入射到硅電池表面時(shí)的能量損失。作為優(yōu)選，步驟G中，所述加溫為使鍍膜爐管升溫到43(T450°C。綜上所述，本發(fā)明通過在硅片表面增加氧化層，消除硅片表面大量的表面態(tài)，同時(shí)沉積多層氮化硅薄膜，大大提高了硅電池表面的鈍化效果，降低硅電池表面的反射率，提高了硅電池的轉(zhuǎn)換率，同時(shí)，減小氮化硅薄膜的內(nèi)應(yīng)力，提高了產(chǎn)品的成品率，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。
具體實(shí)施例方式下面以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例一
多層鍍膜工藝，包括以下步驟
A.送料，將硅片放置于擴(kuò)散爐內(nèi)；
B.對(duì)硅片進(jìn)行加溫至800°C，同時(shí)充入比例為215的氧氣和氮?dú)饨M成的混合氣，對(duì)硅片表面進(jìn)行氧化；
C.持續(xù)氧化時(shí)間為12min，待氧化層達(dá)到7nm后，停止充氣，制成一次半成品；
D.從擴(kuò)散爐中取出一次半成品，并對(duì)一次半成品進(jìn)行冷卻至室溫；
E.將冷卻后的一次半成品放置于石墨舟內(nèi)，石墨舟輸運(yùn)到鍍膜爐管內(nèi)并使石墨舟電極孔與鍍膜爐管內(nèi)電極桿相接；
F.對(duì)鍍膜爐管進(jìn)行抽真空至30mbar以下，關(guān)閉所有閥門，保持管內(nèi)壓力30s，此過程給爐管持續(xù)升溫至400°C ；
G.使用流量為5slm的NH3在高頻輝光條件下形成等離子體對(duì)硅片表面進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)對(duì)鍍膜爐管內(nèi)部進(jìn)行加溫到440°C ；
H.向爐管內(nèi)充N2，直到管內(nèi)壓力達(dá)到600mbar，使鍍膜爐管內(nèi)溫度穩(wěn)定450°C；
I.依次沉積兩層氮化硅薄膜，其中，第一層氮化硅薄膜的膜厚為lOnm，折射率為2.5，第二層氮化硅薄膜的膜厚70nm，折射率為2. 0 ；
J.使用真空泵將鍍膜爐管內(nèi)的特氣抽出，并用IOslm的N2對(duì)爐管進(jìn)行吹洗；K.鍍膜爐管內(nèi)充入N2使管內(nèi)壓力達(dá)到大氣后打開爐門，將石墨舟取出。經(jīng)過試驗(yàn)，增加了二氧化硅層、并且沉積兩層氮化硅層后的硅電池片與原始的僅有單層氮化硅層的硅電池片電性能參數(shù)對(duì)比如下表
采用了本申請(qǐng)的工藝后，硅電池片在最大功率、轉(zhuǎn)換效率方面有較大提高。
實(shí)施例二
權(quán)利要求
1.多層鍍膜工藝，其特征在于包括以下步驟a)送料，將硅片放置于擴(kuò)散爐內(nèi)；b)對(duì)硅片加溫至78(T80(TC，同時(shí)充入由氧氣和氮?dú)饨M成的混合氣，對(duì)硅片表面進(jìn)行氧化；c)待氧化層達(dá)到5 10nm后，停止充氣，制成一次半成品；d)從擴(kuò)散爐中取出一次半成品，并對(duì)一次半成品進(jìn)行冷卻；e)將冷卻后的一次半成品放置于石墨舟內(nèi)，石墨舟輸運(yùn)到鍍膜爐管內(nèi)并使石墨舟電極孔與鍍膜爐管內(nèi)電極桿相接；f)對(duì)鍍膜爐管進(jìn)行抽真空，抽真空的過程中給爐管持續(xù)升溫；g)使用流量為3.(Γ8. Oslm的NH3在高頻輝光條件下形成等離子體對(duì)硅片表面進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理時(shí)間為1(T15 min，同時(shí)對(duì)鍍膜爐管內(nèi)部進(jìn)行加溫；h)向爐管內(nèi)充N2，直到管內(nèi)壓力達(dá)到50(T700mbar，使鍍膜爐管內(nèi)溫度穩(wěn)定450°C；i)依次在一次半成品沉積至少兩層氮化硅薄膜；j)將鍍膜爐管內(nèi)的氣體抽出，并用N2對(duì)爐管進(jìn)行吹洗；k)鍍膜爐管內(nèi)充入N2使管內(nèi)壓力達(dá)到大氣后打開爐門，將石墨舟取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多層鍍膜工藝，其特征在于步驟B內(nèi)，所述混合氣中氧氣和氮?dú)獾谋壤秊?:15 3:15。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多層鍍膜工藝，其特征在于步驟C內(nèi)，持續(xù)氧化時(shí)間為10 15min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多層鍍膜工藝，其特征在于步驟F內(nèi)，所述抽真空為抽至鍍膜爐管內(nèi)的氣壓減小至30mbar以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述多層鍍膜工藝，其特征在于步驟F內(nèi)，抽真空完畢后，關(guān)閉所有閥門，維持管內(nèi)壓力恒定30s以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述多層鍍膜工藝，其特征在于步驟F內(nèi)，所述的持續(xù)升溫為鍍膜爐管內(nèi)升溫至37(T410°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述多層鍍膜工藝，其特征在于步驟I內(nèi)，所有氮化硅薄膜的膜厚總厚為72 94nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述多層鍍膜工藝，其特征在于步驟I內(nèi)，所述氮化硅薄膜為兩層，其中，第一層膜厚5 30nm，第二層膜厚53 78nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述多層鍍膜工藝，其特征在于所述第一層氮化硅薄膜的折射率2. 3^2. 7，所述第二層氮化硅薄膜的折射率1. 9(Γ2. 2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述多層鍍膜工藝，其特征在于步驟G中，所述加溫為使鍍膜爐管升溫到43(T450°C。
全文摘要
多層鍍膜工藝，包括以下步驟對(duì)硅片表面進(jìn)行氧化；待氧化層達(dá)到5~10nm后，對(duì)鍍膜爐管進(jìn)行抽真空，然后使用流量為3.0~8.0slm的NH3在高頻輝光條件下形成等離子體對(duì)硅片表面進(jìn)行預(yù)處理，依次沉積至少兩層氮化硅薄膜。本發(fā)明通過在硅片表面增加氧代層，消除硅片表面大量的表面態(tài)，同時(shí)沉積多層氮化硅薄膜，大大提高了硅電池表面的鈍化效果，降低硅電池表面的反射率，提高了硅電池的轉(zhuǎn)換率。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK102386277SQ20111031464
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者唐磊, 職森森, 陳作庚, 陳紅利, 陳黔 申請(qǐng)人:浙江貝盛光伏股份有限公司