一種多晶硅pecvd三層鍍膜工藝制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三層鍍膜工藝，尤其涉及一種多晶硅PECVD三層鍍膜工藝制備方法。按以下步驟進行：PECVD分析→PECVD作用→PECVD膜的特點→PECVD三層鍍膜工藝制備方法→PECVD三層膜優(yōu)勢。一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法提高產(chǎn)品質(zhì)量，進一步提升操作效率。
【專利說明】
-種多晶括巧CVDH層媳膜工藝制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種S層鍛膜工藝，尤其設(shè)及一種多晶娃陽CVDS層鍛膜工藝制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有傳統(tǒng)的太陽能電池制備，工藝復(fù)雜，而且產(chǎn)品使用性能相對不佳。
[0003] 中國專利201010589786.7，公開一種太陽能電池,包括:一背電極、一娃片襯底、一 滲雜娃層W及一上電極。其中，所述娃片襯底包括一第一表面W及與該第一表面相對設(shè)置 的一第二表面，所述娃片襯底的第二表面設(shè)置有多個階梯狀的=維納米結(jié)構(gòu);所述背電極 設(shè)置于所述娃片襯底的第一表面，并與該第一表面歐姆接觸;所述滲雜娃層形成于所述= 維納米結(jié)構(gòu)的表面W及相鄰=維納米結(jié)構(gòu)之間的娃片襯底的第二表面;所述上電極設(shè)置于 所述滲雜娃層的至少部分表面。此工藝相對復(fù)雜，不適合現(xiàn)在的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種制備方法更加科學(xué)合理，提 高太陽能電池片轉(zhuǎn)化效率的一種多晶娃陽CVDS層鍛膜工藝制備方法。
[0005] 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得W解決的：
[0006] -種多晶娃PECVDS層鍛膜工藝制備方法，按W下步驟進行：
[0007] (1)、陽CVD分析：
[000引太陽能電池始終把提高轉(zhuǎn)化效率作為發(fā)展的方向，氮化娃膜在太陽能電池中由于 起到了增加太陽光吸收的作用，從而提高了轉(zhuǎn)化效率；
[0009] 陽CVD稱為:等離子體增強化學(xué)氣相沉積法；
[0010] PECVD是借助微波或射頻的使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子 體，而等離子體化學(xué)活性很強，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜;為了使化 學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進行，利用了等離子體的活性來促進反應(yīng)，因而運種CVD稱為等離 子體增強化學(xué)氣相沉積；
[001" (2)、陽 CVD 作用：
[0012] 氮化娃薄膜作為一種新型的太陽電池減反射膜已被工業(yè)界認識和應(yīng)用；應(yīng)用 PECVD系統(tǒng)，W硅烷、氨氣和氮氣為氣源在多晶娃片上制備了具有減反射作用的氮化娃薄 膜，氮化娃薄膜指Si化；
[0013] (3)、陽CVD膜的特點：
[0014] 太陽電池的減反射膜，其折射率和厚度要滿足nd = V4關(guān)系式，即折射率為2.35附 近為最佳；
[0015] 由化學(xué)法和陽CV的去制成的氮化娃薄膜的折射率一般可達2.0,接近太陽電池所要 求的最佳折射率，最佳折射率2.35，最為符合太陽電池反射層的要求；
[0016] 在沉積過程中，襯底溫度、硅烷與氨氣的流比W及射頻功率對薄膜質(zhì)量有影響；
[0017] 從氮化娃(Si3N4)分子式可知，SiH4/NH3=(3X32)/(4X17) = 1.4為理想的質(zhì)量 tt，理想的流比為（1.4X0.599)/0.719 = 1.16;
[0018] 氮化娃鍛膜工藝，由最初的單層膜，到目前的雙層膜設(shè)計，大大提高電池片的轉(zhuǎn)換 效率;但常規(guī)的單、雙層膜結(jié)構(gòu)，未能有效降低電池組件電勢誘導(dǎo)衰減(PID);
[0019] SiNx薄膜中存在大量的正的固定電荷可W對娃片形成較好的場純化效果，同時 SiNx薄膜中較高含量的氨元素在熱擴散過程中向娃片體內(nèi)擴散，可W形成較好的體純化； 但SiNx與基底的晶格失配度較大，不能充分的飽和娃片表面的懸掛鍵，無法對娃片形成較 好的界面純化;而Si02薄膜較Si化致密度更高，純化效果更好，而且Si02/SiNx疊層膜可W 避免光伏組件在使用過程中因電勢誘導(dǎo)衰減(PID)現(xiàn)象造成電池效率大幅衰減；
[0020] (4)、陽CVDS層鍛膜工藝制備方法：
[0021] =層鍛膜工藝，即在雙層鍛膜工藝的基礎(chǔ)增加一層Si02鍛膜，W減小電池PID;不 同膜厚、折射率的膜，呈現(xiàn)不同的顏色，通過合理的工藝設(shè)計，得到理想的膜結(jié)構(gòu)；下表為 Si化膜的膜厚比色表：
[0022]
[0023] 在沉積過程中，如果硅烷的量比率過大，反應(yīng)不完全，則尾氣中的硅烷的含量就較 高，過剩的硅烷會與空氣中的氧氣進行劇烈的反應(yīng)，即有火焰或爆破聲，運對于生產(chǎn)操作不 利，且也白白浪費硅烷，同樣氨氣和氮氣的過量也會造成浪費；
[0024] 硅烷和氨氣的流量比（SAR)，對薄膜的性能影響：
[0025] SAR在0.09-0.38的范圍內(nèi)增加時，盡管硅烷的流量已經(jīng)遠小于氨氣的流量，所得 的薄膜仍然是富娃的;運說明PECVD更容易獲得富娃的SiNx:曬羣膜，運得益于硅烷比氨氣更 容易電離;SAR增加時，薄膜中的Si含量(Si/化k)隨之增加，而折射率則按照高斯函數(shù)規(guī)律 隨之增大；
[00%] 流量比偏小，Si數(shù)量過小，N數(shù)量過?；蛘吡髁勘绕螅琒i數(shù)量過多，N數(shù)量過少； 此兩種工藝均不能獲得最大的Si-N鍵數(shù)目；
[0027] 復(fù)合膜折射率：
[0028] 當d2<20nm時，不會發(fā)生嚴重的光吸收；
[0029] ①、第一層Si02膜小于15nm，對整體膜厚影響較小；
[0030] ②、第二層采用大的硅烷氨氣流量比，獲得高的折射率，并控制沉積時間，使其厚 度在20nmW內(nèi)；
[0031] 當d2<20nm時，不會發(fā)生嚴重的光吸收；
[0032] ③、第一層Si02膜小于15nm，對整體膜厚影響較小；
[0033] ④、第二層采用大的硅烷氨氣流量比，獲得高的折射率，并控制沉積時間，使其厚 度在20nmW內(nèi)；
[0034] ⑤、第=層采用小的硅烷氨氣流量比，W獲得較低而適合的折射率；
[0035] (5)、陽CVDS層膜優(yōu)勢：
[0036] S層膜相比一層或者兩層更好的實現(xiàn)的太陽光的吸收、實現(xiàn)的SiNx介質(zhì)層的作 用，從提高電池片效率。
[0037] Si/N比對Si化薄膜性質(zhì)的影響有W下幾點：
[0038] ①電阻率隨X增加而降低；
[0039] ②折射率n隨X增加而增加；
[0040] ③腐蝕速率隨密度增加而降低；
[0041] Si化的優(yōu)點：
[0042] ①優(yōu)良的表面純化效果；
[0043] ②高效的光學(xué)減反射性能(厚度和折射率匹配）；
[0044] ③低溫工藝，沉積速度快、薄膜質(zhì)量好、工藝簡單、易于工人掌握操作技術(shù)；
[0045] ④含氨Si化:H可W對mc-Si提供體純化；
[0046] ⑤良好的絕緣性、致密性、穩(wěn)定性和對雜質(zhì)離子的掩蔽能力；
[0047] 而在實際當中，硅烷的價格是較昂貴的，因此在生產(chǎn)過程中，廉價的氨氣適當過量 W達到硅烷的較大利用率，而W總體的成本最低，經(jīng)濟效益最高為目的。
[0048] 各種流量比條件下，薄膜的初始純化效果都比較好。
[0049] 流量比過大和過小都不利于獲得最穩(wěn)定的薄膜，只有流量比（Si含量)適中時，純 化效果才最為持久穩(wěn)定(此時薄膜的折射率在2.3左右）。
[0050] 本方案的=層鍛膜工藝相比傳統(tǒng)的一層膜效率提升0.20%左右，相比兩層膜電池 片效率提升0.10 %左右。
[0051] 同時使用本方案的=層鍛膜工藝相比傳統(tǒng)的一層、二層膜的PID特性更加優(yōu)秀，衰 減可減低0.5 %左右。
[0052] 因此，本發(fā)明的一種多步擴散實現(xiàn)高效太陽能電池制備方法，提高產(chǎn)品質(zhì)量，進一 步提升操作效率。
【具體實施方式】
[0053] 下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0054] 實施例1: 一種多晶娃PECVDS層鍛膜工藝制備方法，按W下步驟進行：
[0化5] (1)、陽CVD分析：
[0056]太陽能電池始終把提高轉(zhuǎn)化效率作為發(fā)展的方向，氮化娃膜在太陽能電池中由于 起到了增加太陽光吸收的作用，從而提高了轉(zhuǎn)化效率；
[0057] 陽CVD稱為:等離子體增強化學(xué)氣相沉積法；
[0058] PECVD是借助微波或射頻的使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子 體，而等離子體化學(xué)活性很強，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜;為了使化 學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進行，利用了等離子體的活性來促進反應(yīng)，因而運種CVD稱為等離 子體增強化學(xué)氣相沉積；
[0化9] (2)、陽CVD作用：
[0060] 氮化娃薄膜作為一種新型的太陽電池減反射膜已被工業(yè)界認識和應(yīng)用；應(yīng)用 PECVD系統(tǒng)，W硅烷、氨氣和氮氣為氣源在多晶娃片上制備了具有減反射作用的氮化娃薄 膜，氮化娃薄膜指Si化；
[0061] (3)、陽CVD膜的特點：
[0062] 太陽電池的減反射膜，其折射率和厚度要滿足nd = V4關(guān)系式，即折射率為2.35附 近為最佳；
[0063] 由化學(xué)法和陽CV的去制成的氮化娃薄膜的折射率一般可達2.0,接近太陽電池所要 求的最佳折射率，最佳折射率2.35，最為符合太陽電池反射層的要求；
[0064] 在沉積過程中，襯底溫度、硅烷與氨氣的流比W及射頻功率對薄膜質(zhì)量有影響； [00化]從氮化娃(Si3N4)分子式可知，SiH4/NH3=(3X32)/(4X17) = 1.4為理想的質(zhì)量 tt，理想的流比為（1.4X0.599)/0.719 = 1.16;
[0066] 氮化娃鍛膜工藝，由最初的單層膜，到目前的雙層膜設(shè)計，大大提高電池片的轉(zhuǎn)換 效率;但常規(guī)的單、雙層膜結(jié)構(gòu)，未能有效降低電池組件電勢誘導(dǎo)衰減(PID);
[0067] SiNx薄膜中存在大量的正的固定電荷可W對娃片形成較好的場純化效果，同時 SiNx薄膜中較高含量的氨元素在熱擴散過程中向娃片體內(nèi)擴散，可W形成較好的體純化； 但SiNx與基底的晶格失配度較大，不能充分的飽和娃片表面的懸掛鍵，無法對娃片形成較 好的界面純化;而Si02薄膜較SiNx致密度更高，純化效果更好，而且Si02/SiNx疊層膜可W 避免光伏組件在使用過程中因電勢誘導(dǎo)衰減(PID)現(xiàn)象造成電池效率大幅衰減；
[0068] (4)、陽CVDS層鍛膜工藝制備方法：
[0069] =層鍛膜工藝，即在雙層鍛膜工藝的基礎(chǔ)增加一層Si02鍛膜，W減小電池PID;不 同膜厚、折射率的膜，呈現(xiàn)不同的顏色，通過合理的工藝設(shè)計，得到理想的膜結(jié)構(gòu)；下表為 Si化膜的膜厚比色表：
[0070]
[0071 ]在沉積過程中，如果硅烷的量比率過大，反應(yīng)不完全，則尾氣中的硅烷的含量就較 高，過剩的硅烷會與空氣中的氧氣進行劇烈的反應(yīng)，即有火焰或爆破聲，運對于生產(chǎn)操作不 利，且也白白浪費硅烷，同樣氨氣和氮氣的過量也會造成浪費；
[0072] 硅烷和氨氣的流量比（SAR)，對薄膜的性能影響：
[0073] SAR在0.09-0.38的范圍內(nèi)增加時，盡管硅烷的流量已經(jīng)遠小于氨氣的流量，所得 的薄膜仍然是富娃的;運說明PECVD更容易獲得富娃的SiNx:曬羣膜，運得益于硅烷比氨氣更 容易電離;SAR增加時，薄膜中的Si含量(Si/化k)隨之增加，而折射率則按照高斯函數(shù)規(guī)律 隨之增大；
[0074] 流量比偏小，Si數(shù)量過小，N數(shù)量過?；蛘吡髁勘绕?，Si數(shù)量過多，N數(shù)量過少;此 兩種工藝均不能獲得最大的Si-N鍵數(shù)目；
[0075]
[0076] 當d2<20nm時，不會發(fā)生嚴重的光吸收；
[0077] ⑥、第一層Si02膜小于15nm，對整體膜厚影響較??；
[0078] ⑦、第二層采用大的硅烷氨氣流量比，獲得高的折射率，并控制沉積時間，使其厚 度在20nmW內(nèi)；
[00巧]當d2<20nm時，不會發(fā)生嚴重的光吸收；
[0080] ⑧、第一層Si02膜小于15nm，對整體膜厚影響較??；
[0081] ⑨、第二層采用大的硅烷氨氣流量比，獲得高的折射率，并控制沉積時間，使其厚 度在20nmW內(nèi)；
[0082] ⑩、第=層采用小的硅烷氨氣流量比，W獲得較低而適合的折射率；
[0083] (5)、陽CVDS層膜優(yōu)勢：
[0084] S層膜相比一層或者兩層更好的實現(xiàn)的太陽光的吸收、實現(xiàn)的SiNx介質(zhì)層的作 用，從提高電池片效率。
【主權(quán)項】
1. 一種多晶娃PECVD^層鍛膜工藝制備方法，其特征在于按w下步驟進行： (1) 、陽CVD分析： 太陽能電池始終把提高轉(zhuǎn)化效率作為發(fā)展的方向，氮化娃膜在太陽能電池中由于起到 了增加太陽光吸收的作用，從而提高了轉(zhuǎn)化效率； PECVD稱為:等離子體增強化學(xué)氣相沉積法； PECVD是借助微波或射頻的使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而 等離子體化學(xué)活性很強，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜;為了使化學(xué)反應(yīng) 能在較低的溫度下進行，利用了等離子體的活性來促進反應(yīng)，因而運種CVD稱為等離子體增 強化學(xué)氣相沉積； (2) 、陽CVD作用： 氮化娃薄膜作為一種新型的太陽電池減反射膜已被工業(yè)界認識和應(yīng)用；應(yīng)用PECVD系 統(tǒng)，W硅烷、氨氣和氮氣為氣源在多晶娃片上制備了具有減反射作用的氮化娃薄膜，氮化娃 薄膜指Si化； (3) 、PECVD膜的特點： 太陽電池的減反射膜，其折射率和厚度要滿足η(1 = λ/4關(guān)系式，即折射率為2.35附近為 最佳； 由化學(xué)法和PECV的去制成的氮化娃薄膜的折射率一般可達2.0,接近太陽電池所要求的 最佳折射率，最佳折射率2.35，最為符合太陽電池反射層的要求； 在沉積過程中，襯底溫度、硅烷與氨氣的流比W及射頻功率對薄膜質(zhì)量有影響； 從氮化娃(Si 3Ν4)分子式可知，SiΗ4/ΝΗ3 = (3 X 32) / (4 X 17) = 1.4為理想的質(zhì)量比， 理想的流比為（1.4X0.599)/0.719 = 1.16; 氮化娃鍛膜工藝，由最初的單層膜，到目前的雙層膜設(shè)計，大大提高電池片的轉(zhuǎn)換效 率;但常規(guī)的單、雙層膜結(jié)構(gòu)，未能有效降低電池組件電勢誘導(dǎo)衰減(PID); SiNx薄膜中存在大量的正的固定電荷可W對娃片形成較好的場純化效果，同時SiNx薄 膜中較高含量的氨元素在熱擴散過程中向娃片體內(nèi)擴散，可W形成較好的體純化;但SiNx 與基底的晶格失配度較大，不能充分的飽和娃片表面的懸掛鍵，無法對娃片形成較好的界 面純化;而Si02薄膜較SiNx致密度更高，純化效果更好，而且Si02/SiNx疊層膜可W避免光 伏組件在使用過程中因電勢誘導(dǎo)衰減(PID)現(xiàn)象造成電池效率大幅衰減； (4) 、陽CVDS層鍛膜工藝制備方法： Ξ層鍛膜工藝，即在雙層鍛膜工藝的基礎(chǔ)增加一層Si02鍛膜，W減小電池 PID;不同膜 厚、折射率的膜，呈現(xiàn)不同的顏色，通過合理的工藝設(shè)計，得到理想的膜結(jié)構(gòu)；下表為SiNx膜 的膜厚比色表：在沉積過程中，如果硅烷的量比率過大，反應(yīng)不完全，則尾氣中的硅烷的含量就較高， 過剩的硅烷會與空氣中的氧氣進行劇烈的反應(yīng)，即有火焰或爆破聲，運對于生產(chǎn)操作不利， 且也白白浪費硅烷，同樣氨氣和氮氣的過量也會造成浪費； 硅烷和氨氣的流量比（SAR)，對薄膜的性能影響： SAR在0.09-0.38的范圍內(nèi)增加時，盡管硅烷的流量已經(jīng)遠小于氨氣的流量，所得的薄 膜仍然是富娃的；運說明PECVD更容易獲得富娃的Si化:曬羣膜，運得益于硅烷比氨氣更容易 電離;SAR增加時，薄膜中的Si含量(Si/^比）隨之增加，而折射率則按照高斯函數(shù)規(guī)律隨之 增大； 流量比偏小，Si數(shù)量過小，N數(shù)量過?；蛘吡髁勘绕?，Si數(shù)量過多，N數(shù)量過少;此兩種 工藝均不能獲得最大的Si-N鍵數(shù)目； 復(fù)合膜折射率當d2<20皿時，不會發(fā)生嚴重的光吸收； ① 、第一層Si02膜小于15皿，對整體膜厚影響較?。? ② 、第二層采用大的硅烷氨氣流量比，獲得高的折射率，并控制沉積時間， 使其厚度在20nmW內(nèi)； 當d2<20皿時，不會發(fā)生嚴重的光吸收； ③ 、第一層Si02膜小于15皿，對整體膜厚影響較??； ④ 、第二層采用大的硅烷氨氣流量比，獲得高的折射率，并控制沉積時間， 使其厚度在20nmW內(nèi)； ⑤ 、第Ξ層采用小的硅烷氨氣流量比，W獲得較低而適合的折射率； 巧）、陽CVD^層膜優(yōu)勢： Ξ層膜相比一層或者兩層更好的實現(xiàn)的太陽光的吸收、實現(xiàn)的SiNx介質(zhì)層的作用，從 提高電池片效率。
【文檔編號】C23C16/44GK106098838SQ201610408537
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】劉曉龍, 劉成, 吳肖, 孫立國
【申請人】浙江昂成新能源有限公司