專利名稱：一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法和裝置，屬于太陽能電池制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前太陽能技術(shù)中降低晶體硅成本是日益競爭的光伏產(chǎn)業(yè)追求的目標(biāo)之一，降低硅原料成本，一般需要向更薄的硅片發(fā)展。在硅片表面，晶體的周期性被破壞從而產(chǎn)生懸掛鍵，使得晶體表面存在大量位于帶隙中的缺陷能級，另外，位錯(cuò)，化學(xué)殘留物和表面金屬的沉積都會引入缺陷能級，這些都使得硅片表面成為復(fù)合中心。不斷降低硅片厚度，使光生載流子很容易擴(kuò)散到背表面而加重了背表面的復(fù)合。表面復(fù)合速率對太陽能電池的性能影響很大，而通過沉積或生長適當(dāng)?shù)拟g化層可以極大的降低表面復(fù)合速率，從而提高太陽能電池的性能。研究表明，太陽能電池鈍化層最初的小于2 nm厚度膜的均勻性以及質(zhì)量對太陽能電池的鈍化效果有非常顯著的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法和裝置，在太陽能電池生產(chǎn)工藝中引入原子層沉積設(shè)備(ALD)，使用ALD和PECVD 以達(dá)到分層鍍膜的裝置和方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案
一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法，對硅片清洗、制絨、甩干、擴(kuò)散、蝕刻后，使用 PECVD法沉積Spr^i3N4鈍化層，之后進(jìn)行烘干、燒結(jié)等步驟，且在對硅片蝕刻后，采用PECVD 法沉積Spmi3N4鈍化層之前，在真空反應(yīng)腔體內(nèi)采用ALD技術(shù)沉積AL2？ O3鈍化層。進(jìn)一步的，采用ALD技術(shù)沉積AL2？ O3鈍化層小于2nm，使用三甲基鋁與水為前驅(qū)體源。進(jìn)一步的，在真空反應(yīng)腔體內(nèi)加載等離子體，以提高前驅(qū)體活化能，降低鍍膜反應(yīng)溫度。一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜裝置，進(jìn)氣管路一端連接并聯(lián)的支進(jìn)氣管路，各支進(jìn)氣管路通過相應(yīng)的高速隔膜閥與前驅(qū)體源鋼瓶連接，高速隔膜閥包含脈沖執(zhí)行器，進(jìn)氣管路另一端與設(shè)置在真空反應(yīng)腔體內(nèi)部上方的花灑噴頭的腔體進(jìn)氣管路連接，真空反應(yīng)腔體內(nèi)部下方設(shè)置有樣品臺，樣品臺下方設(shè)置有腔體加熱器，腔體內(nèi)部下方在樣品臺左右兩側(cè)分別設(shè)置有出氣管路，兩個(gè)出氣管路匯集至一路并通過閥門連接真空泵，總載氣管路一端通過流量控制閥連接載氣容器，另一端分為兩個(gè)支路，第一支路為載氣管路，分為若干支載氣管路，各支載氣管路通過支進(jìn)氣管路上的高速隔膜閥與進(jìn)氣管路連接，第二支路為載氣自清潔管路，分為若干支載氣自清潔管路，各支載氣自清潔管路與支進(jìn)氣管路在高速隔膜閥與前驅(qū)體源鋼瓶之間連接。
進(jìn)一步的，載氣自清潔管路上設(shè)置有閥門。進(jìn)一步的，本裝置的管路均設(shè)有加熱和保溫功能。進(jìn)一步的，腔體加熱器為紅外輻射加熱器，采取多點(diǎn)控制方法確保樣品臺溫度均勻性可至士 i°c。進(jìn)一步的，支進(jìn)氣管路優(yōu)選3個(gè)支路，其中2個(gè)支路為使用支路，另外1個(gè)支路為備用升級支路。測試結(jié)果表明，沉積氧化鋁膜的電池片其開路電壓、轉(zhuǎn)換效率、填充因子等參數(shù)較正常生產(chǎn)電池片基本沒有變化，沉積了氧化鋁膜的電池片的短路電流平均值均比正常工藝生產(chǎn)的電池片的短路電流平均值高，說明氧化鋁作為鈍化層具有明顯的鈍化作用。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1是現(xiàn)有的太陽能電池生產(chǎn)工藝流程圖2是采用本發(fā)明一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法的太陽能電池生產(chǎn)工藝流程
圖3是分層鍍膜后的硅片鈍化層結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖4所示，一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法，對硅片清洗、制絨、甩干、擴(kuò)散、蝕刻后，使用PECVD法沉積Spr^i3N4鈍化層，之后進(jìn)行烘干、燒結(jié)等步驟，且在對硅片蝕刻后，采用PECVD法沉積Spr^i3N4鈍化層之前，在真空反應(yīng)腔體內(nèi)采用ALD技術(shù)沉積AL2？ O3 鈍化層。進(jìn)一步的，采用ALD技術(shù)沉積AL2？ O3鈍化層小于2nm，使用三甲基鋁與水為前驅(qū)體源。進(jìn)一步的，在真空反應(yīng)腔體內(nèi)加載等離子體，以提高前驅(qū)體活化能，降低鍍膜反應(yīng)溫度。一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜裝置，進(jìn)氣管路9 一端連接并聯(lián)的支進(jìn)氣管路， 支進(jìn)氣管路優(yōu)選三個(gè)支路，其中兩個(gè)支路為使用支路，另外一個(gè)支路為備用升級支路。各支進(jìn)氣管路通過相應(yīng)的高速隔膜閥10與前驅(qū)體源鋼瓶13連接，高速隔膜閥10包含脈沖執(zhí)行
ο進(jìn)氣管路9另一端與設(shè)置在真空反應(yīng)腔體1內(nèi)部上方的花灑噴頭3的腔體進(jìn)氣管路2連接，真空反應(yīng)腔體1內(nèi)部下方設(shè)置有樣品臺4，樣品臺4下方設(shè)置有腔體加熱器6，腔體加熱器為紅外輻射加熱器，采取多點(diǎn)控制方法確保樣品臺溫度均勻性可至士 1°C。真空反應(yīng)腔體內(nèi)部下方在樣品臺左右兩側(cè)分別設(shè)置有出氣管路5，兩個(gè)出氣管路5匯集至一路并通過閥門7連接真空泵8。
總載氣管路16—端通過流量控制閥17連接載氣容器，另一端分為兩個(gè)支路，第一支路為載氣管路14，分為3個(gè)支載氣管路，各支載氣管路通過支進(jìn)氣管路上的高速隔膜閥 10與支進(jìn)氣管路連接。第二支路為載氣自清潔管路11，載氣自清潔管路上設(shè)置有閥門15。載氣自清潔管路11分為若干支載氣自清潔管路，各支載氣自清潔管路與支進(jìn)氣管路在高速隔膜閥10與前驅(qū)體源鋼瓶13之間的支進(jìn)氣管理連接。鍍膜設(shè)備工作時(shí)，控制閥門15處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)鍍膜結(jié)束后，需要打開控制閥門15，以高純載氣沖洗閥門以及管路，防止閥門堵塞。本裝置的管路均設(shè)有加熱和保溫功能。在真空反應(yīng)腔體內(nèi)加載等離子體，以提高前驅(qū)體活化能，降低鍍膜反應(yīng)溫度。本裝置的工作流程為開啟真空泵8及閥門7，讀取真空反應(yīng)腔體1的真空度數(shù)據(jù)；設(shè)置真空反應(yīng)腔體1的沉底加熱溫度和環(huán)壁保溫設(shè)置，其溫度設(shè)置范圍為200°C，設(shè)置前軀體輸送管路、抽真空管路與脈沖執(zhí)行器加熱溫度，其溫度設(shè)置范圍為150°C ；設(shè)置前軀體脈沖時(shí)間和沖洗時(shí)間，設(shè)置循環(huán)次數(shù)，開啟循環(huán)運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)束后停止。實(shí)施例1
采用上述方法和裝置，采用ALD于硅片表面先沉積2個(gè)clycles(大約0. 24 nm) AL2？ O3，再使用 PECVD 沉積 75 nm Si3N4。將硅片放入真空反應(yīng)腔體，然后讀取真空反應(yīng)腔體1的真空度，開啟真空泵8，開啟真空開啟閥門7以使真空反應(yīng)腔體與真空泵相連通，待真空達(dá)到所需的真空度要求(小于或等于1 pa)時(shí)，然后進(jìn)入下一步。設(shè)置襯底、設(shè)備管路、以及其他部件的溫度，優(yōu)選的可設(shè)置沉底溫度為150°C，設(shè)置管路溫度為150°C，脈沖執(zhí)行器的溫度為150°C，當(dāng)顯示溫度與所設(shè)溫度相同并達(dá)到穩(wěn)定 (波動范圍小于或等于1°C)時(shí)進(jìn)入下一步；
開啟前軀體源鋼瓶13的手動密封閥12，設(shè)置第一前軀體三甲基鋁和第二前軀體水的脈沖時(shí)間分別設(shè)置為IOms和20 ms，沖洗時(shí)間分別設(shè)置為k和IOs ；循環(huán)次數(shù)設(shè)置為2 ；載氣流量設(shè)置為20 seem.開始循環(huán)沉積，沉積結(jié)束后即可在襯底表面形成厚度約為0. 24nm的AL2？ O3鍍膜；
將襯底轉(zhuǎn)入PECVD腔體，然后進(jìn)行化學(xué)氣象沉積鍍膜Spr^i3Np實(shí)施例2
與實(shí)施例1的區(qū)別在于將循環(huán)次數(shù)設(shè)置為4，即可在ALD鍍膜階段完成厚度約為0. 48 nm的致密氮化硅鍍膜，然后進(jìn)入PECVD階段進(jìn)行化學(xué)氣象沉積鍍膜。實(shí)施例3
與實(shí)施例1的區(qū)別在于將循環(huán)次數(shù)設(shè)置為6，即可在ALD鍍膜階段完成厚度約為0. 72 nm的致密氮化硅鍍膜，然后進(jìn)入PECVD階段進(jìn)行化學(xué)氣象沉積鍍膜。測試結(jié)果表明，沉積氧化鋁膜的電池片其開路電壓、轉(zhuǎn)換效率、填充因子等參數(shù)較正常生產(chǎn)電池片基本沒有變化，沉積了氧化鋁膜的電池片的短路電流平均值均比正常工藝生產(chǎn)的電池片的短路電流平均值高，說明氧化鋁作為鈍化層具有明顯的鈍化作用，其中沉積6個(gè)循環(huán)(0. 72nm)氧化鋁膜所得電池片各性能參數(shù)較其他兩組稍好。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法，對硅片清洗、制絨、甩干、擴(kuò)散、蝕刻后，使用 PECVD法沉積Spr^i3N4鈍化層，之后進(jìn)行烘干、燒結(jié)等步驟，其特征在于在對硅片蝕刻后， 采用PECVD法沉積Sr^i3N4鈍化層之前，在真空反應(yīng)腔體內(nèi)采用ALD技術(shù)沉積AL2？ O3鈍化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法，其特征在于采用ALD 技術(shù)沉積AL2？ O3鈍化層小于2 nm,使用三甲基鋁與水為前驅(qū)體源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法，其特征在于在真空反應(yīng)腔體內(nèi)加載等離子體，以提高前驅(qū)體活化能，降低鍍膜反應(yīng)溫度。
4.一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜裝置，其特征在于進(jìn)氣管路一端連接并聯(lián)的支進(jìn)氣管路，各支進(jìn)氣管路通過相應(yīng)的高速隔膜閥與前驅(qū)體源鋼瓶連接，高速隔膜閥包含脈沖執(zhí)行器，進(jìn)氣管路另一端與設(shè)置在真空反應(yīng)腔體內(nèi)部上方的花灑噴頭的腔體進(jìn)氣管路連接，真空反應(yīng)腔體內(nèi)部下方設(shè)置有樣品臺，樣品臺下方設(shè)置有腔體加熱器，腔體內(nèi)部下方在樣品臺左右兩側(cè)分別設(shè)置有出氣管路，兩個(gè)出氣管路匯集至一路并通過閥門連接真空泵， 總載氣管路一端通過流量控制閥連接載氣容器，另一端分為兩個(gè)支路，第一支路為載氣管路，分為若干支載氣管路，各支載氣管路通過支進(jìn)氣管路上的高速隔膜閥與支進(jìn)氣管路連接，第二支路為載氣自清潔管路，分為若干支載氣自清潔管路，各支載氣自清潔管路與支進(jìn)氣管路在高速隔膜閥與前驅(qū)體源鋼瓶之間連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜裝置，其特征在于載氣自清潔管路上設(shè)置有閥門。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜裝置，其特征在于本裝置的管路均設(shè)有加熱和保溫功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜裝置，其特征在于腔體加熱器為紅外輻射加熱器，采取多點(diǎn)控制方法確保樣品臺溫度均勻性可至士 1°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜裝置，其特征在于支進(jìn)氣管路優(yōu)選3個(gè)支路，其中2個(gè)支路為使用支路，另外1個(gè)支路為備用升級支路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能電池鈍化層分層鍍膜方法和裝置，在太陽能電池生產(chǎn)工藝中引入原子層沉積設(shè)備(ALD)，使用ALD和PECVD以達(dá)到分層鍍膜的裝置和方法。沉積氧化鋁膜的電池片其開路電壓、轉(zhuǎn)換效率、填充因子等參數(shù)較正常生產(chǎn)電池片基本沒有變化，沉積了氧化鋁膜的電池片的短路電流平均值均比正常工藝生產(chǎn)的電池片的短路電流平均值高。
文檔編號C23C16/44GK102420272SQ20111041937
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者左雪芹, 梅永豐, 王永文 申請人:無錫邁納德微納技術(shù)有限公司