一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝，該工藝具體為多晶硅進(jìn)爐→爐內(nèi)升溫→多晶硅退火→抽真空→第一次調(diào)壓→第一次淀積→第二次調(diào)壓→第二次淀積→抽真空→清洗→抽真空→充氮→出舟。該工藝是將退火工藝與SiNx工藝合二為一，對(duì)于管式PECVD沉積技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一次性實(shí)現(xiàn)退火與鍍膜的工藝。有效地節(jié)約了機(jī)臺(tái)的額外投入，防止了運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的二次污染，進(jìn)而簡化工藝流程，減少了人力成本，同時(shí)節(jié)省了工藝的運(yùn)行時(shí)間，可有效地消除了背面氣泡，提高了太陽能電池片的少子壽命。
【專利說明】
一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于太陽能行業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著太陽能行業(yè)的不斷發(fā)展，追求高效電池成為必然趨勢。為提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，目前的太陽能多晶硅電池，主要是通過在背面采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在背面形成一層氧化鋁及氮化硅作為背鈍化膜。目前，較成熟的適合量產(chǎn)的氧化鋁薄膜制備技術(shù)是等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)和原子層沉積法(ALD)。原子層沉積技術(shù)由于具有優(yōu)異的沉積均勻性和一致性，沉積參數(shù)如厚度，結(jié)構(gòu)的高度可控性，沉積溫度低等特點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注。且開路電壓(VOC)相較于PECVD法具有明顯的優(yōu)勢。然而，ALD法由于其工藝本身的特點(diǎn)(三甲基鋁(TMA)與H2O的反應(yīng))，經(jīng)過背面氮化硅鍍膜后，背面會(huì)出現(xiàn)氣泡，產(chǎn)生氣泡的原因主要是是薄膜的沉積過程中吸附了水分，高溫中水分以氣態(tài)形式逸出；另外是薄膜內(nèi)還有一些未反應(yīng)完全的有機(jī)基團(tuán)，高溫時(shí)有機(jī)基團(tuán)發(fā)生分解，釋放出氣體。如若氣泡較多將會(huì)一定程度上影響電池的開路電壓，故ALD沉積的氧化鋁需要經(jīng)過退火工藝，方可達(dá)到最佳鈍化效果。常規(guī)多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝是在擴(kuò)散爐管內(nèi)進(jìn)行，約Ih的工藝時(shí)間，待工藝結(jié)束后，再進(jìn)行SiNx鍍膜，過程中設(shè)計(jì)到卸舟，運(yùn)輸，裝舟;額外引入了二次污染的可能性，且耗費(fèi)人力、物力、及設(shè)備的投入，并且多晶硅背面鈍化膜氣泡仍不能被完全消除。另外，對(duì)于量產(chǎn)工藝而言，退火工藝的增加無疑增加了整體工藝時(shí)間，進(jìn)而提高了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開了一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝，該工藝具體為多晶硅進(jìn)爐—爐內(nèi)升溫—多晶硅退火—抽真空—第一次調(diào)壓—第一次淀積—第二次調(diào)壓—第二次淀積—抽真空—清洗—抽真空—充氮—出舟;其具體的工藝參數(shù)范圍及其步驟如下所示:
[0004](I)多晶硅進(jìn)爐——溫度為400-500 °C，氮?dú)饬髁繛閘OOO-lOOOOsccm，時(shí)間為140-500s ；
[0005](2)爐內(nèi)升溫——溫度為400-500°C，氮?dú)饬髁繛镺?10sccm，時(shí)間為500_600s ；
[0006](3)多晶硅退火——溫度為400-500 V，通入氮?dú)饬髁繛?000-8000sccm，時(shí)間為600-3200s；
[0007](4)抽真空——溫度為400-500 V，首次慢速抽壓使管內(nèi)氣體被抽出，時(shí)間為150-550s，隨后再快速抽真空，時(shí)間為20-100S，保證真空狀態(tài)，真空度達(dá)到10—2?103Pa。
[0008](5)第一次調(diào)壓——溫度為400-500°C，氨氣流量為1000-6000sccm，調(diào)試內(nèi)部設(shè)置的壓力為10—2?13Pa,時(shí)間為20-100S;
[0009](6)第一次淀積——溫度為400-500 °C，硅烷/氨氣流量比為1/4 一 1/7，進(jìn)行管內(nèi)的潤洗時(shí)間為10-1 OOs;再進(jìn)行底層膜鍍膜，膜鍍時(shí)間為150-700S;
[0010](7)第二次調(diào)壓——溫度為400-500°C，氨氣流量為1000-6000sccm，調(diào)試內(nèi)部設(shè)置的壓力為I?10Pa，時(shí)間為40-150S;
[0011](8)第二次淀積——溫度為400-500°C，硅烷/氨氣流量比為1/9 一 1/12，進(jìn)行管內(nèi)的潤洗功能時(shí)間為10-1 OOs;再進(jìn)行頂層膜鍍膜，膜鍍時(shí)間約450-1 OOOs;
[0012](9)抽真空——溫度為400-500°C，進(jìn)行抽管內(nèi)，尾氣時(shí)間為20-100S;
[0013](10)充氣清洗——溫度為400-500°C，氮?dú)饬髁繛?000-10000sccm，通入氮?dú)膺M(jìn)行清洗爐管，清洗時(shí)間約10-300S;
[0014](11)抽真空——溫度為400-500°C，時(shí)間為20_60s，進(jìn)行管內(nèi)抽尾氣；
[0015](12)充氮——溫度為 400-500°C，氮?dú)饬髁繛?5000-10000sccm，時(shí)間為 100-200s，
使?fàn)t管內(nèi)氣壓與外界壓力達(dá)到平衡；
[0016](13)最后出舟——溫度為400-500 °C，時(shí)間為100-400s，最終將鍍膜片取出。
[0017]本發(fā)明公開了一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝，該工藝是將退火工藝與SiNx工藝合二為一，于管式PECVD上一次性實(shí)現(xiàn)退火與鍍膜的工藝流程。有效地節(jié)約了機(jī)臺(tái)的額外投入，防止了運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的二次污染，進(jìn)而簡化工藝流程，減少了人力成本，同時(shí)節(jié)省了工藝的運(yùn)行時(shí)間，可有效地消除了背面氣泡，提高了少子壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]對(duì)多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝設(shè)置如下:
[0020]I)多晶硅進(jìn)爐——溫度為400°C，氮?dú)饬髁繛?000sccm，時(shí)間為200s;
[0021 ] 2)爐內(nèi)升溫——溫度為4500C，氮?dú)饬髁繛镺sccm，時(shí)間為500s;
[0022]3)多晶硅退火——溫度為400°C，通入氮?dú)饬髁繛?000sccm，時(shí)間為1000s;
[0023]4)抽真空——溫度為400°C，首次慢速抽壓使管內(nèi)氣體被抽出，時(shí)間為200s，隨后再快速抽真空，時(shí)間為50s，保證真空狀態(tài)，真空度達(dá)到5 X 10—4Pa。
[0024]5)第一次調(diào)壓一一溫度為400°C，氨氣流量為6000SCCm，調(diào)試內(nèi)部設(shè)置的壓力為1 一2Pa，時(shí)間為60s;
[0025]6)第一次淀積一一溫度為4500C，硅烷/氨氣流量比為1/7，進(jìn)行管內(nèi)的潤洗時(shí)間為60s;再進(jìn)行底層膜鍍膜，膜鍍時(shí)間為150s;
[0026]7)第二次調(diào)壓一一溫度為450°C，氨氣流量為6000SCCm，調(diào)試內(nèi)部設(shè)置的壓力為1Pa，時(shí)間為60s;
[0027]8)第二次淀積一一溫度為4600C，硅烷/氨氣流量比為I/10，進(jìn)行管內(nèi)的潤洗功能時(shí)間為50s;再進(jìn)行頂層膜鍍膜，膜鍍時(shí)間為500s;
[0028]9)抽真空一一溫度為400°C，進(jìn)行抽管內(nèi)，尾氣時(shí)間為60s;
[0029]10)清洗一一溫度為400°C，氮?dú)饬髁繛?000SCCm，通入氮?dú)膺M(jìn)行清洗爐管，清洗時(shí)間為20s;
[0030]11)抽真空一一溫度為400 0C，時(shí)間為60s，進(jìn)行管內(nèi)抽尾氣；
[0031]12)充氮——溫度為400°C，氮?dú)饬髁繛?000sccm，時(shí)間為150s，使?fàn)t管內(nèi)氣壓與外界壓力達(dá)到平衡；
[0032]13)出舟——溫度為40(TC，時(shí)間為200s。
[0033]經(jīng)過該工藝結(jié)束后，最終將多晶硅鍍膜片取出。通過掃面電子顯微鏡觀察后，太陽能多晶硅電池片背面的氣泡完全消除掉。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝，其特征在于工藝為多晶娃進(jìn)爐4爐內(nèi)升溫4多晶娃退火4抽真空4第一次調(diào)壓4第一次淀積4第二次調(diào)壓4第二次淀積4抽真空4清洗4抽真空4充氮4出舟。2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的退火合成工藝，其特征在于具體的工藝參數(shù)范圍及其步驟如下所示: (1)多晶硅進(jìn)爐——溫度為400-500°C，氮?dú)饬髁繛閘OOO-lOOOOsccm，時(shí)間為140-500S; (2)爐內(nèi)升溫——溫度為400-5000C，氮?dú)饬髁繛镺?10sccm，時(shí)間為500_600s ； (3)多晶硅退火——溫度為400-5000C，通入氮?dú)饬髁繛?000-8000sccm，時(shí)間為600-3200s； (4)開始抽真空——溫度為400-500°C，首次慢速抽壓使管內(nèi)氣體被抽出，時(shí)間為150-550s，隨后再快速抽真空，時(shí)間為20-100S，保證真空狀態(tài)，真空度達(dá)到10—2?103Pa。 (5)第一次調(diào)壓——溫度為400-500°C，氨氣流量為1000-6000sccm，調(diào)試內(nèi)部設(shè)置的壓力為10—2?13Pa,時(shí)間為20-100S; (6)第一次淀積——溫度為400-5000C，硅烷/氨氣流量比為1/4一1/7，進(jìn)行管內(nèi)的潤洗時(shí)間為1-1OOs;再進(jìn)行底層膜鍍膜，膜鍍時(shí)間為150-700S; (7)第二次調(diào)壓——溫度為400-500°C，氨氣流量為1000-6000sccm，調(diào)試內(nèi)部設(shè)置的壓力為I?10Pa，時(shí)間為40-150S; (8)第二次淀積溫度為400-500°C，娃燒/氨氣流量比為1/9一1/12，進(jìn)行管內(nèi)的潤洗功能時(shí)間為1-1OOs;再進(jìn)行頂層膜鍍膜，膜鍍時(shí)間約450-1000S; (9)抽真空——溫度為400-5000C，進(jìn)行抽管內(nèi)，尾氣時(shí)間為20-100S; (10)充氣清洗——溫度為400-500°C，氮?dú)饬髁繛?000-10000SCCm，通入氮?dú)膺M(jìn)行清洗爐管，清洗時(shí)間約10-300S; (11)抽真空——溫度為400-5000C，時(shí)間為20-60s，進(jìn)行管內(nèi)抽尾氣； (12)充氮——溫度為400-500°C，氮?dú)饬髁繛?000-10000sccm，時(shí)間為100-200s，使?fàn)t管內(nèi)氣壓與外界壓力達(dá)到平衡； (13)最后出舟——溫度為400-500°C，時(shí)間為100-400S，最后將鍍膜太陽能電池片取出。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK105977342SQ201610525695
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】吳王平, 蔣金金, 丁建寧
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)