專利名稱：一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法，屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽能電池中，晶體硅太陽電池是得到大范圍商業(yè)推廣的太陽能電池之一，這是由于硅材料在地殼中有著極為豐富的儲量，同時硅太陽能電池相比其他類型的太陽能電池，有著優(yōu)異的電學(xué)性能和機(jī)械性能。因此，晶體硅太陽電池在光伏領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。目前，常規(guī)的晶體硅太陽電池的生產(chǎn)工藝是從晶體硅片出發(fā)，進(jìn)行制絨，擴(kuò)散，刻蝕清洗，鍍膜，絲印燒結(jié)。其中，晶體硅片的擴(kuò)散(通常是管式磷擴(kuò)散制結(jié))步驟是制備太陽電池的一個核心步驟，它決定了硅片能否發(fā)電。而鍍膜主要是鍍設(shè)減反射膜，現(xiàn)有的鍍膜主要是采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積SiNx薄膜；由于SiNx中的氫可釋放出來，部分氫分子通過與硅中的空位結(jié)合等方式，轉(zhuǎn)為氫原子或氫-空位對，擴(kuò)散進(jìn)入晶硅體內(nèi)，氫與表面上的懸掛鍵或電池體內(nèi)其他缺陷、雜質(zhì)結(jié)合，從而起到鈍化晶界、缺陷或雜質(zhì)的作用。然而，在硅片表面直接沉積SiNx薄膜，會使SiNx/Si界面處的晶格失配嚴(yán)重，鈍化效果不好。因此，現(xiàn)有技術(shù)中，在SiNx與Si之間增加一層二氧化硅薄膜，該二氧化硅膜對硅表面有很好的鈍化效果，能明顯提升太陽能電池的鈍化效果。此外，由于二氧化硅薄膜對鈉離子、鈣離子和鎂離子等具有很好的阻擋作用，在硅片表面制備一層二氧化硅薄膜可以降低太陽能電池組件的“電位誘發(fā)衰退”(PID)效應(yīng)。現(xiàn)有技術(shù)中 ，二氧化硅減反射膜是在磷擴(kuò)散后，采用干氧氧化法或濕法氧化法進(jìn)行制備的。然而，該方法面臨著增加工序、增加設(shè)備、增加人力和提高工藝條件等諸多增加成本的問題，同時面臨著由于增加工序而增加過程污染，以及抬高碎片率等降低產(chǎn)出等實際問題。同時，由于常規(guī)的晶體硅太陽能電池制造車間的凈化程度較低，在實際的生產(chǎn)過程中硅片極易受到環(huán)境的污染而使生長出的二氧化硅薄膜失效。因此，開發(fā)一種低成本且可靠的晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法，具有積極的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法，包括如下步驟:
(1)將待處理的硅片放入擴(kuò)散爐進(jìn)行磷擴(kuò)散；
(2)將硅片保持在擴(kuò)散爐中，以f10°C /min的降溫速率降溫至78(T80(TC，通入干氧和大氮進(jìn)行氧化處理，在硅片表面形成二氧化硅薄膜；其中，干氧的流量為5 30 L/min，大氮的流量為(Γ30 L/min，氧化處理時間為2(Tl00
min ；
(3)出舟；
(4)將上述硅片放于HF溶液中進(jìn)行清洗；其中，HF溶液的體積濃度為f10%，溶液溫度為1(T30°C，清洗時間為20 200s ；
(5)干燥處理。上文中，所述步驟(2)中，將硅片保持在擴(kuò)散爐中，即硅片擴(kuò)散后不出舟，而繼續(xù)留在擴(kuò)散爐中進(jìn)行氧化，形成二氧化硅薄膜。所述硅片可以是N型硅片，也可以是P型硅片。所述磷擴(kuò)散可以是一次通源擴(kuò)散，也可以是二次通源擴(kuò)散，也可以是SE擴(kuò)散中的任意一種磷擴(kuò)散。所述步驟(5)中的干燥處理可以是熱風(fēng)干燥，也可以是甩干機(jī)甩干干燥。上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，二氧化硅薄膜的厚度為2(Tl60 nm。上述技術(shù)方案中，所述步驟(4)中，清洗后的二氧化硅薄膜的厚度為5 40 nm。本發(fā)明的工作機(jī)理是:對硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散(磷摻雜)之后不出爐管，而直接進(jìn)行降溫氧化處理，使得疏松的磷硅玻璃層下方直接又生成了一層較為致密的二氧化硅層，完成了一步擴(kuò)散制備二氧化硅薄膜的擴(kuò)散工藝；然后通過控制HF溶液的濃度和硅片在HF溶液中的時間將硅片表面較為疏松的磷硅玻璃層洗去，留下致密的二氧化硅層。由于上 述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1.本發(fā)明開發(fā)了一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法，采用了 “一步擴(kuò)散和選擇性清洗”的方法，未增加任何設(shè)備和工序，既完成了磷擴(kuò)散，又生成了二氧化硅鈍化膜；實驗證明，相對于現(xiàn)有工藝，采用本發(fā)明的方法制備的電池片的開路電壓可以提高4mV，短路電流提高70mA，同時填充因子提高0.2，最終的光電轉(zhuǎn)換效率提高了 0.3%以上，取得了良好的技術(shù)效果。2.本發(fā)明開發(fā)了一步擴(kuò)散，采用了先摻雜后氧化的一步擴(kuò)散方法，二氧化硅薄膜的生長發(fā)生在剛剛生成的磷硅玻璃下的潔凈硅片表面，這一制備方法杜絕了硅片表面受到車間環(huán)境污染的可能，制備的二氧化硅薄膜厚薄均一，顏色均勻；提高了太陽能電池的電性倉泛。3.本發(fā)明制備的二氧化硅薄膜能有效阻止鈉離子、鈣離子和鎂離子的污染，使得制備的太陽電池組件具有良好的抗電位誘發(fā)衰退效應(yīng)；實驗證明，相對于現(xiàn)有工藝，采用本發(fā)明的方法制備的電池片組件在經(jīng)過-1000V偏壓下96小時的PID后，功率衰減1.45%。4.本發(fā)明的制備方法簡單易行，操作簡單，不增加任何其它設(shè)備、工序和附加成本，因而具有良好的可行性和適應(yīng)性。


圖1是本發(fā)明實施例一和對比例一制得的電池片的內(nèi)量子效率測試對比圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實施例一一種制備二氧化硅薄膜的方法，其步驟包括:
(1)將待處理的硅片放入擴(kuò)散爐進(jìn)行磷擴(kuò)散；
(2)將硅片保持在擴(kuò)散爐中，以5°C/min的降溫速率降溫至790°C，通入干氧和大氮進(jìn)行氧化處理，干氧的流量為10 L/min，大氮的流量為8 L/min，氧化處理時間為80 min；
(3)出舟；
(4)將擴(kuò)散后的晶體硅片放于HF溶液中，HF溶液的體積濃度為4%，溶液溫度為22°C，處理時間為40s ；
(5)使用甩干機(jī)甩干。對比例一
一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法，與實施例一采用相同的硅片，相同的擴(kuò)散管位置，制備出摻磷硅片，具體如下:
(1)將待處理的硅片放入擴(kuò)散爐進(jìn)行磷擴(kuò)散；
(2)出舟；
(3)清洗:將待處理的晶體硅片放于HF溶液中，HF溶液濃度為4%，溶液溫度為22°C，處理時間為200s ；
(4)使用甩干機(jī)甩干；(5)氧化:將硅片放入氧化管內(nèi)，以f10°C /min的升溫速率升溫至750°C，通入干氧和大氮進(jìn)行氧化處理，干氧的流量為5 L/min，大氮的流量為17 L/min，氧化處理時間為10min ;退火:停止通入干氧,緩慢降溫至700°C,降溫時間為60min ;出舟。為了證明本申請生成了高質(zhì)量的二氧化硅薄膜，將上述實施例一和對比例一得到的硅片使用WT-2000進(jìn)行少子壽命測試；再將實施例一和對比例一得到的硅片雙面鍍SiNx再燒結(jié)后使用WT-2000進(jìn)行少子壽命測試，結(jié)果如下表所示:
權(quán)利要求
1.一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將待處理的硅片放入擴(kuò)散爐進(jìn)行磷擴(kuò)散； (2)將硅片保持在擴(kuò)散爐中，以f10°C /min的降溫速率降溫至78(T80(TC，通入干氧和大氮進(jìn)行氧化處理，在硅片表面形成二氧化硅薄膜； 其中，干氧的流量為5 30 L/min，大氮的流量為(Γ30 L/min，氧化處理時間為2(Tl00min ； (3)出舟； (4)將上述硅片放于HF溶液中進(jìn)行清洗；其中，HF溶液的體積濃度為f10%，溶液溫度為1(T30°C，清洗時間為20 200s ； (5)干燥處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中，二氧化硅薄膜的厚度為20 160 nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中，清洗后的二氧化硅薄膜的厚度為5 40 nm 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法，包括如下步驟(1)將待處理的硅片放入擴(kuò)散爐進(jìn)行磷擴(kuò)散；(2)將硅片保持在擴(kuò)散爐中，以1~10℃/min的降溫速率降溫至780~800℃，通入干氧和大氮進(jìn)行氧化處理，在硅片表面形成二氧化硅薄膜；(3)出舟；(4)將上述硅片放于HF溶液中進(jìn)行清洗；(5)干燥處理。本發(fā)明開發(fā)了一種晶體硅太陽電池二氧化硅薄膜的制備方法，采用了“一步擴(kuò)散和選擇性清洗”的方法，既減少了太陽能電池制作的工序，又提升了太陽能電池的電性能，制得的太陽能電池組件又具有抗電位衰減效應(yīng)的能力。
文檔編號H01L31/18GK103236470SQ20131015108
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者萬松博, 龍維緒, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司