一種太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法，改進(jìn)了現(xiàn)有的雙面鈍化方法，在低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔室中進(jìn)行，反應(yīng)腔室中具有夾持器件，包括：將多個(gè)半導(dǎo)體器件襯底以一定的間隔排列于反應(yīng)腔室的夾持器件上；半導(dǎo)體器件襯底的兩面均暴露出來(lái)；采用低壓氣相沉積工藝向半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積鈍化膜；其中，所采用的反應(yīng)氣體同時(shí)進(jìn)入半導(dǎo)體器件襯底的兩面且同時(shí)在半導(dǎo)體器件襯底的兩面以熱激活方式沉積鈍化膜從而在反應(yīng)腔中實(shí)現(xiàn)兩面同時(shí)沉積鈍化膜的過(guò)程，克服了現(xiàn)有的雙面鈍化工藝只能在一面沉積的弊端；其可以應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)，可以減小硅片與晶舟之間的摩擦，增加電池工藝穩(wěn)定性，并且簡(jiǎn)化了工藝步驟，提升了生產(chǎn)效率和降低了成本。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及一種適合規(guī)?；a(chǎn)的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法。

【背景技術(shù)】
[0002]高效太陽(yáng)電池發(fā)展的重要方向是采用雙面鈍化的結(jié)構(gòu)，例如P型基片PERC (passivated emitter and rear side cell)電池和 N 型基片 PERT (passivatedemitter and rear total diffused)電池等。由于娃片表面態(tài)的存在，使得表面的復(fù)合速率比較高，影響少數(shù)載流子(少子)壽命。鈍化層中的氫原子可以用來(lái)中和硅片表面的懸掛鍵，降低各種缺陷態(tài)密度，減少表面的復(fù)合中心；鈍化層自身所帶固定電荷形成表面場(chǎng)，排斥一種載流子，使電子和空穴不能同時(shí)到達(dá)背面而產(chǎn)生復(fù)合。減小硅片表面的復(fù)合。鈍化層可以有效的減少娃片表面復(fù)合，提尚少子壽命，從而提尚電池的性能。
[0003]目前太陽(yáng)能生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的鈍化膜有S1jP SiNx,單獨(dú)存在時(shí)，S12適合鈍化P型和N型硅表面；SiNx適合鈍化N型硅表面。S12主要采用熱氧化和等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposit1n，簡(jiǎn)稱 PECVD)的方法沉積，其中熱氧化沉積的S12鈍化性能優(yōu)異，但熱氧化需經(jīng)過(guò)高溫過(guò)程，會(huì)對(duì)硅基底的體壽命產(chǎn)生不利影響；PECVD沉積Si02只需在400°C左右溫度條件下即可完成，不會(huì)影響硅基底的體壽命，目前得到了較多應(yīng)用，但PECVD沉積的S12鈍化效果一般，需要配合具有氫鈍化作用的SiNx使用，也就是當(dāng)前廣泛使用的Si02/SiNx雙層膜結(jié)構(gòu)。氮化硅雖能對(duì)N型表面進(jìn)行很好的鈍化，但正面只有SiNx膜的電池組件穩(wěn)定性不理想，主要原因是SiNx膜經(jīng)紫外線照射后，S1-H鍵和N-H鍵斷開(kāi)，使H逸失而導(dǎo)致SiNJ莫表面鈍化效果變差，為了保證電池組件的穩(wěn)定性，對(duì)于N型表面的鈍化Si02/SiNx雙層膜也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
[0004]PECVD是采用等離子體技術(shù)把電能耦合到氣體中，激活并維持化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行薄膜沉積的一種工藝方法。為了能夠在較低溫下發(fā)生化學(xué)氣相沉積，必須利用一些能源來(lái)提高反應(yīng)速率，進(jìn)而降低化學(xué)反應(yīng)對(duì)溫度的敏感。PECVD就是用等離子體來(lái)增加較低溫度下化學(xué)反應(yīng)效率的。因?yàn)榈入x子體在射頻電極之間產(chǎn)生，所以基片必須連接在其中一個(gè)電極上。這使得PECVD只能沉積在基片的單面，靠在電極的一面是不能有效沉積薄膜的。工藝溫度在300-450°C之間，氣體壓強(qiáng)在10?10Pa范圍。
[0005]請(qǐng)參閱圖1，為現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法的流程示意圖，其在等離子體化學(xué)氣相沉積工藝腔中進(jìn)行，包括:
[0006]步驟LOl:將半導(dǎo)體器件襯底置于反應(yīng)腔中，且襯底的一面與反應(yīng)腔的電極相連接；
[0007]步驟L02:正面PECVD沉積氮化硅或二氧化硅；
[0008]步驟L03:背面PECVD沉積氮化硅或二氧化硅；
[0009]步驟L04:對(duì)半導(dǎo)體器件襯底退火，溫度在400?850°C之間；
[0010]其中步驟L02和L03的順序可以互換；步驟L04可有可無(wú)。
[0011]此工藝流程包含每一道工序都需要在不同的設(shè)備中進(jìn)行，并且正面和背面沉積只能分別進(jìn)行，增加了工藝成本。硅片載體也不盡相同，在不同設(shè)備之間的流轉(zhuǎn)，需要大量的自動(dòng)裝卸片設(shè)備或人工裝卸片操作，會(huì)產(chǎn)生很多碎片。對(duì)于管式PECVD設(shè)備，硅片在裝卸片時(shí)會(huì)與晶舟產(chǎn)生摩擦，使硅片表面產(chǎn)生損傷，增加硅片表面的復(fù)合速率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種適合大規(guī)模生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法，在太陽(yáng)能電池雙面同時(shí)沉積鈍化膜，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝步驟。
[0013]為了達(dá)到上述目的，太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法，在低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔室中進(jìn)行，所述反應(yīng)腔室中具有夾持器件，其包括:
[0014]步驟01:將多個(gè)所述半導(dǎo)體器件襯底以一定的間隔排列于所述反應(yīng)腔室的夾持器件上；所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面均暴露出來(lái)；
[0015]步驟02:采用低壓氣相沉積工藝向所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積鈍化膜；其中，所采用的反應(yīng)氣體同時(shí)進(jìn)入所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面且同時(shí)在所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面以熱激活方式沉積所述鈍化膜。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟02之后，還包括:在所述反應(yīng)腔室內(nèi)，在不裝卸所述半導(dǎo)體器件襯底的情況下，對(duì)所述半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行退火工藝。
[0017]優(yōu)選地，在所述步驟01之后，所述步驟02之前，還包括:在所述反應(yīng)腔室對(duì)所述半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行退火工藝。
[0018]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體器件襯底均為水平放置或均為豎直放置在所述夾持器件上。
[0019]優(yōu)選地，所述一定的間隔大于2_。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟02中，所述低壓氣相沉積工藝采用的反應(yīng)壓強(qiáng)為10-100Pa，所采用的反應(yīng)溫度為400-850°C。
[0021]優(yōu)選地，所述的鈍化膜為氧化硅膜、或氮化硅膜、或氧化硅/氮化硅復(fù)合膜。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟02具體包括:采用低壓氣相沉積工藝，首先向所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積氧化硅膜，然后向所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積氮化硅膜，從而在所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面均形成氧化硅/氮化硅復(fù)合膜。
[0023]優(yōu)選地，所述退火工藝采用的氣體選自氮?dú)?、氧氣或氫氣一種或多種。
[0024]優(yōu)選地，所述退火工藝所采用的退火溫度為400_850°C。
[0025]本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法，改進(jìn)了現(xiàn)有的雙面鈍化方法，利用低壓沉積工藝沉積薄膜不需要將半導(dǎo)體器件襯底連接于電極上的特點(diǎn)，將半導(dǎo)體器件襯底以一定間隔排列于夾持器件上，從而在反應(yīng)腔中實(shí)現(xiàn)兩面同時(shí)沉積鈍化膜的過(guò)程，克服了現(xiàn)有的雙面鈍化工藝只能在一面沉積的弊端；進(jìn)一步地，可以直接對(duì)半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行退火，無(wú)需裝卸半導(dǎo)體器件襯底以及使其在不同設(shè)備之間進(jìn)行流轉(zhuǎn)，從而簡(jiǎn)化了工藝步驟，提升了生產(chǎn)效率，降低了成本。其可以應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)，對(duì)于一條產(chǎn)能為每小時(shí)1400片左右雙面鈍化晶體硅電池的生產(chǎn)線，至少可以節(jié)省1.5臺(tái)4管PECVD設(shè)備和I臺(tái)4管退火爐，以及配套的自動(dòng)化裝卸片設(shè)備，并節(jié)省相應(yīng)的人工；可以減小硅片與晶舟之間的摩擦，增加電池工藝穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法的流程示意圖
[0027]圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法的流程示意圖
[0028]圖3-圖5為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法的步驟示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0030]本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法，改進(jìn)了現(xiàn)有的雙面鈍化方法，利用低壓沉積工藝沉積薄膜不需要將半導(dǎo)體器件襯底連接于電極上的特點(diǎn)，將半導(dǎo)體器件襯底以一定間隔排列于夾持器件上，從而在反應(yīng)腔中實(shí)現(xiàn)兩面同時(shí)沉積鈍化膜的過(guò)程，克服了現(xiàn)有的雙面鈍化工藝只能在一面沉積的弊端；進(jìn)一步地，可以直接對(duì)半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行退火，無(wú)需裝卸半導(dǎo)體器件襯底以及使其在不同設(shè)備之間進(jìn)行流轉(zhuǎn)，從而簡(jiǎn)化了工藝步驟，提升了生產(chǎn)效率。
[0031]以下結(jié)合附圖2和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。其中，圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法的流程示意圖，圖3-圖5為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法的步驟示意圖。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說(shuō)明本實(shí)施例的目的。
[0032]請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法，在低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔室中進(jìn)行，反應(yīng)腔室中具有夾持器件，包括:
[0033]步驟01:請(qǐng)參閱圖3，將多個(gè)半導(dǎo)體器件襯底以一定的間隔排列于反應(yīng)腔室的夾持器件上；半導(dǎo)體器件襯底的兩面均暴露出來(lái)；
[0034]具體的，半導(dǎo)體器件襯底為P型或N型單晶硅襯底；本實(shí)施例中，硅襯底在進(jìn)行雙面鈍化之前其表面已經(jīng)沉積了氧化鋁薄膜。
[0035]由于低壓氣相沉積工藝是以熱激活方式沉積薄膜的，其不需要將電極與襯底表面相連接，因此，襯底可以放置于夾持器件上，例如，以一定間隔豎直放置于夾持裝置沿橫向排列的一行；或以一定間隔水平放置沿縱向排列的一列；此時(shí)，半導(dǎo)體器件襯底的兩面均暴露出來(lái)。如果硅襯底的間距過(guò)小，會(huì)影響鈍化膜沉積的均勻性，而均勻性和單位面積的產(chǎn)能之間存在矛盾，要平衡兩者的關(guān)系，襯底的間距大于2_，鈍化膜的均勻性是可以接受的。并且，由于存在一定的間距，硅襯底之間不會(huì)互相接觸，對(duì)鈍化膜的沉積工藝影響較小。
[0036]步驟02:請(qǐng)參閱圖4，米用低壓氣相沉積工藝向半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積鈍化膜；反應(yīng)氣體同時(shí)進(jìn)入半導(dǎo)體器件襯底的兩面且同時(shí)在半導(dǎo)體器件襯底的兩面以熱激活方式沉積鈍化膜；
[0037]具體的，本實(shí)施例中，在所述步驟01之后，步驟02之前，在該反應(yīng)腔室對(duì)半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行退火，所采用的退火反應(yīng)氣體可以選自氮?dú)?、氧氣或氫氣一種或多種，例如，采用氧氣作為退火反應(yīng)氣體，氧氣氣氛下，高溫下在硅襯底表面生長(zhǎng)出一層很薄的氧化硅薄膜，其可以作為鈍化層，減少表面復(fù)合，后續(xù)再沉積一層氮化硅膜，用氮化硅膜來(lái)保護(hù)二氧化硅膜不受化學(xué)腐蝕；退火溫度可以為650-850°C。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，如果硅襯底在進(jìn)行雙面鈍化之前其表面已經(jīng)沉積了氧化鋁薄膜，也需進(jìn)行退火，而此時(shí)的退火可以是在硅襯底兩面沉積鈍化膜的過(guò)程中進(jìn)行，也即是在沉積鈍化膜的過(guò)程中，由于工藝溫度較高相當(dāng)于對(duì)硅襯底表面進(jìn)行了退火。
[0038]低壓氣相沉積工藝采用的反應(yīng)壓強(qiáng)可以為10-100Pa，反應(yīng)溫度可以為400-850°C，具體的工藝條件可以根據(jù)所沉積的薄膜和實(shí)際工藝要求來(lái)設(shè)定；鈍化膜可以為氧化硅膜、或氮化硅膜、或氧化硅/氮化硅復(fù)合膜。例如，針對(duì)沉積氧化硅/氮化硅復(fù)合膜，采用低壓氣相沉積工藝，首先向半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積氧化硅膜，然后向半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積氮化硅膜，從而在半導(dǎo)體器件襯底的兩面均形成氧化硅/氮化硅復(fù)合膜。
[0039]步驟03:請(qǐng)參閱圖5，在反應(yīng)腔室內(nèi)，在不裝卸半導(dǎo)體器件襯底的情況下，對(duì)半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行退火工藝。
[0040]具體的，退火工藝采用的氣體可以選自氮?dú)?、氧氣或氫氣一種或多種，例如，氮?dú)?、氧氣和氫氣的混合氣體。退火溫度可以為400-850°C。此時(shí)，退火可以增強(qiáng)鈍化膜表面的鈍化效果，合適的退火條件可以改善后續(xù)的硅襯底與金屬接觸電阻。
[0041]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中，在進(jìn)行雙面鈍化之前，如果半導(dǎo)體器件襯底表面沉積了氧化鋁薄膜，則在雙面鈍化膜沉積之前或之后均可以進(jìn)行退火工藝，也可以不進(jìn)行退火工藝，因?yàn)榈蛪簹庀喑练e工藝的反應(yīng)溫度就可以作為退火條件，進(jìn)行低壓氣相沉積工藝之后就相當(dāng)于進(jìn)行了退火。
[0042]綜上所述，本發(fā)明可以應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)，相比于現(xiàn)有方法，對(duì)于一條產(chǎn)能為每小時(shí)1400片左右雙面鈍化晶體硅電池的生產(chǎn)線，至少可以節(jié)省1.5臺(tái)4管PECVD設(shè)備和I臺(tái)4管退火爐，以及配套的自動(dòng)化裝卸片設(shè)備，并節(jié)省相應(yīng)的人工；可以減小硅片與晶舟之間的摩擦，增加電池工藝穩(wěn)定性；并且簡(jiǎn)化了工藝步驟，提升了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0043]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述實(shí)施例僅為了便于說(shuō)明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所述為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能電池的雙面鈍化方法，其特征在于，在低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔室中進(jìn)行，所述反應(yīng)腔室中具有夾持器件，包括: 步驟01:將多個(gè)所述半導(dǎo)體器件襯底以一定的間隔排列于所述反應(yīng)腔室的夾持器件上；所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面均暴露出來(lái)； 步驟02:采用低壓氣相沉積工藝向所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積鈍化膜；其中，所采用的反應(yīng)氣體同時(shí)進(jìn)入所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面且同時(shí)在所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面以熱激活方式沉積所述鈍化膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面鈍化方法，其特征在于，所述步驟02之后，還包括:在所述反應(yīng)腔室內(nèi)，在不裝卸所述半導(dǎo)體器件襯底的情況下，對(duì)所述半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行退火工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面鈍化方法，其特征在于，在所述步驟01之后，所述步驟02之前，還包括:在所述反應(yīng)腔室對(duì)所述半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行退火工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面鈍化方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件襯底均為水平放置或均為豎直放置在所述夾持器件上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙面鈍化方法，其特征在于，所述一定的間隔大于2皿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面鈍化方法，其特征在于，所述步驟02中，所述低壓氣相沉積工藝采用的反應(yīng)壓強(qiáng)為10-100？^所采用的反應(yīng)溫度為400-8501。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面鈍化方法，其特征在于，所述的鈍化膜為氧化硅膜、或氮化硅膜、或氧化硅/氮化硅復(fù)合膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙面鈍化方法，其特征在于，所述步驟02具體包括:采用低壓氣相沉積工藝，首先向所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積氧化硅膜，然后向所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面同時(shí)沉積氮化硅膜，從而在所述半導(dǎo)體器件襯底的兩面均形成氧化硅/氮化硅復(fù)合膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙面鈍化方法，其特征在于，所述退火工藝采用的氣體選自氮?dú)狻⒀鯕饣驓錃庖环N或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙面鈍化方法，其特征在于，所述退火工藝所采用的退火溫度為 400-8501。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104465879SQ201410775995
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】傅建奇, 幺文捷, 杜飛龍, 李補(bǔ)忠, 張勤杰 申請(qǐng)人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司