一種晶硅太陽能電池的制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能電池制造領(lǐng)域，具體涉及在提高光電轉(zhuǎn)換效率的晶硅電池的表面鈍化和減反技術(shù)。本發(fā)明是針對現(xiàn)有的電池技術(shù)的工藝流程，用原子層沉積以及等離子體原子層沉積制造SiO2、Al2O3、SiNx等材料的納米疊層和復(fù)合材料,對晶硅電池的正反兩面同時進(jìn)行鈍化層鍍膜處理，從而延長少子壽命,提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率。鈍化層鍍膜完成后可繼續(xù)進(jìn)行SiNx減反層鍍膜，從而可集成鈍化、減反工藝于同一流程,降低成本,提高產(chǎn)能。本發(fā)明尤其適用于與黑硅技術(shù)結(jié)合，避免了多重工藝。另外，對于雙面電池，使用本發(fā)明同時進(jìn)行雙面鈍化更是必要的選擇。
【專利說明】
-種晶括太陽能電池的制造工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及太陽能電池制造領(lǐng)域，具體設(shè)及在提高光電轉(zhuǎn)換效率的晶娃電池的表 面純化和減反技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 高效晶娃電池是光伏產(chǎn)業(yè)的一個重要發(fā)展趨勢。為最大限度增加晶娃電池的光電 轉(zhuǎn)換效率，表面制絨和純化工藝都是高效電池制造的必要手段，例如純化發(fā)射極背面電池， 即PERC電池技術(shù)備受關(guān)注。并且電池生產(chǎn)技術(shù)也在進(jìn)一步不斷改進(jìn)和提高。其中黑娃技術(shù) 結(jié)合背純化技術(shù)已可達(dá)到20% W上的轉(zhuǎn)換效率。
[0003] 有別于普通酸法制絨，現(xiàn)階段大力開發(fā)的RIE蝕刻黑娃技術(shù)可對晶娃表面進(jìn)行深 度蝕刻，從而形成高深寬比孔桐，更有效的減少電池表面對光的反射損失，增加光電轉(zhuǎn)換效 率。黑娃技術(shù)的發(fā)展的另一個原因是金剛線切割娃錠技術(shù)的導(dǎo)入。金剛線切割能夠大幅度 降低多晶娃片成本，但傳統(tǒng)的酸制絨無法實(shí)現(xiàn)有效制絨，而Rffi黑娃制絨可W很大幅度上解 決金剛線切割帶來了制絨工藝上的困難。但是，具有高深寬比孔桐的黑娃技術(shù)對下一道基 SiNx減反層工藝提出了新挑戰(zhàn)。由于現(xiàn)有的減反層采用的是基于陽CVD的SiNx工藝，無法對 較深孔桐進(jìn)行完整覆蓋，因此Rffi蝕刻完成后，還需要增加一道濕法平坦化工藝來降低孔桐 深寬比。運(yùn)樣又增加了工藝的復(fù)雜性和成本。
[0004] 另一方面，純化技術(shù)提高電池效率的主要途徑有兩個:一是降低表面缺陷態(tài)密度， 即通常所指的化學(xué)純化(化emical passivation)，主要利用熱氧化法Si化來飽和懸掛鍵降 低表面態(tài)；二是降低表面自由電子或空穴濃度，即通常所指場效應(yīng)純化(Field effect passivation),例如常規(guī)p型電池的侶背場純化，等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法制備 氮化娃(SiNx)、非晶娃(a-Si)、Si〇2/SiNx堆疊純化，W及ALD制備Ah〇3等薄膜技術(shù)。但是由于 存在多種晶娃的參雜方式，導(dǎo)致薄膜純化工藝趨于復(fù)雜，甚至是同樣工藝(例如SiNx)需對 電池表面和背面分別進(jìn)行純化鍛膜。導(dǎo)致成本過高。在采用ALD生成Ah〇3單面背純化工藝時 也要求無繞鍛，避免造成晶娃電池表面的視覺影響。W上因素對鍛膜設(shè)備設(shè)計(jì)提出了很大 挑戰(zhàn)，生產(chǎn)成本無法降低。
[000日]原子層沉積(Atomic Layer Deposition，ALD)技術(shù)是一個W表面化學(xué)氣相反應(yīng)為 基礎(chǔ)的納米薄膜沉積技術(shù)。如圖1所示，它通過將兩種W上化學(xué)源分開導(dǎo)入反應(yīng)腔，其間對 表面飽和反應(yīng)后的氣相反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的氣體吹掃干凈，可W將物質(zhì)W單原子膜形式鍛 在基底表面，因此可W對所沉積的薄膜的厚度及均勻度精確控制在原子層厚度范圍內(nèi)。有 別于傳統(tǒng)的真空沉積技術(shù)，ALD技術(shù)具有在非平面復(fù)雜結(jié)構(gòu)及Ξ維結(jié)構(gòu)表面形成高質(zhì)量、無 針孔、保形性薄膜等獨(dú)特性能。當(dāng)前，原子層沉積(ALD)技術(shù)作為最先進(jìn)的薄膜沉積技術(shù)之 一，已廣泛應(yīng)用于先進(jìn)的微電子制造業(yè)。由于傳統(tǒng)晶娃電池表面結(jié)構(gòu)相對簡單，因此ALD技 術(shù)獨(dú)特的高質(zhì)量，無針孔、保形性薄膜等獨(dú)特性能并未被充分利用。如圖2所示，常規(guī)濕法酸 審IJ絨所形成的所謂"金字塔"其深寬比較小，PECVD減反層可W在其絨面直接成膜;然而對于 RIE蝕刻所形成的高深寬比的絨面，傳統(tǒng)PECVD減反層無法覆蓋絨層底部，造成缺陷。利用 ALD技術(shù)就可W完全覆蓋復(fù)雜結(jié)構(gòu)的絨面。因此隨著黑娃技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，對能夠解決在 高深寬比表面鍛膜的ALD技術(shù)的需求顯而易見。另外，由于ALD是表面控制的反應(yīng)，特別適合 批量裝載，對所有暴露在反應(yīng)氣體中的襯底表面進(jìn)行鍛膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明是針對現(xiàn)有的電池技術(shù)的工藝流程，用原子層沉積(ALD)W及等離子體原 子層沉積(PEALD)制造 Si化、Ab化、SiNx等材料的納米疊層和復(fù)合材料，對晶娃電池的正反 兩面同時進(jìn)行純化層鍛膜處理，從而延長少子壽命，提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率。純化層鍛膜 完成后可繼續(xù)進(jìn)行SiNx減反層鍛膜，從而可集成純化、減反工藝于同一流程，降低成本，提 高產(chǎn)能。本發(fā)明尤其適用于與黑娃技術(shù)結(jié)合，避免了多重工藝。另外，對于雙面電池，使用本 發(fā)明同時進(jìn)行雙面純化更是必要的選擇。
[0008] 2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案
[0009] 基于原子層沉積(ALD)和等離子體原子層沉積(PEALD)運(yùn)兩種加工技術(shù)在電池片 表面制備功能性薄膜Si化/Al2〇3/SiNx和SixAlyOz/SiNx，能夠用于大批量生產(chǎn)，對不同種類晶 娃電池進(jìn)行純化和減反鍛膜。同一種材料鍛膜在晶娃電池正反兩面同時進(jìn)行，多種材料可 在同一反應(yīng)腔體中一次完成。
[0010]制備Si〇2/Al2〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)的具體的技術(shù)方案如下：
[0011] -種晶娃太陽能電池的制造工藝，采用原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層沉積 技術(shù)，主要包括如下步驟：
[0012] (1)在待處理的電池片兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層沉積 技術(shù)制備二氧化娃薄膜：
[0013] 化學(xué)源：娃源為Si2(NHC2H5)6、（C姐22N2Si)、SiCl4、Si(ffl3)Cl3、Si(ai3)2Cl2、Si (〔出)3〔1中的一種，氧源為出0、出化、〇3中的一種；
[0014] 工藝參數(shù):工藝溫度為20-300°C，工藝真空范圍1-lOOtorr，娃源和氧源脈沖時間 分別在0.01秒-30秒之間，每一個反應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒 之間；
[0015] 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氧源等離子氣體為化、化0中的 一種，化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟中原子層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范 圍為功率在100-5000瓦特，頻率在50千赫茲-50兆赫茲；
[0016] (2)在步驟(1)加工好的電池片的兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原 子層沉積技術(shù)制備Ξ氧化二侶薄膜：
[0017] 化學(xué)源：侶源為A1(C出）4、41亂、41(邸2邸3)3、41出中的一種；氧源為此0、出〇2、〇3中 的一種；
[001引工藝參數(shù):工藝溫度為50-300°C，工藝真空范圍1-lOOtorr，侶源和氧源脈沖時間 分別在0.01秒-30秒之間，每一個反應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒 之間；
[0019]該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氧源等離子氣體為化、化0中的 一種，化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟中原子層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范 圍為功率在100-5000瓦特，頻率在50千赫茲-50兆赫茲(3)在步驟(2)加工好的電池片的兩 面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層沉積技術(shù)制備氮化娃薄膜：
[0020] 化學(xué)源：娃源為Si2(NHC2H5)6、（C姐22N2Si)、SiCl4、Si(ffl3)Cl3、Si(ai3)2Cl2、Si (C出)3CI中的一種，氮源為畑3、N2出中的一種；
[0021] 工藝參數(shù):工藝溫度為50-500°C，工藝真空范圍1-lOOtorr，娃源和氮源脈沖時間 分別在0.01秒-30秒之間，每一個反應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒 之間；
[0022] 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氮源等離子氣體為N曲、化、此/ 化中的一種，其中采用出/化時，出濃度為出/化的1-50%;化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟 中原子層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范圍為功率在100-5000瓦特，頻率在50千赫 茲-50兆赫茲；
[0023] 其中步驟(1)和步驟(2)在同一腔體內(nèi)進(jìn)行，步驟(3)根據(jù)實(shí)際情況選擇與步驟(1) 和步驟(2)在同一腔體或者不同腔體內(nèi)進(jìn)行。
[0024] 采用上述工藝加工好的電池片的結(jié)構(gòu)W及各功能性薄膜的具體功能為：電池片的 兩個表面依次為二氧化娃薄膜、Ξ氧化二侶薄膜、氮化娃薄膜;其中，二氧化娃薄膜作為過 渡層，Ξ氧化二侶薄膜作為純化層，電池片正面的氮化娃薄膜作為減反層，電池片背面的氮 化娃薄膜作為保護(hù)層。
[0025] 采用上述工藝加工好的各功能性薄膜的厚度范圍為:步驟（1)中制備的二氧化娃 薄膜厚度在0.1-50nm之間；步驟（2)中制備的Ξ氧化二侶薄膜厚度在0.1-50nm之間；步驟 (3)中制備的氮化娃薄膜厚度在50-200nm之間。其中，各功能性薄膜的優(yōu)選厚度范圍為:步 驟(1)中制備的二氧化娃薄膜厚度在O.l-lOnm之間；步驟(2)中制備的二氧化娃薄膜厚度在 1-lOnm之間；步驟(3)中制備的氮化娃薄膜厚度在50-100nm之間。
[0026] 制備SixAlyOz/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)的具體的技術(shù)方案如下：
[0027] -種晶娃太陽能電池的制造工藝，采用原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層沉積 技術(shù)，主要包括如下步驟：
[00%] (1)在待處理的電池片兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層沉積 技術(shù)制備氧化娃侶復(fù)合薄膜：
[00巧]化學(xué)源：娃源為Si2(NHC2H5)6、（C姐22N2Si)、SiCl4、Si(ffl3)Cl3、Si(ai3)2Cl2、Si (C曲）3C1中的一種，侶源為A1(C曲)4、41(：13、41(邸2邸3)3、41曲中的一種；氧源為此0、出〇2、〇3 中的一種；
[0030] 工藝參數(shù):工藝溫度為50-300度，工藝真空范圍l-l(K)torr，娃源、侶源和氧源脈沖 時間分別在0.01秒-30秒之間，娃源、侶源和氧源之間采用一定的循環(huán)脈沖方式，每一個反 應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒之間；
[0031] 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氧源等離子氣體為化、化0中的 一種，化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟中原子層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范 圍為功率在100-5000瓦特，頻率在50千赫茲-50兆赫茲
[0032] (2)在步驟(1)加工好的電池片的兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原 子層沉積技術(shù)制備氮化娃薄膜：
[0033] 化學(xué)源：娃源為Si2(NHC2H5)6、（C姐22N2Si)、SiCl4、Si(ffl3)Cl3、Si(ai3)2Cl2、Si (C出)3C1中的一種，氮源為畑3、N2出中的一種；
[0034] 工藝參數(shù):工藝溫度為50-500°C，工藝真空范圍1-lOOtorr，娃源和氮源脈沖時間 分別在0.01秒-30秒之間，每一個反應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒 之間；
[0035] 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氮源等離子氣體為N曲、化、此/ 化中的一種，其中采用此/化時，此濃度為出/化的1-50% ;化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步 驟中原子層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范圍為功率在100-5000瓦特，頻率在50千 赫茲-50兆赫茲
[0036] 其中步驟(1)和步驟(2)根據(jù)實(shí)際情況選擇在同一腔體或者不同腔體內(nèi)進(jìn)行。
[0037] 其中，步驟(1)中娃源、侶源和氧源的脈沖方式為如下脈沖方式中的一種：
[003引（a)娃源脈沖，惰性氣體清洗，氧源脈沖，惰性氣體清洗，侶源脈沖，惰性氣體清洗， 氧源脈沖，惰性氣體清洗，如此循環(huán)，達(dá)到預(yù)定薄膜厚度；
[0039] (b)娃源脈沖，惰性氣體清洗，侶源脈沖，惰性氣體清洗，氧源脈沖，惰性氣體清洗， 如此循環(huán)，達(dá)到預(yù)定薄膜厚度；
[0040] (C)娃源和侶源同時脈沖，惰性氣體清洗，氧源脈沖，惰性氣體清洗，如此循環(huán)，達(dá) 到預(yù)定薄膜厚度。
[0041] 采用上述工藝加工好的電池片的結(jié)構(gòu)W及各功能性薄膜的具體功能為：電池片的 兩個表面依次為氧化娃侶復(fù)合薄膜、氮化娃薄膜;其中，氧化娃侶復(fù)合薄膜作為純化層，電 池片正面的氮化娃薄膜作為減反層，電池片背面的氮化娃薄膜作為保護(hù)層。
[0042] 采用上述工藝加工好的各功能性薄膜的厚度范圍為:步驟（1)中制備的氧化娃侶 復(fù)合薄膜厚度在0.1-50nm;步驟(2)中制備的氮化娃薄膜厚度在50-200nm之間。其中，各功 能性薄膜的優(yōu)選厚度范圍為:步驟(1)中制備的氧化娃侶復(fù)合薄膜厚度在1-lOnm之間；步驟 (2)中制備的氮化娃薄膜厚度在50-100nm之間。
[0043] 采用上述工藝制備的電池片結(jié)構(gòu)，具有下列結(jié)構(gòu)中的一種：
[0044] (1)在基板的上表面具有與基板導(dǎo)電類型相對應(yīng)的發(fā)射區(qū)，一個上表面制絨層，一 個上表面減反層，一個上表面及背面厚度相同的功能性薄膜，其上表面作為附加減反層，背 面作為純化層，一個背面保護(hù)層，一個上表面及背面導(dǎo)線。
[0045] (2)在基板的上表面具有與基板導(dǎo)電類型相對應(yīng)的發(fā)射區(qū)，一個上表面制絨層，一 個上表面及背面厚度相同的純化層，一個上表面及背面厚度相同的功能性薄膜，其上表面 作為減反層，背面作為保護(hù)層，一個上表面及背面導(dǎo)線。
[0046] (3)在基板的兩面具有與基板導(dǎo)電類型相對應(yīng)的發(fā)射區(qū)，一個雙面制絨層，一個雙 面厚度相同的純化層，一個雙面厚度相同的減反層，一個上表面及背面導(dǎo)線。
[0047] 3、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0048] (1)同一種材料鍛膜在晶娃電池正反兩面同時進(jìn)行，避免了多次單面鍛膜工藝，簡 化了電池制造程序，提高了產(chǎn)能，同時降低了成本。本發(fā)明利用原子層沉積技術(shù)原理，是依 靠飽和式化學(xué)表面反應(yīng)而完成的薄膜沉積，對反應(yīng)氣體流動無方向性，選擇性。因此只需電 池片處在反應(yīng)氣體氛圍中，便可自然形成雙面鍛膜。現(xiàn)有電池片的純化和減反工藝均沿用 PECVD的鍛膜方法，由于PECVD是一種具有方向性的薄膜沉積技術(shù)，因此只能完成面對反應(yīng) 氣體流動途徑的單面鍛膜，并且反應(yīng)氣體的流速和濃度分布及反應(yīng)時間對薄膜厚度、均勻 度及成膜質(zhì)量有直接影響。因此無法完成在電池片兩面都能均勻鍛膜的工藝要求。如果需 要雙面加工，則必須對電池片進(jìn)行機(jī)械翻轉(zhuǎn)，再重新放置在反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行第二次同樣工藝 的鍛膜。顯而易見，運(yùn)種方法不但工藝復(fù)雜，而且增加了成本，降低了產(chǎn)能，不適用于電池片 的大批量生產(chǎn)。
[0049] (2)利用原子層沉積技術(shù)生成的純化層和減反層，具有優(yōu)異的保型性（即接近 100%的階梯覆蓋性能），可在RIE造成的深孔形成高質(zhì)量無針孔的均勻薄膜，而且不再需要 濕法平坦化工藝;如圖2所示，由于陽CVD的氮化娃具有方向性，無法在絨層底部形成完全覆 蓋的薄膜，或者形成的薄膜質(zhì)量差、有針孔；因此在絨層底部形成缺陷，運(yùn)些缺陷可導(dǎo)致電 池轉(zhuǎn)換效率的降低，因此現(xiàn)有技術(shù)必須對RIE形成的深孔再進(jìn)行濕法修復(fù)，才能使用PECVD 的純化層和減反層，另一方面，卻會增加黑娃的反射率。而本發(fā)明利用原子層沉積技術(shù)的保 型特性，可W直接對Rffi制絨層進(jìn)行純化和減反鍛膜，并且可W自然修補(bǔ)絨層底部的深層缺 陷，保持Rffi黑娃技術(shù)的反射率。
[0050] (3)純化工藝和減反工藝之間可W自由搭配，根據(jù)實(shí)際需要選擇在同一反應(yīng)腔或 者不同的反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行。對于權(quán)利要求10所述的一種電池片結(jié)構(gòu)，可選擇在不同反應(yīng)腔內(nèi) 分別進(jìn)行純化和減反工藝，可W充分利用現(xiàn)有單面鍛膜PECVD反應(yīng)腔進(jìn)行減反層和保護(hù)層 鍛膜，而利用雙面鍛膜的原子層沉積反應(yīng)腔進(jìn)行純化層鍛膜。充分利用原有設(shè)備，降低了成 本。對于權(quán)利要求11和12所述的電池片結(jié)構(gòu)，則可選擇在同一反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行，減少設(shè)備量， 降低了成本。
[0051 ] (4)n型，P型電池均可采用此工藝，具有好的通用性。多種電池可W達(dá)到進(jìn)一步提 升電池性能的效果。與現(xiàn)有普通PERC電池比較，利用原子層沉積技術(shù)生成的雙面鍛膜純化 層可提升電池轉(zhuǎn)換效率接近1%。對于權(quán)利要求10所述的一種電池片結(jié)構(gòu)，上表面的ALD附 加純化膜還可W修復(fù)PECVD減反膜的微缺陷，從而提高電池片使用壽命。
[0052]表1普通單晶娃電池光電轉(zhuǎn)換效率與帶有不同結(jié)構(gòu)ALD雙面鍛膜的PERC電池試驗(yàn) 結(jié)果比較
[0化3]

【附圖說明】
[0054]圖1 ALD原理示意圖
[0055] 圖2 ALD與陽CVD對制絨層保形性能比較
[0056] 圖3A普通電池減反層工藝后雙面鍛純化層(雙層材料)結(jié)構(gòu)圖，其中：100晶娃襯 底(單晶、多晶，n、p型），110擴(kuò)散層和制絨層，111擴(kuò)散層，112制絨層，120純化層，121第一純 化層，122束^純化層，131正面減反層，132有面保護(hù)層。
[0057] 圖3B普通電池植絨清洗工藝后雙面鍛ALD/PEALD純化層(雙層材料)/減反層膜結(jié) 構(gòu)圖，其中：100晶娃襯底(單晶、多晶，n、p型），110擴(kuò)散層和制絨層，111擴(kuò)散層，112制絨層， 120純化層，121第一純化層，122第二純化層，130 (131)正面減反層，130 (132)背面保護(hù)層。
[0058] 圖3C雙面電池雙面鍛膜ALD/PEALD純化層（雙層材料)/減反層膜結(jié)構(gòu)圖，其中： 100晶娃襯底(單晶、多晶，n、p型），110擴(kuò)散層和制絨層，111擴(kuò)散層，112制絨層，120純化層， 121束一純化層，122束^純化層，130正面減反層和有面減反層。
[0059] 圖3D普通電池減反層工藝后雙面鍛純化層(復(fù)合材料)結(jié)構(gòu)圖，其中：100晶娃襯 底(單晶、多晶，n、p型），110擴(kuò)散層和制絨層，111擴(kuò)散層，112制絨層，131正面減反層，132背 面保護(hù)層，140復(fù)合材料純化層。
[0060] 圖3E普通電池植絨清洗工藝后雙面鍛ALD/PEALD純化層(復(fù)合材料)/減反層膜結(jié) 構(gòu)圖，其中：100晶娃襯底（單晶、多晶，n、p型），110擴(kuò)散層和制絨層，111擴(kuò)散層，112制絨 層，130正面減反層和背面保護(hù)層，140復(fù)合材料純化層。
[0061 ]圖4A圖3A結(jié)構(gòu)對應(yīng)工藝流程在不同腔體實(shí)現(xiàn)的工藝流程示意圖。
[0062] 圖4B-1圖3B結(jié)構(gòu)對應(yīng)工藝流程在同一腔體實(shí)現(xiàn)的工藝流程示意圖。
[0063] 圖4B-2圖3B結(jié)構(gòu)對應(yīng)工藝流程在不同腔體實(shí)現(xiàn)的工藝流程示意圖。
[0064] 圖4C圖3C結(jié)構(gòu)對應(yīng)工藝流程在同一或不同腔體實(shí)現(xiàn)的工藝流程示意圖。
[0065] 圖4D圖3D結(jié)構(gòu)對應(yīng)工藝流程在不同腔體實(shí)現(xiàn)的工藝流程示意圖。
[0066] 圖4E圖3E結(jié)構(gòu)對應(yīng)工藝流程在同一腔體或不同腔體實(shí)現(xiàn)的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067] 下面結(jié)合說明書附圖和具體的實(shí)施例，對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0068] 實(shí)施例1制備普通陽RC電池減反層和ALD純化層工藝
[0069] 采用本發(fā)明首先制備普通PERC電池結(jié)構(gòu)及減反層，再進(jìn)行ALD技術(shù)雙面鍛膜純化 層的工藝，采用不同的反應(yīng)腔體和工藝參數(shù)，可W制備出SiNx/Si〇2/Al2〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)，具 體的工藝參數(shù)的實(shí)施和制備出的復(fù)合結(jié)構(gòu)如下：
[0070] 表2制備SiNx/Si〇2/Al2〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3A)的具體實(shí)施例的參數(shù)，具體工藝見 圖4A
[0071]
[0072] 注:其中步驟121和步驟122在同一腔體內(nèi)同時進(jìn)行雙面鍛膜，步驟131和步驟132 根據(jù)實(shí)際情況選擇不同腔體內(nèi)進(jìn)行PEALD或者PECVD單面鍛膜。
[0073] 其中，優(yōu)選的實(shí)施例為：
[0074] 表3制備SiNx/Al2〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3A)的優(yōu)選實(shí)施例的參數(shù)，具體工藝見圖4A
[0075]
[0076] 注:其中步驟120在ALD腔體內(nèi)同時進(jìn)行雙面鍛膜，步驟131和步驟132在同PECVD腔 體內(nèi)進(jìn)行單面鍛膜。
[0077] 根據(jù)表2工藝所制造的光伏電池，其測量所得到的轉(zhuǎn)換效率結(jié)果如下表4。可見使 用ALD技術(shù)進(jìn)行雙面鍛膜制造的A1203純化層與普通電池比較，光電轉(zhuǎn)換效率提高了1 %。
[0078] 表4普通單晶娃電池光電轉(zhuǎn)換效率與經(jīng)過ALD雙面鍛膜Ah〇3純化層的PERC電池 (圖3A)的試驗(yàn)結(jié)果比較
[0079]
[0080] 實(shí)施例2制備普通陽RC電池 ALD純化層和陽ALD減反層/保護(hù)層的工藝
[0081 ]采用本發(fā)明首先制備PERC電池結(jié)構(gòu)的ALD純化層雙面鍛膜，再進(jìn)行PEALD或者 陽CVD減反層和純化層的工藝，采用同一 ALD/PEALD反應(yīng)腔體和工藝參數(shù)，可W制備出SiNx/ S i化/A12O3/S iNx復(fù)合結(jié)構(gòu)，具體的工藝參數(shù)的實(shí)施和制備出的復(fù)合結(jié)構(gòu)如下：
[0082] 表5制備SiNx/Si〇2/Al2〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3B)的具體實(shí)施例的參數(shù)(采用同一 ALD/PEALD反應(yīng)腔體，具體工藝流程見圖4B-1)
[0083]
[0084] 注:其中步驟121和步驟122在同一腔體內(nèi)同時進(jìn)行雙面鍛膜，步驟130根據(jù)實(shí)際情 況在同一腔體經(jīng)過調(diào)整腔體溫度進(jìn)行PEALD雙面鍛膜。
[00化]實(shí)施例3制備普通陽RC電池 ALD純化層和陽ALD/PECVD減反層/保護(hù)層的工藝
[0086] 采用本發(fā)明首先制備PERC電池結(jié)構(gòu)的ALD純化層雙面鍛膜，再進(jìn)行PEALD或者 陽CVD減反層和純化層的工藝，采用不同ALD/PEALD/PECVD反應(yīng)腔體和工藝參數(shù)，可W制備 出SiNx/Si化/Al2〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)，具體的工藝參數(shù)的實(shí)施和制備出的復(fù)合結(jié)構(gòu)如下：
[0087] 表6制備SirWSi〇2/Ab〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3B)的具體實(shí)施例的參數(shù)(采用不同 ALD/PEALD/PECVD反應(yīng)腔體，具體工藝流程見圖4B-2)
[008引
[0089] 注:其中步驟120在ALD腔體內(nèi)同時進(jìn)行雙面鍛膜，步驟130在不同PEALD腔體內(nèi)同 時進(jìn)行雙面鍛膜，或者在PECVD腔體內(nèi)分別進(jìn)行單面鍛膜。
[0090] 其中，優(yōu)選的實(shí)施例為：
[0091] 表7制備SirWSi〇2/Al2〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3B)的優(yōu)選實(shí)施例的參數(shù)(采用不同 ALD/PEALD/PECVD反應(yīng)腔體，具體工藝流程見圖4B-2)
[0092]
[0093] 根據(jù)表6工藝所制造的光伏電池，其測量所得到的轉(zhuǎn)換效率結(jié)果如下表?？梢娛褂?ALD和技術(shù)進(jìn)行雙面鍛膜制造的SiNx/Si〇2/Ah〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)的純化層與普通電池比較， 光電轉(zhuǎn)換效率提高了近1%。
[0094] 表8普通單晶娃電池光電轉(zhuǎn)換效率與帶有ALD雙面鍛膜Si化/Ah化純化層的PERC 電池的試驗(yàn)結(jié)果比較
[0095]
[0096] 實(shí)施例4制備ALD/PEALD純化層和減反層的工藝
[0097] 采用本發(fā)明的制備雙面電池結(jié)構(gòu)的ALD純化層和PEALD減反層的工藝，采用同一或 不同的ALD/陽ALD反應(yīng)腔體和工藝參數(shù)，可W制備出SiNx/Si〇2/Al2〇3/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)，具體的 工藝參數(shù)的實(shí)施和制備出的復(fù)合結(jié)構(gòu)如下：
[009引表9制備SiNx/Si02/Al203/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3C)的具體實(shí)施例的參數(shù)，具體工藝見 圖4C
[0099]
[0100] 注:其中步驟120在ALD腔體內(nèi)同時進(jìn)行雙面鍛膜，步驟130在同一或不同PEALD腔 體經(jīng)過調(diào)整腔體溫度同時進(jìn)行雙面鍛膜。
[0101] 實(shí)施例5制備普通陽RC電池減反層和ALD純化層工藝
[0102] 采用本發(fā)明制備的普通PERC電池結(jié)構(gòu)的減反層和純化層的工藝，采用不同的反應(yīng) 腔體和工藝參數(shù)，可W制備出SiNx/SixAlyOz/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)，具體的工藝參數(shù)的實(shí)施和制備 出的復(fù)合結(jié)構(gòu)如下：
[010：3]表10制備SiNx/SixAlyOz/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3D)的具體實(shí)施例的參數(shù)，具體工藝見 圖4D
[0104]
[0105] 注:其中步驟140在ALD腔體內(nèi)同時進(jìn)行雙面鍛膜，步驟131和步驟132根據(jù)實(shí)際情 況選擇不同腔體內(nèi)進(jìn)行PEALD或者PECVD單面鍛膜。
[0106] 其中，優(yōu)選的實(shí)施例為：
[0107] 表11制備SiNx/SixAlyOz/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3D)的優(yōu)選實(shí)施例的參數(shù)，具體工藝見 圖4D
[010 引
[0109] 注:其中步驟140在ALD腔體內(nèi)同時進(jìn)行雙面鍛膜，步驟131和步驟132在不同PECVD 腔體內(nèi)進(jìn)行單面鍛膜。
[0110] 實(shí)施例6制備普通陽RC電池 ALD純化層和陽ALD/PECVD減反層和保護(hù)層的工藝
[0111] 采用本發(fā)明的制備普通PERC電池結(jié)構(gòu)的ALD純化層和PEALD/PECVD減反層和保護(hù) 層的工藝，采用同一 ALD/PEALD反應(yīng)腔體或者不同ALD/PECVD反應(yīng)腔體和工藝參數(shù)，可W制 備出SiNx/SixAlyOz/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)，具體的工藝參數(shù)的實(shí)施和制備出的復(fù)合結(jié)構(gòu)如下：
[011^ 表12制備SiNx/SixAlyOz/SiNx復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖3E)的具體實(shí)施例的參數(shù)，具體工藝見 圖4E
[0113]
[0114] 注:其中步驟140在ALD腔體內(nèi)同時進(jìn)行雙面鍛膜，步驟130根據(jù)實(shí)際情況在同一腔 體或在不同腔體經(jīng)過調(diào)整腔體溫度進(jìn)行PEALD雙面鍛膜。
[0115] W上示意性地對本發(fā)明的創(chuàng)造及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍包括 但不限于上述的描述。附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不 局限于此。所W，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受到本發(fā)明的啟示，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造宗 旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與本發(fā)明的技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬 于本專利的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于:采用原子層沉積技術(shù)或者等離子體 原子層沉積技術(shù)，主要包括如下步驟： (1) 在待處理的電池片兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層沉積技術(shù) 制備二氧化硅薄膜： 化學(xué)源：硅源為 Si2(NHC2H5)6、（C8H 22N2Si)、SiCl4、Si(CH3)Cl3、Si(CH 3)2Cl2、Si(CH3)3Cl 中 的一種，氧源為H2〇、H2〇2、〇3中的一種； 工藝參數(shù)：工藝溫度為20-300°C，工藝真空范圍Ι-lOOtorr，硅源和氧源脈沖時間分別 在0.01秒-30秒之間，每一個反應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒之 間； 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氧源等離子氣體為〇2、N20中的一種， 化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟中原子層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范圍為功 率在100-5000瓦特，頻率在50千赫茲-50兆赫茲； (2) 在步驟(1)加工好的電池片的兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層 沉積技術(shù)制備三氧化二鋁薄膜： 化學(xué)源：鋁源為六1(013)4^1(：13^1(012013) 3^1!13中的一種；氧源為!120、!12〇 2、03中的一 種； 工藝參數(shù)：工藝溫度為50-300°C，工藝真空范圍l-100torr，鋁源和氧源脈沖時間分別 在0.01秒-30秒之間，每一個反應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒之 間； 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氧源等離子氣體為〇2、N20中的一種， 化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟中原子層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范圍為功 率在100-5000瓦特，頻率在50千赫茲-50兆赫茲 (3) 在步驟(2)加工好的電池片的兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層 沉積技術(shù)制備氮化硅薄膜： 化學(xué)源：硅源為 Si2(NHC2H5)6、（C8H 22N2Si)、SiCl4、Si(CH3)Cl3、Si(CH 3)2Cl2、Si(CH3)3Cl 中 的一種，氮源為ΝΗ3、Ν2Η2中的一種； 工藝參數(shù)：工藝溫度為50-500°C，工藝真空范圍l-100torr，硅源和氮源脈沖時間分別 在0.01秒-30秒之間，每一個反應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒之 間； 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氮源等離子氣體為NH3、N2、H2/N 2中的 一種，其中采用H2/N2時，H2濃度為出/他的1-50% ;化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟中原子 層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范圍為功率在100-5000瓦特，頻率在50千赫茲-50兆 赫茲； 其中步驟（1)和步驟(2)在同一腔體內(nèi)進(jìn)行，步驟(3)根據(jù)實(shí)際情況選擇與步驟（1)和步 驟(2)在同一腔體或者不同腔體內(nèi)進(jìn)行。2. 根據(jù)權(quán)利要求1任意一項(xiàng)所述的一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于:所述 工藝制備電池的雙面鍍膜結(jié)構(gòu)為：電池片的兩個表面依次為二氧化硅薄膜、三氧化二鋁薄 膜、氮化硅薄膜;其中，二氧化硅薄膜作為第一鈍化層，三氧化二鋁薄膜作為第二鈍化層，電 池片正面的氮化硅薄膜作為減反層，電池片背面同時形成的氮化硅薄膜作為保護(hù)層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2任意一項(xiàng)所述的一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于： 步驟(1)中制備的二氧化硅薄膜厚度在0_50nm之間；步驟(2)中制備的三氧化二鋁薄膜厚度 在0 · l-50nm之間；步驟(3)中制備的氮化娃薄膜厚度在50-200nm之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于：步驟（1)中制 備的二氧化娃薄膜厚度在〇. l-l〇nm之間；步驟(2)中制備的二氧化娃薄膜厚度在l-10nm之 間；步驟(3)中制備的氮化娃薄膜厚度在50-100nm之間。5. -種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于:采用原子層沉積技術(shù)或者等離子體 原子層沉積技術(shù)，主要包括如下步驟： (1) 在待處理的電池片兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層沉積技術(shù) 制備氧化硅鋁復(fù)合薄膜： 化學(xué)源：硅源為 Si2(NHC2H5)6、（C8H 22N2Si)、SiCl4、Si(CH3)Cl3、Si(CH 3)2Cl2、Si(CH3)3Cl 中 的一種，錯源為六1(013)4、41(]13、41(012〇13)3、41!13中的一種;氧源為 H2〇、H2〇2、〇3 中的一種； 工藝參數(shù):工藝溫度為50-300度，工藝真空范圍l-100torr，硅源、鋁源和氧源脈沖時間 分別在0.01秒-30秒之間，硅源、鋁源和氧源之間采用一定的循環(huán)脈沖方式，每一個反應(yīng)氣 體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為〇. 01秒-30秒之間； 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氧源等離子氣體為〇2、N20中的一種， 化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟中原子層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范圍為功 率在100-5000瓦特，頻率在50千赫茲-50兆赫茲 (2) 在步驟(1)加工好的電池片的兩面，同時通過原子層沉積技術(shù)或者等離子體原子層 沉積技術(shù)制備氮化硅薄膜： 化學(xué)源：硅源為 Si2(NHC2H5)6、（C8H 22N2Si)、SiCl4、Si(CH3)Cl3、Si(CH 3)2Cl2、Si(CH3)3Cl 中 的一種，氮源為ΝΗ3、Ν2Η2中的一種； 工藝參數(shù)：工藝溫度為50-500°C，工藝真空范圍l-100torr，硅源和氮源脈沖時間分別 在0.01秒-30秒之間，每一個反應(yīng)氣體脈沖完成后的惰性氣體清洗時間為0.01秒-30秒之 間； 該步驟采用等離子體原子層沉積技術(shù)時，所采用的氮源等離子氣體為NH3、N2、H2/N 2中的 一種，其中采用H2/N2時，H2濃度為出/他的1-50% ;化學(xué)源和工藝參數(shù)的選取與該步驟中原子 層沉積技術(shù)相同；等離子發(fā)生器的工作范圍為功率在100-5000瓦特，頻率在50千赫茲-50兆 赫茲 其中步驟(1)和步驟(2)根據(jù)實(shí)際情況選擇在同一腔體或者不同腔體內(nèi)進(jìn)行。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于：步驟（1)中硅 源、鋁源和氧源的脈沖方式為如下脈沖方式中的一種： (a) 硅源脈沖，惰性氣體清洗，氧源脈沖，惰性氣體清洗，鋁源脈沖，惰性氣體清洗，氧源 脈沖，惰性氣體清洗，如此循環(huán)，達(dá)到預(yù)定薄膜厚度； (b) 硅源脈沖，惰性氣體清洗，鋁源脈沖，惰性氣體清洗，氧源脈沖，惰性氣體清洗，如此 循環(huán)，達(dá)到預(yù)定薄膜厚度； (c) 硅源和鋁源同時脈沖，惰性氣體清洗，氧源脈沖，惰性氣體清洗，如此循環(huán)，達(dá)到預(yù) 定薄膜厚度。7. 根據(jù)權(quán)利要求5至6任意一項(xiàng)所述的一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于： 所述工藝制備電池的雙面鍍膜結(jié)構(gòu)為：電池片的兩個表面依次為氧化硅鋁復(fù)合薄膜、氮化 硅薄膜;其中，氧化硅鋁復(fù)合薄膜作為鈍化層，電池片正面的氮化硅薄膜作為減反層，電池 片背面同時形成的氮化硅薄膜作為保護(hù)層。8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其 特征在于:步驟（1)中制備的氧化娃錯復(fù)合薄膜厚度在0. l-50nm之間；步驟(2)中制備的氮 化硅薄膜厚度在50-200nm之間。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于：步驟（1)中制 備的氧化娃錯復(fù)合薄膜厚度在l-l〇nm之間；步驟(2)中制備的氮化娃薄膜厚度在50-100nm 之間。10. 根據(jù)權(quán)利要求1或5中所述的一種晶硅太陽能電池的制造工藝，其特征在于:所述工 藝制備的電池結(jié)構(gòu)是下列結(jié)構(gòu)中的一種： (1) 在基板的上表面具有與基板導(dǎo)電類型相對應(yīng)的發(fā)射區(qū)，一個上表面制絨層，一個上 表面減反層，一個上表面及背面厚度相同的功能性薄膜，其上表面作為附加減反層，背面作 為鈍化層，一個背面保護(hù)層，一個上表面及背面導(dǎo)線； (2) 在基板的上表面具有與基板導(dǎo)電類型相對應(yīng)的發(fā)射區(qū)，一個上表面制絨層，一個上 表面及背面厚度相同的鈍化層，一個上表面及背面厚度相同的功能性薄膜，其上表面作為 減反層，背面作為保護(hù)層，一個上表面及背面導(dǎo)線； (3) 在基板的兩面具有與基板導(dǎo)電類型相對應(yīng)的發(fā)射區(qū)，一個雙面制絨層，一個雙面厚 度相同的鈍化層，一個雙面厚度相同的減反層，一個上表面及背面導(dǎo)線。
【文檔編號】H01L31/18GK105870249SQ201610174023
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】黎微明, 李翔, 胡彬, 王燕清
【申請人】江蘇微導(dǎo)納米裝備科技有限公司, 無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司