CN106409926A - 一种晶硅电池多层钝化膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅电池多层钝化膜及其制备方法；晶硅电池多层钝化膜，包括第一氧化硅膜、氮化硅膜、第二氧化硅膜以及氮氧化硅膜；氮化硅膜沉积在第一氧化硅膜上；第二氧化硅膜沉积在氮化硅膜上，氮氧化硅膜沉积在第二氧化硅膜上；第一氧化硅膜厚度为5‑9nm，氮化硅膜厚度为60‑90nm，第二氧化硅膜的厚度为10‑20nm，氮氧化硅膜的厚度为15‑30nm。本发明光线发生全反射的概率大幅度地提高，即有更多的光线进入硅片内，可以产生更多的载流子，提高电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池的技术领域，特别是涉及一种晶硅电池多层钝化膜及其制造方法。
背景技术
目前，在太阳能电池大规模生产中常采用在硅片表面沉积减反射膜的方式增加光的利用率，提升电池转换效率。常见的薄膜主要有氮化硅SiNx和氧化硅SiOx，两种薄膜具有不同的特性和制备方法。氮化硅SiNx薄膜多采用PECVD沉积的方式进行制备，具有减反射性能和体钝化效果好、沉积温度低，产能高等特点，但氮化硅膜与硅基体结合界面态高和消光特性也限制了电池转化效率的进一步提升。相比较于SiNx，氧化硅SiOx薄膜具有更低的界面态、更低的折射率，可以提供良好的表面钝化效果，但其制备方法多采用高温热氧化方法进行生长，对硅片损伤较大，且流程复杂成本较高，不利于大规模生产。
另外，常规电池片的抗PID特性通过增加SiNx薄膜的折射率来提高，此方法会带来一定程度的效率损失，而在底层沉积SiOx薄膜，在提高抗PID特性的同时不会导致效率降低。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种晶硅电池多层钝化膜及其制备方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种晶硅电池多层钝化膜，包括第一氧化硅膜、氮化硅膜、第二氧化硅膜以及氮氧化硅膜；氮化硅膜沉积在第一氧化硅膜上；第二氧化硅膜沉积在氮化硅膜上，氮氧化硅膜沉积在第二氧化硅膜上；第一氧化硅膜厚度为5-9nm，氮化硅膜厚度为60-90nm，第二氧化硅膜的厚度为10-20nm，氮氧化硅膜的厚,度为15-30nm。
工作原理：本发明晶硅电池多层钝化膜通过钝化和减反射两方面来提高电池效率。钝化是减少硅片表面和内部的缺陷，用以减少附加能级的引入，减少少子复合，提高少子寿命，提高电池效率；减反射是通过薄膜的干涉原理来降低光的反射，可以使硅片吸收更多的光，更多的光将会产生更多的光生载流子，提高电池效率。
作为优选，第一氧化硅膜厚度为6-8nm，氮化硅膜的厚度为70-80nm，第二氧化硅膜的厚度为12-18nm，氮氧化硅膜的厚度为20-25nm。
作为优选，第一氧化硅膜的折射率为1.2-1.5，氮化硅膜的折射率为2.0-2.2，第二氧化硅膜的折射率为1.2-1.5，氮氧化硅膜的折射率为1.7-1.8。
上述晶硅电池多层钝化膜的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
A、采用热氧化法或PECVD法制作第一氧化硅膜；
B、使用PECVD法在第一层氧化硅膜上制作氮化硅膜；
C、使用PECVD法在氮化硅膜上制作第二氧化硅膜；
D、使用PECVD法在第二氧化硅膜上制作氮氧化硅膜，以完成晶硅电池多层钝化膜的制作。
作为优选，步骤A中，第一氧化硅膜使用PECVD法制作，工艺条件为：温度350-380℃，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间5-12s。
作为优选，步骤B中，氮化硅膜的工艺条件为：温度420-550℃，氮气流量20-35L/min，氨气流量0.6-1.2L/min，硅烷流量2.5-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率8-10kW，持续时间35-55s。
作为优选，步骤C中，第二氧化硅膜的工艺条件为：温度350-380℃，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间20-40s。
作为优选，步骤D中，氮氧化硅膜的工艺条件为：温度400-480℃，氮气流量18-35L/min，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间20-40s。
有益效果：本发明晶硅电池多层钝化膜中第一层氧化硅膜代替传统的高折射率氮化硅膜，其一氧化硅薄膜可有效减少硅片表面态密度，提升短波响应，降低表面复合速率；其二氧化硅薄膜的相对介电常数更低，绝缘性能佳，抗PID效果好；其三氧化硅薄膜折射率更低，光透性更好。本发明中第二层氮化硅膜富含固定正电荷和氢元素，可以提供有效的场钝化和体钝化。本发明中第三层氧化硅膜，其一光透性好，其二与第二层氮化硅膜叠加，由于其折射率远低于第二层氮化硅膜，故光线发生全反射的概率将有很大提高，即有更多的光线进入硅片内，可以产生更多的载流子，提高电池效率。
附图说明
图1是本发明的晶硅电池多层钝化膜结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示的一种晶硅电池多层钝化膜，所述晶硅电池多层钝化膜形成在P型晶硅电池1上，其包括第一氧化硅膜2、氮化硅膜3、第二氧化硅膜4以及氮氧化硅膜5；氮化硅3膜沉积在第一氧化硅膜2上；第二氧化硅膜4沉积在氮化硅膜3上，氮氧化硅膜5沉积在第二氧化硅膜4上；第一氧化硅膜2厚度为5-9nm，氮化硅膜3厚度为60-90nm，第二氧化硅膜4的厚度为10-20nm，氮氧化硅膜5的厚度为15-30nm。其中，作为优选，第一氧化硅膜2厚度为6-8nm，氮化硅膜3的厚度为70-80nm，第二氧化硅膜4的厚度为12-18nm，氮氧化硅膜5的厚度为20-25nm，第一氧化硅膜2的折射率为1.2-1.5，氮化硅膜3的折射率为2.0-2.2，第二氧化硅膜4的折射率为1.2-1.5，氮氧化硅膜5的折射率为1.7-1.8。
其制作方法如下：将P型晶硅电池1依次经过下述常规工序：一次清洗、扩散和二次清洗，使用PECVD法制作第一层氧化硅膜，工艺条件为：第一氧化硅膜使用PECVD法制作，工艺条件为：温度350-380℃，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间5-12s，得到厚度为6-8nm，折射率为1.2-1.5的第一氧化硅膜2；然后使用PECVD法在第一氧化硅膜2上制作第二层氮化硅膜3，工艺条件为：温度420-550℃，氮气流量20-35L/min，氨气流量0.6-1.2L/min，硅烷流量2.5-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率8-10kW，持续时间35-55s，得到为70-80nm，折射率为2.0-2.2的氮化硅膜3，再使用PECVD法在氮化硅膜3制作第三层第二氧化硅膜4，工艺条件为：温度350-380℃，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间20-40s，得到厚度为12-18nm，折射率为1.2-1.5的第二氧化硅膜4，再使用PECVD法在第二氧化硅膜4制作第四层氮氧化硅膜4，工艺条件为：温度400-480℃，氮气流量18-35L/min，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间20-40s，得到厚度为20-25nm，折射率为1.7-1.8的氮氧化硅膜4。
本发明晶硅电池多层钝化膜中第一层氧化硅膜代替传统的高折射率氮化硅膜，其一氧化硅薄膜可有效减少硅片表面态密度，提升短波响应，降低表面复合速率；其二氧化硅薄膜的相对介电常数更低，绝缘性能佳，抗PID效果好；其三氧化硅薄膜折射率更低，光透性更好。本发明中第二层氮化硅膜富含固定正电荷和氢元素，可以提供有效的场钝化和体钝化。本发明中第三层氧化硅膜，其一光透性好，其二与第二层氮化硅膜叠加，由于其折射率远低于第二层氮化硅膜，故光线发生全反射的概率将有很大提高，即有更多的光线进入硅片内，可以产生更多的载流子，提高电池效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种晶硅电池多层钝化膜，其特征在于：包括第一氧化硅膜、氮化硅膜、第二氧化硅膜以及氮氧化硅膜；氮化硅膜沉积在第一氧化硅膜上；第二氧化硅膜沉积在氮化硅膜上，氮氧化硅膜沉积在第二氧化硅膜上；第一氧化硅膜厚度为5-9nm，氮化硅膜厚度为60-90nm，第二氧化硅膜的厚度为10-20nm，氮氧化硅膜的厚度为15-30nm。
2.如权利要求1所述的晶硅电池表面钝化膜，其特征在于：第一氧化硅膜厚度为6-8nm，氮化硅膜的厚度为70-80nm，第二氧化硅膜的厚度为12-18nm，氮氧化硅膜的厚度为20-25nm。
3.如权利要求1或2所述的晶硅电池多层钝化膜，其特征在于：第一氧化硅膜的折射率为1.2-1.5，氮化硅膜的折射率为2.0-2.2，第二氧化硅膜的折射率为1.2-1.5，氮氧化硅膜的折射率为1.7-1.8。
4.权利要求1-4任意一项所述的晶硅电池多层钝化膜的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：
A、采用热氧化法或PECVD法制作第一氧化硅膜；
B、使用PECVD法在第一层氧化硅膜上制作氮化硅膜；
C、使用PECVD法在氮化硅膜上制作第二氧化硅膜；
D、使用PECVD法在第二氧化硅膜上制作氮氧化硅膜，以完成晶硅电池多层钝化膜的制作。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤A中，第一氧化硅膜使用PECVD法制作，工艺条件为：温度350-380℃，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间5-12s。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤B中，氮化硅膜的工艺条件为：温度420-550℃，氮气流量20-35L/min，氨气流量0.6-1.2L/min，硅烷流量2.5-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率8-10kW，持续时间35-55s。
7.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤C中，第二氧化硅膜的工艺条件为：温度350-380℃，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间20-40s。
8.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤D中，氮氧化硅膜的工艺条件为：温度400-480℃，氮气流量18-35L/min，笑气流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，压力2-2.5Torr，射频功率5-7kW，持续时间20-40s。
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