專利名稱：一種應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于晶體硅太陽能電池制造領(lǐng)域，具體是一種改善太陽能電池單晶硅片表 面的鈍化效果，提高太陽能電池的電性能的鍍膜工藝。
背景技術(shù)：
在太陽能電池的制作過程中，降低電池單晶硅片表面光的反射、降低電池單晶硅 片表面載流子復(fù)合尤為重要。在單晶硅太陽能電池中采用在電池單晶硅片表面鍍上一層減 反射膜來降低光的反射，延長光程，增加光生載流子的產(chǎn)生，同時(shí)起到鈍化效果。目前主要的減反射膜是單層膜(參見圖1)，使用的方法是采用管式或板式等離子 加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(英文簡稱PECVD)在電池單晶硅片表面形成氮化硅膜(SixNy，其中的X、 Y為自然數(shù))，由化學(xué)汽相沉積動(dòng)力學(xué)可知，PECVD沉積氮化硅薄膜的過程可分為下列步驟(1)參加反應(yīng)的硅烷和氨氣的混合物被輸運(yùn)到沉積區(qū)；(2)反應(yīng)物分子由主氣流擴(kuò)散到達(dá)襯底表面；(3)反應(yīng)物分子吸附在襯底表面上；(4)吸附的硅烷和氨氣分子被等離子體激活發(fā)生反應(yīng)，生成氮化硅膜和化學(xué)反應(yīng) 副產(chǎn)物；(5)反應(yīng)副產(chǎn)物分子從襯底表面解吸，外擴(kuò)散到主氣流中排除沉積區(qū)。質(zhì)量較好的氮化硅膜可以把表面反射率由制作絨面后的10%再降低至4%左左 右，且在制作氮化硅膜過程中，反應(yīng)氣體(NH3*SiH4)離子化后，其中氫離子與硅表面的懸 掛鍵結(jié)合，形成鈍化效果，這樣可以降低電池單晶硅片表面載流子復(fù)合，提高電池單晶硅片 的開路電壓、路電流。但在氮化硅薄膜的沉積過程中，產(chǎn)生的氨和氫離子對(duì)單晶硅片和表面的膜存在一 定的刻蝕作用，此時(shí)會(huì)對(duì)單晶硅片表面產(chǎn)生一定的損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是提供一種使單晶硅片表面反射率 降低、鈍化效果好、操作簡單、穩(wěn)定有效制備單晶減反射膜的應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工 藝。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工藝，其特征是先在單晶硅片表面熱生長一層 SiO2膜，再在SiO2膜的表面鍍上一層SixNy膜。由此形成雙層減反射膜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果1、雙層膜間光反復(fù)反射增加光的吸收，這樣可以把之前電池單晶硅片表面4%的 反射率降低至2. 5% 2%，增加光生載流子的產(chǎn)生，提高電池單晶硅片的電性能；2、熱生長SiO2過程中單晶硅本身參與反應(yīng)，可降低單晶硅表面缺陷，而氮化硅中 的氫離子可以彌補(bǔ)SiO2的產(chǎn)生的缺陷，可以提高太陽能電池單晶硅片表面的鈍化效果，減 少電池單晶硅片表面載流子的復(fù)合速率，增加了少子壽命，提高開路電壓、短路電流，從而
3提高電池單晶硅片的電性能。3、本發(fā)明工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)，無污染?？梢栽诔Ｒ?guī)的晶體硅太陽能電池生產(chǎn)過程 中應(yīng)用。


圖1為現(xiàn)有工藝制備的減反射膜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明工藝制備的減反射膜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_單晶硅片，2_SixNy 膜，3_Si02 膜。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工藝，其根本構(gòu)思是先在單晶硅片表面熱 生長一層SiO2膜，再在SiO2膜的表面鍍上一層SixNy膜。由此形成雙層減反射膜。作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明還通過下述步驟完成(1)將待處理的單晶硅片在900 950°C的氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行退火處理4 6分鐘；(2)將退火處理后的單晶硅片在950 1050°C的氧氣氣氛下進(jìn)行氧化處理，使其 表面生成厚度為5 10納米的SiO2膜；(3)在400 450°C下以硅烷和氨氣為氣源通過化學(xué)氣相沉積，在SiO2膜表面生 長一層厚度為68 72納米的SixNy膜。其中，步驟(2)的氧化處理時(shí)間為5 15分鐘。步驟(3)的成膜時(shí)間為14 16 分鐘。更為具體的將待處理的單晶硅片在900 950°C氮?dú)鈿夥障碌母邷貭t內(nèi)進(jìn)行退火處理4 6 分鐘，N2 = 15000士 1500ml ；然后在950 1050°C氧氣氣氛下進(jìn)行熱氧化處理5 10分鐘， O2 = 3000士300ml，N2 = 15000士 1500ml，使其表面生成厚度為5 10納米的氧化層SiO2 膜，最后使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備(PECVD)系統(tǒng)，以硅烷和氨氣為氣源制備氮 化硅薄膜(SixNy 膜)，NH3 SiH4 = 2300士200ml 350士30ml，壓力為 165Pa，溫度為 400 450°C，成膜時(shí)間為14 16分鐘，厚度為68 72納米。本發(fā)明所用的單晶硅片一般是P型單晶硅片。以下通過幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。實(shí)施例1(各數(shù)據(jù)為范圍內(nèi)的中間數(shù)據(jù)，請(qǐng)修正)925 °C氮?dú)鈿夥障碌母邷貭t內(nèi)進(jìn)行退火處理5分鐘，N2 = 15000ml ；然后在1000°C氧氣氣氛下進(jìn)行熱氧化處理8分鐘，O2 = 3000ml,N2 = 15000ml，氧 化層SiO2膜的厚度為8納米；最后在400°C下，以硅烷和氨氣為氣源通過化學(xué)氣相沉積，NH3 SiH4 = 2300ml 350ml，壓力為165Pa，成膜時(shí)間為15分鐘，在SiO2膜表面生長一層厚度為68納 米的氮化硅(SixNy)膜，折射率為1.97。實(shí)施例2900°C氮?dú)鈿夥障碌母邷貭t內(nèi)進(jìn)行退火處理4分鐘，N2 = 13500ml ；
然后在950°C氧氣氣氛下進(jìn)行熱氧化處理5分鐘，O2 = 2700ml, N2 = 13500ml，氧 化層SiO2膜的厚度為5納米；最后在400°C下，以硅烷和氨氣為氣源通過化學(xué)氣相沉積，NH3 SiH4 = 2100ml 320ml，壓力為165Pa，成膜時(shí)間為15分鐘，在SiO2膜表面生長一層厚度為68納 米的氮化硅(SixNy)膜，折射率為1.97。實(shí)施例3950°C氮?dú)鈿夥障碌母邷貭t內(nèi)進(jìn)行退火處理6分鐘，N2 = 15000ml ；然后在1000°C氧氣氣氛下進(jìn)行熱氧化處理10分鐘，O2 = 3300ml, N2 = 16500ml, 氧化層SiO2膜的厚度為8納米；最后在450°C下，以硅烷和氨氣為氣源通過化學(xué)氣相沉積，NH3 SiH4 = 2500ml 380ml，壓力為165Pa，成膜時(shí)間為15分鐘，在SiO2膜表面生長一層厚度為68納 米的氮化硅(SixNy)膜，折射率為1.97。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工藝，其特征是先在單晶硅片表面熱生長一層SiO2膜，再在SiO2膜的表面鍍上一層SixNy膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工藝，其特征是通過下述步 驟完成的(1)將待處理的單晶硅片在900 950°C的氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行退火處理4 6分鐘；(2)將退火處理后的單晶硅片在950 1050°C的氧氣氣氛下進(jìn)行氧化處理，使其表面 生成厚度為5 10納米的SiO2膜；(3)在400 450°C下，以硅烷和氨氣為氣源通過化學(xué)氣相沉積，在SiO2膜表面生長一 層厚度為68 72納米的SixNy膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工藝，其特征是所述步驟(2)的氧化處理時(shí)間為5 15分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工藝，其特征是所述步驟(3)的成膜時(shí)間為14 16分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于硅太陽能電池的鍍膜工藝，屬于晶體硅太陽能電池制造領(lǐng)域，現(xiàn)有工藝產(chǎn)生的氨和氫離子對(duì)單晶硅片和表面的膜存在一定的刻蝕作用，此時(shí)會(huì)對(duì)單晶硅片表面產(chǎn)生一定的損傷，本發(fā)明先在單晶硅片表面熱生長一層SiO2膜，再在SiO2膜的表面鍍上一層SixNy膜。由此形成雙層減反射膜?？梢蕴岣咛柲茈姵貑尉Ч杵砻娴拟g化效果，降低太陽能電池單晶硅片表面的載流子復(fù)合速率，增加少子壽命，提高太陽能電池的性能。方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，無污染?？梢栽诔Ｒ?guī)的晶體硅太陽能電池生產(chǎn)過程中應(yīng)用。
文檔編號(hào)C23C16/34GK101906616SQ20091009902
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者胡本和 申請(qǐng)人:胡本和