用于晶體硅太陽能電池抗lid和pid的pecvd鍍膜和燒結(jié)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于晶體硅太陽能電池片制造領(lǐng)域，特別涉及一種用于晶體硅太陽能電池 抗光致衰減（LID)和電勢誘發(fā)衰減（PID)的PECVD鍍膜和燒結(jié)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于光照下硼氧復(fù)合物的形成，導(dǎo)致LID現(xiàn)象的發(fā)生，摻硼P型電池片功率衰減可 高達(dá)5% ;對于目前已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的p型高效電池結(jié)構(gòu)-PERC(鈍化發(fā)射極與背表面電池）技 術(shù)，由于其效率提升源于電池片背面鈍化和背反射性能的提高，硼氧復(fù)合物的存在阻礙載 流子向背面迀移，極大吞噬了高效電池結(jié)構(gòu)帶來的功率提升，導(dǎo)致PERC高效結(jié)構(gòu)比常規(guī)鋁 背場電池出現(xiàn)更嚴(yán)重的效率衰減。因此，LID問題的解決不僅是常規(guī)p型電池結(jié)構(gòu)效率的保 證，更是P型高效電池得以真正應(yīng)用推廣的關(guān)鍵所在。目前，解決LID的方法主要集中于對 原材料及硅片的優(yōu)化與控制，如：（1)采用高電阻率硅片、以MCZ法或者區(qū)熔法制備硅片以 降低其硼或者氧含量；（2)采用摻鎵p型硅片或摻磷n型硅片替代摻硼p型硅片；但是，這些 方法均尚未成熟，不僅對硅片制備工藝本身，對后續(xù)的電池片制備工藝也提出了新的要求， 與現(xiàn)有常規(guī)P型產(chǎn)線無法很好的兼容，限制了其產(chǎn)業(yè)化推廣。
[0003] 自PID現(xiàn)象提出以來，各路廠商分別從電池片、組件和系統(tǒng)層面提出了相關(guān)的解 決方案；綜合技術(shù)、成本和實(shí)施途徑考慮，從電池片角度解決PID問題是目前更具性價(jià)比的 選擇。在保證電池轉(zhuǎn)換效率的前提下，在發(fā)射區(qū)與SiNx層間形成SiOx薄膜來實(shí)現(xiàn)抗PID 是最為有效的途徑。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)與不足，提供一種用于晶體硅太陽 能電池抗LID和PID的PECVD鍍膜和燒結(jié)工藝。
[0005] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于晶體硅太陽能電池抗LID和PID 的PECVD鍍膜和燒結(jié)工藝，包括如下步驟：
[0006] 將硅片粗拋、制絨，制絨后絨面尺寸彡5 ym，清洗后甩干，接著進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散，形 成發(fā)射區(qū)后進(jìn)行刻蝕，發(fā)射區(qū)方阻為70-120ohm/sqU，二次清洗后，進(jìn)行正面PECVD鍍膜，介 電層[H]含量為5-25at. % ;最后采用絲網(wǎng)印刷制備背電極和正電極后，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，完 成晶體硅太陽能電池片的制備；所述的硅片優(yōu)選為單多晶硅片。
[0007] 所述的粗拋在堿性溶液中進(jìn)行；粗拋的目的是去除雜質(zhì)和損傷層；
[0008] 所述的堿性溶液為NaOH溶液或K0H溶液。
[0009] 所述的制絨在堿性溶液或酸性溶液中進(jìn)行；
[0010] 所述的堿性溶液為NaOH溶液或K0H溶液。
[0011] 所述的酸性溶液為HF+HN03溶液。
[0012] 所述的高溫磷擴(kuò)散優(yōu)選在擴(kuò)散爐中進(jìn)行。
[0013] 所述的刻蝕優(yōu)選采用干法刻蝕或濕法刻蝕；
[0014] 所述的干法刻蝕采用等離子體刻蝕，其目的是去邊結(jié)；
[0015] 所述的濕法刻蝕采用HN03+HF溶液，其目的是去背結(jié)和邊結(jié)。
[0016] 所述的二次清洗為濕法刻蝕，其目的是去除PSG。
[0017] 所述的正面PECVD鍍膜采用如下方法進(jìn)行：通過沉積或等離子體氧化的方式在所 述的發(fā)射區(qū)表面形成SiO x薄膜，SiO x膜厚為3-20nm，折射率為1. 4-1. 6 ;形成SiO ^薄膜后， 繼續(xù)沉積，形成SiNx/SiNy減反層，所述的SiO x薄膜+SiN x/SiNy減反層的厚度為65-90nm ;
[0018] 所述的沉積包括SiOx沉積和SiNx沉積；
[0019] 所述的SiOx沉積通過同時(shí)通入SiHjP N 20完成；
[0020] 所述的SiNx沉積通過同時(shí)通入SiH# NH 3完成；
[0021] 所述的等離子體氧化通過通入N20完成。
[0022] 所述的背電極優(yōu)選為銀電極和鋁電極；
[0023] 所述的正電極優(yōu)選為銀電極（絲網(wǎng)印刷是制備電極的常規(guī)設(shè)備）。
[0024] 所述的高溫?zé)Y(jié)采用如下方法進(jìn)行：絲網(wǎng)印刷后的電池片由傳送帶輸送至高溫?zé)?結(jié)爐中，所述的高溫?zé)Y(jié)爐由干燥區(qū)和燒結(jié)區(qū)兩部分組成，其中，干燥區(qū)溫度為180-400°C、 燒結(jié)區(qū)溫度為500-900°C、高溫?zé)Y(jié)爐傳送帶帶速為l_8m/min。高溫?zé)Y(jié)曲線對氫原子的 擴(kuò)散起著關(guān)鍵的作用，很大程度上決定了再生恢復(fù)速率常數(shù)；
[0025] 優(yōu)選的，所述的晶體硅太陽能電池片采用LID再生恢復(fù)工藝進(jìn)行制備；LID再生恢 復(fù)工藝可以進(jìn)一步改善電池片LID現(xiàn)象。
[0026] 所述的LID再生恢復(fù)工藝采用如下方法進(jìn)行：將所述的晶體硅太陽能電池片置于 再生恢復(fù)設(shè)備中，在進(jìn)行50-250°C處理的同時(shí)施加光輻照或正向偏壓；光輻照或正向偏壓 引起的載流子注入可增強(qiáng)氫復(fù)合物中氫的釋放，是快速恢復(fù)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。
[0027] 所述的光輻照由紫外光、可見光或者紅外光源提供，輻照光強(qiáng)> 1 suns (1000W/ m2)，光福照的時(shí)間< 60s。
[0028] 所述的正向偏壓由恒流源提供，電流密度彡10mA/cm2,施加時(shí)間< 60s。
[0029] LID再生恢復(fù)設(shè)備可基于現(xiàn)有的常規(guī)高溫?zé)Y(jié)爐升級實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)有如下兩種 方式：
[0030] (1)在高溫?zé)Y(jié)爐干燥階段腔室增加輻照光源或者恒流源輸入，同時(shí)完成電池片 絲網(wǎng)印刷后的干燥和LID再生恢復(fù)工序，此方式極大節(jié)約了設(shè)備成本和場地投入；
[0031] (2)在高溫?zé)Y(jié)爐后增加一個(gè)光輻照或者恒流輸入的控溫腔室，即在電池片高溫 燒結(jié)后再進(jìn)行LID再生恢復(fù)，此方式結(jié)合了高溫?zé)Y(jié)工藝對介電層中氫原子擴(kuò)散的控制， 實(shí)現(xiàn)更好的再生恢復(fù)效果。
[0032] 此外，本發(fā)明同時(shí)適用于SE、MWT、背鈍化、PERC和PERL等高效p型晶體硅太陽能 電池。
[0033] 一種用于PERC電池抗LID和PID的TOCVD鍍膜和燒結(jié)工藝，包括如下步驟：
[0034] 將硅片粗拋、制絨，制絨后絨面尺寸彡5 ym，清洗后甩干，接著進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散，形 成方阻在70-120ohm/SqU的發(fā)射區(qū)后，進(jìn)行背面拋光，刻蝕背面絨面，硅刻蝕量為2-10 y m ; 背面鈍化層制備后進(jìn)行正面PECVD鍍膜，正面介電層[H]含量為5-25at. %;采用激光或化 學(xué)腐蝕進(jìn)行背面鈍化層局部開窗，進(jìn)行背電極印刷，用于燒結(jié)后局部接觸的形成；然后，進(jìn) 行正電極絲網(wǎng)印刷及燒結(jié)，完成PERC電池的制備。
[0035] 所述的背面鈍化層采用如下方法進(jìn)行制備：背面鈍化層結(jié)構(gòu)采用八10!￡/51隊(duì)或 SiO x/SiNx疊層，其中A10 J1采用ALD或PECVD的方式沉積，層厚為4-25nm，SiO J1采用熱 氧化或PECVD制備，層厚為10-50nm，SiNjl采用PECVD沉積，層厚為100-200nm ;
[0036] 所述的局部開窗采用激光燒蝕或化學(xué)腐蝕進(jìn)行；
[0037] 所述的激光燒蝕采用如下方法進(jìn)行：采用激光脈沖寬度為ns (納秒）、ps (皮秒） 或者fs (飛秒）的紫外光、可見光或紅外光進(jìn)行鈍化層局部去除；
[0038] 所述的化學(xué)腐蝕采用如下方法進(jìn)行：結(jié)合化學(xué)腐蝕漿料和絲網(wǎng)印刷進(jìn)行鈍化層局 部去除；
[0039] 所述的正面PECVD鍍膜采用如下方法進(jìn)行：通過沉積或等離子體氧化的方式在所 述的發(fā)射區(qū)表面形成SiO x薄膜，SiO x膜厚為3-20nm，折射率為1. 4-1. 6 ;形成SiO ^薄膜后， 繼續(xù)沉積，形成SiNx/SiNy減反層，所述的SiO x薄膜+SiN x/SiNy減反層的厚度為65-90nm。
[0040] 本發(fā)明改善晶體硅太陽能電池片LID的原理如下：硼氧復(fù)合物處于退火態(tài)、衰減 態(tài)還是再生恢復(fù)態(tài)是決定LID程度的根本原因。其中，再生恢復(fù)態(tài)是硼氧復(fù)合缺陷永久失 活的相對穩(wěn)定狀態(tài)，即處理后的硅片發(fā)生LID的概率大大下降，甚至不再發(fā)生LID現(xiàn)象，而 氫濃度則是加速硼氧復(fù)合缺陷向再生恢復(fù)態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素。通過對PECVD工藝、高溫?zé)?結(jié)工藝和恢復(fù)工藝的優(yōu)化，可控制氫原子濃度及其擴(kuò)散運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)LID的抑制與改善； [0041] 本發(fā)明改善晶體硅太陽能電池片PID的原理如下：利用沉積或等離子體氧化形成 的SiOx薄膜，可以很好的防止鈉離子迀移對PN結(jié)造成的破壞，有效防止晶體硅太陽能電池 片PID的發(fā)生。
[0042] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：本發(fā)明提出一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)摻硼p 型晶體硅太陽能電池抗LID和PID的PECVD鍍膜和高溫?zé)Y(jié)以及再生恢復(fù)工藝，工藝可在 現(xiàn)有常規(guī)晶