[发明专利]氮化硅膜沉积设备和沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种氮化硅膜沉积设备和沉积方法。

背景技术

在多晶硅太阳能电池的生产过程中，需要对扩散后的硅片表面沉积一层减反射膜以减少太阳光在硅片表面发生的反射。氮化硅薄膜具有高的化学稳定性、高电阻率、绝缘性好、硬度高、光学性能良好等特性，在太阳能电池上得到广泛的应用。作为减反射膜，氮化硅薄膜具有良好的光学性能，其折射率在2.0左右，比传统的二氧化硅减反射膜具有更好的减反射效果；同时，氮化硅薄膜还具有良好的钝化效果，对质量较差的硅片能起到表面和体内的钝化作用，这里的钝化是指使一些原子或分子与硅片表面缺陷处的不饱和化学键相结合，降低少数载流子在该缺陷处的复合几率。

现有技术中，用板式PECVD(等离子增强化学气相沉积)在太阳能电池表面沉积氮化硅膜的方法有很多，包括形成单层膜或多层膜。当形成多层膜时，工艺流程是在一个反应腔内，按照装载、加热、沉积、冷却、卸载的流程重复多次，从而完成多层氮化硅膜的沉积。这样的工艺流程存在下列缺点：

1)流程重复，耗时较长，不适合大规模生产；

2)在一个反应腔内多层膜的沉积工艺相同，不能达到很好的减反射效果，如果在不同膜层沉积之间更换或改变工艺，则会使多层膜对应的工艺气体相互干扰，而且生产频繁中断，不太现实；

3)在不同膜层沉积之间，太阳能电池的硅片与外部空气有接触，会将空气中的杂质带入到太阳能电池中，影响太阳能电池的电性能。

针对现有技术中太阳能电池表面沉积氮化硅膜的工艺稳定性和可控性较差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种氮化硅膜沉积设备和沉积方法，以解决现有技术中太阳能电池表面沉积氮化硅膜的工艺稳定性和可控性较差的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种氮化硅膜沉积设备，包括两个或两个以上的反应腔，以及连接在反应腔之间的缓冲腔，反应腔与缓冲腔之间形成真空连接。

进一步地，反应腔通过管道与真空泵相连接。

进一步地，反应腔内设置有压力计。

进一步地，反应腔与缓冲腔之间安装有连接法兰，连接法兰上设置有密封圈。

进一步地，氮化硅膜沉积设备还包括用于在反应腔和缓冲腔内传输硅片基体的载体，该载体为石墨舟，石墨舟设有滚轮，并通过传动轴与电机驱动连接。

进一步地，沉积设备的上游端设置有加热腔，沉积设备的下游端设置有冷却腔。

根据本发明的另一个方面，提供了一种氮化硅膜沉积方法，包括以下步骤：将硅片基体送入上述的氮化硅膜沉积设备，使得硅片基体连续通过反应腔以及反应腔之间的缓冲腔，在硅片基体上沉积多层氮化硅膜。

进一步地，在反应腔内采用PECVD法沉积生成氮化硅膜。

进一步地，反应腔包括第一反应腔和第二反应腔，在第一反应腔内氨气和硅烷的体积比为1∶1～1.5∶1。

进一步地，在第一反应腔内气体总量为800～1000sccm，微波功率为3500～4500W，温度为350～400℃，压强为0.28～0.3mbar，硅片传输速度为175～185cm/min。

进一步地，在第二反应腔内氨气和硅烷的体积比为3∶1～3.5∶1，气体总量为2000～2500sccm，微波功率为4200～5200W，温度为350～400℃，压强为0.28～0.3mbar，硅片传输速度为175～185cm/min。

应用本发明技术方案的氮化硅膜沉积设备和沉积方法，在多个反应腔内分步生成多层厚度和折射率不同的氮化硅膜，能够在保证钝化效果的前提下进一步降低硅片表面光反射率；多个反应腔互不干扰，能够保证沉积过程稳定运行；多个反应腔之间采用缓冲腔连接，能够保证整个沉积过程在真空条件下进行，从而避免了与外部空气接触引入杂质。本发明提供的氮化硅膜的沉积设备和沉积方法，工艺稳定性、可控性良好，制备得到的多层氮化硅膜不仅可以有效地减少硅片基底表面的界面态缺陷密度，降低光生载流子在硅片基底表面复合的几率，保证钝化效果，而且能降低表面光反射率，增加对太阳光的吸收，提高太阳能电池的短路电流，从而提升太阳能电池的转换效率，适宜广泛应用于大规模生产中。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的氮化硅膜沉积设备的工艺流程示意图。

具体实施方式