[发明专利]氮化硅的膜制备方法、具有氮化硅膜的太阳能电池片及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201210350692.3 申请日: 2012-09-19
公开(公告)号: CN102856174A 公开(公告)日: 2013-01-02
发明(设计)人: 赵学玲;范志东;李倩;李永超;王涛;解占壹 申请(专利权)人: 英利能源(中国)有限公司
主分类号: H01L21/205 分类号: H01L21/205;H01L21/318;H01L31/0216
代理公司: 北京康信知识产权代理有限责任公司 11240 代理人: 吴贵明;张永明
地址: 071051 河*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 氮化 制备 方法 具有 太阳能电池 及其
【说明书】:

技术领域

发明涉及太阳能电池领域,具体而言,涉及一种氮化硅膜制备方法、具有氮化硅膜的太阳能电池片及其制备方法。 

背景技术

太阳能电池,也称光伏电池,是一种将太阳的光直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品,不会引起环境污染,而且是可再生资源,所以在当今能源短缺的情形下,太阳能电池是一种具有广阔发展前途的能源。太阳能电池片的制作工艺一般有以下几个步骤:化学清洗及表面织构化处理、扩散制结、周边刻蚀、氮化硅膜沉积、丝网印刷、烧结。在氮化硅膜沉积步骤中,等离子增强化学气相沉积(PECVD)是制备氮化硅膜常用的方法。 

等离子增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)是借助微波使含有薄膜组成原子的气体电离进而在局部形成等离子体,因等离子化学活性很强,容易发生反应,容易在基片上沉积出所期望的薄膜。由于PECVD法沉积的氮化硅膜具有沉积温度低、沉积速度快、薄膜质量好、工艺简单易于工人操作等优点,所以被广泛应用于晶体硅太阳能电池产业中。根据采用的沉积设备不同,分为平板式PECVD沉积炉和管式PECVD沉积炉。相对于平板式PECVD沉积炉,管式PECVD沉积炉有着更好的钝化效果和更高的电池转换效率。 

现有的制备工艺是将钝化层和减反射层在相同的工艺参数下沉积,只是沉积时间上略有不同。现有的制备工艺存在一些缺陷,如将装有硅片的石墨舟推入管式炉的炉管内后开始加热,由于固体导热大于空气的导热速度,因此导致紧密挨着石墨舟的硅片四周和未接触石墨舟的硅片中间部分存在温度差,最终导致沉积在硅片四周的氮化硅膜和沉积在硅片中间部分的氮化硅膜生长速率不一致,四周生长速率快导致氮化硅膜厚度较大,内部生长速率较慢导致氮化硅膜较薄,所以由于硅片表面各处氮化硅膜的厚度和折射率不一致致使外观上看到的氮化硅膜的颜色存在色差。 

所以如何优化氮化硅膜的沉积工艺参数从而得到薄厚均匀的氮化硅膜,进而提高成品率和太阳能电池的转换效率成为目前研究的热点。 

发明内容

本发明旨在提供一种氮化硅膜制备方法、具有氮化硅膜的太阳能电池片及其制备方法,采用该该种氮化硅膜的制备方法可使硅片四周和中间的氮化硅膜生长速率一致,提高了合格率。 

为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种氮化硅膜的制备方法,包括以下步骤:S1、将硅片置入管式炉内;S2、向管式炉内通入氮气,并将管式炉在氮气气氛下升温至340℃~360℃,恒温500s~2000s;以及S3、利用PECVD法在硅片上依次形成第一氮化硅膜层和第二氮化硅膜层。 

进一步地,步骤S3包括:S31、向管式炉内通入氨气,对硅片表面进行预处理;S32、向管式炉内通入包括硅烷和氨气的第一混合气体,在经预处理的硅片表面上形成第一氮化硅膜层;S33、向管式炉内通入包括硅烷和氨气的第二混合气体,在硅片形成有第一氮化硅膜层的一侧表面上形成所述第二氮化硅膜层。 

进一步地,步骤S31中进一步包括:以流量为2800~3200sccm向管式炉内通入氨气,并在压强为1300~1500mTorr,射频功率为4800~5400W,时间为200~300s条件下进行预处理。 

进一步地,步骤S32中进一步包括:按照体积流量比为1:3~1:5向管式炉内通入硅烷和氨气,其中硅烷的流量为800~1200sccm;在压强为1400~1600mTorr,射频功率为5800~6100W,沉积时间为120~200s条件下,在经预处理的硅片上形成第一氮化硅膜层。 

进一步地,步骤S33中进一步包括:按照体积流量比为1:9~1:12向管式炉内通入硅烷和氨气,其中硅烷的流量为500~900sccm;在压强为1300~1500mTorr,射频功率为5800~6300W,沉积时间为600~800s条件下,在硅片形成有第一氮化硅膜层的一侧表面上形成第二氮化硅膜层。 

进一步地,步骤S31、S32和S33均是在温度为340℃~360℃条件下进行。 

进一步地,步骤S2中恒温600s~900s。 

进一步地,步骤S3中完成第二氮化硅膜层沉积后,在温度为340℃~360℃条件下直接取出具有氮化硅膜的硅片。 

根据本发明的另一方面,提供了一种太阳能电池片的制备方法,包括制备氮化硅膜的步骤,其中氮化硅膜的为采用上述任一种的方法制备而成。 

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