[发明专利]一种采用in‑site退火的PERC电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种采用in-site退火的PERC电池的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，煤炭、石油等不可再生资源日益减少，能源危机成为未来必须解决的迫切问题。半导体的光电效应，使得太阳能转变成我们生产、生活所需的电能成为可能。光伏产业的快速发展，为能源的消耗减少了一些负担，然而成本问题却减弱了光伏发电的竞争力。

单晶硅太阳电池的最大优点就是它具有稳定并且较高的效率，同时使用寿命也较长，这些优点使得单晶硅太阳电池能够在国际光伏市场上长期占据主导地位。然而相比常规能源，单晶硅电池的成本仍然较高，围绕降低生产成本的目标，以高效电池获取更高的能源来替代低效电池一直是科学研究的热门，近年来高效单晶电池技术研究已取得巨大成就，在美国、德国和日本商品化高效电池转化效率超过20％。IBC电池、双面电池、MWT电池、PERC电池逐渐应用于商业化生产。随着背钝化和激光等关键量产设备的成熟以及LID和CTM等关键技术障碍的解决，PERC电池在高效市场上逐渐走俏，成为了各大电池厂家高效电池技术的热门选择。

PERC电池围绕电池背面钝化展开，通过在电池背面生长或者沉积单层或者叠层介电层，以化学钝化(降低界面态)和场效应钝化(介质层含有丰富的固定正电荷或者负电荷)减小表面复合，提高电池Voc，同时，介电层具有良好的长波反射效果，增加电池基体对长波段的吸收，提高电池Isc，实现转换效率的提升。基于背钝化介电层生长或者沉积的需要，背面抛光工艺、背面钝化工艺和局部接触工艺是局部背场电池三项关键工艺技术。

背面叠层采用ALD Al₂O₃+PECVD SiNx，其中，原子层沉积薄膜优异的成膜质量，使其仅需5nm就可以满足表面钝化的需要，因此，在TMA消耗上较PECVD有成本优势，同时，也降低了后续激光开窗工艺的难度；在沉积SiNx前，需要进行退火工艺以激活Al₂O₃钝化，退火工艺的增加在提升效率上有了更大的空间。常规的退火工艺都是在退火炉中进行，退火炉的成本相对较高，对于降低成本不利。因此有必要开发出一种新的退火工艺以降低成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用in-site退火的PERC电池的制备方法。本发明在制备PERC电池的过程中，在常规的PECVD炉管中采用in-site的退火，激活Al₂O₃钝化膜，该方法无需退火炉，不仅能够降低成本，还能缩短整个制造工序的周期。

本发明的具体技术方案为：一种采用in-site退火的PERC电池的制备方法，包括以下步骤：

1)对硅片进行制绒、扩散制结、背面刻蚀、抛光、背面沉积氧化铝薄膜。

2)in-site退火+沉积背面氮化硅薄膜：将步骤1)处理后的硅片送入PECVD炉管中，将炉管温度升至550-570℃，升温时间为300-600s，保持时间为300-900s；将温度降至500-530℃，降温过程中通入大氮；在保温条件下，进行抽空，接着进行检漏，再次抽空，充入SiH₄和NH₃，最后进行镀膜。

3)沉积正面氮化硅、背面激光开槽、丝网印刷并烧结。

在现有技术中，退火工艺都是在背面沉积氧化铝薄膜后，在退火炉中进行退火，而退火炉的成本相对较高，对于降低成本不利。

本发明独创性地将退火工艺与原先后一步的沉积背面氮化硅薄膜合并为一步，将退火移入到PECVD炉管中进行，如此设计，无需用到成本较高的退火炉，可以有效降低成本。同时，将两个工序合并为一步，也能够大幅地缩短生产周期。

但是在将两步合并到一步的过程中，需要对原有的工艺参数进行重新调整。传统的退火工艺中的退火温度在570-600℃之间，本发明人通过实践发现，如果将合并后的退火温度仍控制在上述区间，会影响同时进行的沉积背面氮化硅薄膜工艺。本发明人通过长期研究后将退火温度控制在500-530℃，发现无论是对退火工艺还是沉积背面氮化硅薄膜都没有影响，制得的电池性能与传统技术制得的相同。

作为优选，步骤2)中，降温时间为600-2000s，大氮流量为5000-20000sccm，压力为9000-11000mtorr。

作为优选，步骤2)中，首次抽空时间为150-200s，检漏时间为15-25s，检漏压力为9000-11000mtorr，第二次抽空时间为5-15s。