[发明专利]一种晶体硅太阳能电池的镀膜方法

说明书

本发明公开一种晶体硅太阳能电池的镀膜方法，属于太阳能电池材料领域，采用硅源和惰性气体的混合物在等离子体作用下进行，反应的压力为30Pa～1000Pa、反应温度为50℃～650℃、其中硅源与惰性气体气体的流量比为0.05～1:2.5～50的方法进行沉积薄膜，该方法可以获得镀有硅基薄膜均匀度高且无任何绕镀的高效电池，节省硅源使用量、采用多电极PECVD系统这样一种低成本的制备系统，在保障镀膜均匀度达到现有标准的情况下，实现了利用成本低的设备批量生产镀膜的有益效果。

技术领域

本发明属于晶体硅太阳能电池领域，特别涉及一种晶体硅太阳能电池的镀膜方法。

背景技术

采用批次管式等离子体化学气相沉积(PECVD)系统沉积氮化硅薄膜作抗反射层和钝化层，已经成为晶体硅太阳电池大规模生产制造技术的标准工艺技术，目前已经被广泛地应用。相比链式的板式PECVD技术，管式PECVD的优点是设备成本价格低廉，维护和修理简单方便，因此可以降低太阳能电池的制备成本。

在新一代的高效电池中，载流子选择钝化电极结构，比如隧穿氧化钝化电极(tunnel oxide passivating contact，TOPCon)电池和硅异质结(siliconheterojunction，SHJ或HJT)电池都需要采用硅基薄膜作为功能层。目前，实验室中往往采用低压化学气相沉积LPCVD或者采用多电极PECVD的方案来沉积硅基薄膜。但LPCVD沉积法存在使用的高温(600度以上)工艺可能对衬底硅片有伤害，如激活内部杂质从而降低硅片质量，以及在硅片的两面都会沉积硅基薄膜，以致在不需要硅基薄膜的一侧需要增加一个工艺来去除硅基薄膜的问题。板式PECVD除了设备造价高、不易维护外，硅基薄膜厚度的面积均匀性的实现的难度也非常大。虽然，管式PECVD的设备成本低，还可批量制备硅基薄膜，但是制备的硅基薄膜的不均匀度非常高，而且有绕镀发生，即在非镀膜面生长了一定厚度的薄膜。

现有在批量型管式PECVD系统中制备氮化硅薄膜比较成熟的方法是采用硅源(SiH₄)和氨气(NH₃)，当需要制备硅基薄膜时，以非晶硅薄膜为例说明，人们往往只是去掉氨气而仅用硅源来沉积。理论上，对于管式PECVD反应腔体，一定存在最优的工艺压力、反应气流量和电极间距最佳的工艺条件。当电极间距和工艺压力不变时，反应气体流量具有最优值。当硅源流量较低时，非晶硅薄膜的厚度均匀性非常差，而且存在非常严重的绕镀，无法适应新型太阳电池比如HJT和TOPCon的使用。当硅源流量较大时，厚度均匀性问题和绕镀虽然得到一定改善，但是硅源的耗量非常大，显著增加了非晶硅的制备成本。

CN106981541A公开了一种晶体硅太阳能电池的镀膜工艺，采用硼氢烷和惰性气体的混合气对基材施加负压，进行溅射镀膜，作用是改善晶体硅太阳能电池的光电转换率。

CN101246925A公开了改进非晶硅太阳能电池稳定性的方法，其采用的是硅源和氢气的混合气体进行沉积镀膜，解决的是减小电池的光致衰退，增强电池的稳定性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新的方法可以在廉价的多电极PECVD系统中实现厚度均匀且无绕镀的硅基薄膜，为TOPCon和HJT新型高效电池的大规模产业化发展铺平道路。具体的指晶体硅在管式PECVD系统中镀硅基薄膜过程中，只采用硅源、惰性气体及等离子体，通过控制反应的压力在30Pa～1000Pa、反应温度在50℃～650℃。

惰性气体可以为如氩气、氦气、氖气等其中的任一种，硅源为SiH₄、Si₂H₆、SiHCl₃、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl、SiH(NH₂)₃中的至少一种，其中硅源与惰性气体的流量比例为0.05～1:2.5～50。优选的，硅源流量在0.1～5SLM(Standard Liter per Minute)、惰性气体的流量范围在1～20SLM。