[发明专利]一种太阳能电池、其AlOx镀膜方法、电池背钝化结构及方法

说明书

本发明公开了一种太阳能电池、其AlOx镀膜方法、电池背钝化结构及方法，属于太阳能电池制备技术领域。本发明将经热氧化退火后的硅片置入管式PECVD设备中，将腔体抽真空到100‑2000mtorr的压强下，并将腔体温度加热到300‑400℃后，通入笑气和TMA的反应气体，打开射频电源制备AlOx钝化膜，所述AlOx钝化膜采用两层、三层或多层膜的结构。本发明采用AlOx多层膜，对每层AlOx膜采用NHsubgt;3/subgt;和Nsubgt;2/subgt;O其进行处理，从而整体增加AlOx膜的钝化效果。同时，底层通过低沉积速率和高氧含量的工艺条件，进一步增加了AlOx的负电荷密度，提高了硅片背表面的场钝化效果；外层采用高沉积速率工艺，确保整体工艺时间不受影响。通过本发明提供的技术路线制备的太阳能电池片，转换效率可以提升0.05‑0.10％。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能电池、其AlOx镀膜方法、电池背钝化结构及方法。

背景技术

晶硅太阳能电池是一种利用PN结的光生伏特效应将光能转换成电能的器件，其中PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)太阳能电池最早起源于上世纪八十年代，由澳洲新南威尔士大学的Martin Green研究组开发而成。有别于常规太阳能电池，其在电池背表面采用了介质膜钝化和局域金属接触的技术，使得背表复合速率显著降低、增加电池的背反射，从而大幅提升了电池的长波效应。本世纪初，用于P型PERC电池背面的AlOx介质膜的钝化作用的发现及研究，使得PERC电池的产业化逐步成为可能。随后随着沉积AlOx产业化制备技术和设备的成熟，加上激光技术的引入，PERC技术开始逐步走向产业化。由于工艺简单、成本较低，2017年以后，PERC电池已逐步发展成市场上主流的高效太阳能电池产品和技术。

目前，AlOx钝化层的制备方式主要有原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方式，物理气相沉积(PVD)用的较少。其中，ALD和PEALD制备原理是先后将氧化铝的前驱体及氧化剂前驱体通入反应腔体，然后通过前驱体在硅片表面上的吸附、反应完成一层原子层尺度的AlOx层制备，如此循环不同次数制备出设定厚度的AlOx钝化层，此处得到的AlOx钝化层是采用同一工艺条件来制备的，所以通常统一称为单层膜。每次循环及一种前驱体吸附后，均需吹扫腔体，去除反应物和多余前驱体。PECVD是一种用等离子体激活反应气体，促进在基体表面或近表面空间进行化学反应，生成固态膜的技术。其基本原理是在高频或直流电场作用下，源气体电离形成等离子体，利用低温等离子体作为能量源，使得AlOx的几种反应气体激活并实现化学气相沉积。

由于管式PECVD技术具备成膜速率高，易维护，Uptime高、工艺灵活以及和氮化硅膜可实现同机台同管制备等特点，具有显著的综合成本优势，逐步成为电池厂商的首选。但是，目前采用PECVD制备AlOx膜的工艺，AlOx膜均为单层膜(ALD、PEALD等方式也一样)。其制备的AlOx膜在表面化学钝化和场钝化的钝化效果方面还存在提升空间，且PECVD制备钝化膜时，对硅片基体存在等离子体的轰击损伤，也破坏了硅片表面的化学钝化效果。所以，如何缩小钝化方面的差异，提高PECVD方式制备的PERC电池片转换效率仍是需要持续改进的问题。

针对PECVD方式制备的AlOx膜在表面化学钝化和场钝化的钝化效果方面存在的问题，专利公布号CN 110767757 A公开了一种高效PERC电池背面氧化铝膜及其制备方法，该申请案公开了一种管式PECVD工艺，包括：(1)采用TMA与N₂O在硅片背面进行PECVD沉积，形成氧化铝层；(2)通入NH₃引入氢源，进入氧化铝层以及P型硅表层，在P型硅背表面形成高氢介质膜；(3)通入N₂O，将未反应的TMA充分反应。该申请案在AlOx膜和SiNx膜之间分步引入NH₃和N₂O，分别提供H钝化和对未反应完全的TMA进行处理，从而提升整个钝化效果。