薄层SiO2钝化膜的制备方法及制备的电池

493 编辑：中冶有色技术网来源：江苏杰太光电技术有限公司

2023-11-29 13:46:31

权利要求书： 1.一种薄层SiO2钝化膜的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)首先提供一种链式连续镀膜的等离子激发的沉积镀膜设备；

2)通过连续输送机构将载有硅片(40)的载板连续输送至链式PECD设备的工艺腔体(10)内实现镀膜；

3)在工艺腔体(10)内，SiH4和O2分别从不同区域出气，通过等离子源(20)的电极板出气孔出02，同时从等离子源(20)的电极板侧面的分气块(30)出SiH4，SiH4和O2两种气体通过不同管路进入到工艺腔体(10)的不同区域流出，在1?20Pa的真空下相遇混合并在连续输送的硅片(40)表面形成SiO2钝化膜；其中，O2直接进入到腔体后在射频能量下由等离子体优先将O2分解成活性氧离子，活性氧离子往下输运到硅片(40)表面时与从分气块(30)出来的SiH4相遇，这时活性氧离子迅速将SiH4氧化并在硅片(40)表面生成Si02薄膜,反应方程式为：SiH4+2O2→SiO2+2H2O。

2.根据权利要求1所述的一种薄层SiO2钝化膜的制备方法，其特征在于，硅片(40)在输送进入链式PECD设备工艺腔体(10)内之前进行预热，且在工艺腔内设置加热板对硅片(40)在线连续加热，使硅片(40)在经过工艺腔体(10)的过程中保持温度在200?400℃之间，以进一步提高SiO2钝化膜的膜层质量。

3.一种太阳能电池，其特征在于，基于权利要求1或2所述的一种薄层SiO2钝化膜的制备方法制备而成。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池，其特征在于，为Topcon、POLO、IBC、PERC电池中的任一种。

说明书：一种薄层SiO2钝化膜的制备方法及制备的电池技术领域[0001] 本发明涉及高效太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种Topcon、POLO、IBC、PERC等电池中SiO2钝化膜的制备方法以及制备的Topcon、POLO、IBC、PERC等电池。

背景技术[0002] 近年来，随着晶硅太阳能电池的研究和发展，理论和实践都证明表面钝化是电池效率提升的必经之路，氧化铝薄层钝化在PERC电池上获得广泛推广。但是用掺杂多晶硅和

氧化硅叠层钝化效果更佳，是下一代量产技术发展的前景，这是由于氧化硅在晶体硅表面

的起到化学钝化作用，而掺杂多晶硅有很好的场钝化效应。但由于氧化硅是绝缘的，它会阻

止内部载流子导入掺杂多晶硅电荷收集层。研究发现，如果氧化硅层减薄到2nm以下时，电

荷可以顺利穿过氧化层，简称“隧道效应”，而作为钝化层的氧化硅层在1?2nm厚度时就可以

起到钝化效果。利用这个叠层设计的一种典型的新电池是Topcon电池，它是在N型硅基的背

面形成1.6nm左右的氧化层，再加上150nm左右的磷掺杂的多晶硅层，这种电池的理论电池

转换效率可以达到29％左右。但是制备纳米级极薄氧化硅层的精确难以控制，同时均匀性

难以掌控，所以如何快速精确的制备均匀性好的纳米级别SiO2薄层是业界普遍难题。

[0003] 现有技术方案及不足：[0004] 1)硝酸湿法氧化：通过高温浓硝酸氧化硅片4分钟，在表面形成极薄的纳米氧化硅薄层，厚度约1.5nm，但是硝酸氧化会造成含N物排放而造成环境污染，不利于环保；

[0005] 2)热氧化：一般是采用管式设备，加热到570℃左右高温，需要30?60min左右才能生长2nm左右厚度的SiO2薄膜，具有温度高能耗大、工艺时间长、成本高等缺点；

[0006] 3)PECD生长：用等离子激发的化学沉积法(PECD)通常可以获得很快的反应速度，而且厚度精确可调。市场上现有的管式设备，把很多硅片排放在一个炉管中到达高产能

目的。但是由于SiH4遇到O2会剧烈燃烧而生成SiO2粉尘颗粒，从而不能在硅片上生长出极薄

的SiO2薄膜，也容易污染腔体，所以管式设备只能使用N2O和SiH4作为反应气体，结果生成的

是SiON而不是所需要的SiO2，由于其生长的SiO2薄膜含有较高的N元素，是SiON薄膜而不

是纯SiO2薄膜，所以性能无法达到要求。同时，N2O成本也很高。

发明内容[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种薄层SiO2钝化膜的制备方法，具体包括如下步骤：

[0008] 1)首先提供一种链式连续镀膜的等离子激发的沉积镀膜设备；[0009] 2)通过连续输送机构将载有硅片的载板连续输送至链式PECD设备工艺腔体内实现镀膜；

[0010] 3)在工艺腔体内，SiH4和O2分别从不同区域出气，通过等离子源的电极板出气孔出02，同时从等离子源的电极板侧面的分气块出SiH4，SiH4和O2两种气体通过不同管路进入

到工艺腔体的不同区域流出，在1?20Pa的真空下相遇混合并在连续输送的硅片表面形成

SiO2钝化膜；其中，O2直接进入到腔体后在射频能量下由等离子体优先将O2分解成活性氧离

子，活性氧离子往下输运到硅片表面时与从分气块出来的SiH4相遇，这时活性氧离子迅速

将SiH4氧化并在硅片表面生成Si02薄膜,反应方程式为：SiH4+2O2→SiO2+2H2O。

[0011] 进一步的，硅片在输送进入链式PECD设备工艺腔体内之前进行预热，且在工艺腔内设置加热板对硅片在线连续加热，使硅片在经过工艺腔体的过程中保持温度在200?400

℃之间，以进一步提高SiO2钝化膜的膜层质量。

[0012] 本发明还提供了一种基于薄层SiO2钝化膜的制备方法制备而成的太阳能电池，太阳能电池为Topcon、POLO、IBC、PERC电池中的任一种。

[0013] 通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：[0014] ①本工艺只需使用两种特气SiH4和O2作为反应气体，并使用分离式进气方式，线性离子源出O2，线性分气块贴近硅片表面出SiH4，因此，本工艺与湿法比不会生成含N排放物，

与热氧化相比工艺温度低，与PECD需要使用N2O比不含N元素，具有工艺温度低，安全可靠

且环保等优点；

[0015] ②采用动态链式连续镀膜生长，带速高、产量大，均匀性高度可控。附图说明[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

[0017] 图1为本发明实施例所公开的链式PECD设备工艺腔体结构示意图。[0018] 图中数字表示：[0019] 10.工艺腔体20.等离子源30.分气块40.硅片具体实施方式[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0021] 本发明首先提供了一种Topcon、POLO、IBC、PERC等电池中薄层SiO2钝化膜的制备方法，具体包括如下步骤：

[0022] 1)首先提供一种链式连续镀膜的等离子激发的沉积镀膜设备；[0023] 2)通过连续输送机构将载有硅片40的载板连续输送至链式PECD设备的工艺腔体10(如图1所示)内实现镀膜；

[0024] 3)在工艺腔体10内，SiH4和O2分别从不同区域出气，通过等离子源20的电极板出气孔出02，同时从等离子源20的电极板侧面的分气块30出SiH4，SiH4和O2两种气体通过不

同管路进入到工艺腔体10的不同区域流出，在1?20Pa的真空下相遇混合并在连续输送的硅

片40表面形成SiO2钝化膜；其中，O2直接进入到腔体后在射频能量下由等离子体优先将O2分

解成活性氧离子，活性氧离子往下输运到硅片40表面时与从分气块30出来的SiH4相遇，这

时活性氧离子迅速将SiH4氧化并在硅片40表面生成Si02薄膜,反应方程式为：SiH4+2O2→

SiO2+2H2O。

[0025] 其中，硅片40在输送进入链式PECD设备工艺腔体10内之前进行预热，且在工艺腔内设置加热板对硅片40在线连续加热，使硅片40在经过工艺腔体10的过程中保持温度在

200?400℃之间，以进一步提高SiO2钝化膜的膜层质量。

[0026] 基于上述工艺步骤，五组实施例的参数如下表：[0027][0028] 由上表可以看出，在特气SiH4流量及离子源数量固定的情况下，O2的流量以及射频功率、工艺带速、压强均对生成的SiO2薄膜的厚度具有较大影响，O2的流量越大整体上会获

得较厚的SiO2薄膜，而射频功率增大会增加活性氧离子的生成而更有利于SiO2薄膜的生成，

同样，工艺带速越慢越有利于SiO2薄膜在硅片40表面的生长，因此，需要根据实际需要控制

合理的O2的流量、射频功率、工艺带速及压强以获得合理的SiO2薄膜厚度。

[0029] 此外，本发明还基于上述实施例1?5所述的一种太阳能电池一种薄层SiO2钝化膜的制备方法进行制备Topcon、POLO、IBC、PERC电池中的任一种太阳能电池，从而大幅度提高

Topcon、POLO、IBC、PERC等电池的电池转换效率。

[0030] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的

一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明

将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一

致的最宽的范围。