一種晶矽表面鍍膜及其製備方法
2023-06-11 11:49:41 1
專利名稱：一種晶矽表面鍍膜及其製備方法
技術領域：
本發明涉及晶矽表面鍍膜及其製備方法。
背景技術：
目前，在晶矽電池的生產過程中，人們為了降低工業生產成本，不斷的降低矽片厚度和提高擴散方阻，表面複合速率對晶矽電池的性能影響越來越大，從而導致電池本身對表面鈍化的要求越來越高。通過在晶矽表面沉積或生長適當的薄膜鈍化層，可以降低其表面態密度，減少表面複合速率。生長薄膜的技術有很多。其中，等離子增強化學氣相沉積技術(Plasma Enhanced Chemical Vapour D印osition，簡稱PECVD)具有沉積溫度低、沉積速度速度快、薄膜緻密性好、工藝重複性好等優點，被廣泛地應用於晶矽電池氮化矽膜的工業生產中。雖然工業上用這種方法製備的氮化矽薄膜具有較好的鈍化效果，但由於氮化矽薄膜的結構不能和矽基底進行良好的匹配，導致其表面鈍化效果受到限制。所以需要一種新的鈍化膜來和矽片基底進行匹配，以達到最佳的鈍化效果。另一方面，晶矽電池工業生產中的氮化矽減反射膜，其折射率和膜厚一般為2. 05 和75nm，對615nm處波長的光減反射效果最佳。但是這種減反射膜對於電池依然有2. 12mA/ cm2的反射損失，而且其後的電池顏色嚴重受限於薄膜的厚度，一旦膜厚沒有控制好，就容易產生大量色差片。所以需要設計一種新的減反射膜來減少光學損失並且減少色差帶來的損失。
發明內容
本發明的目的在於提供一種晶矽表面鍍膜及其製備方法，該種鍍膜能減少表面複合，減少反射效果，從而有效地提高晶矽電池轉換效率，增大電池輸出功率。本發明採取的技術方案為—種晶矽表面鍍膜，包括晶矽表面的第一層非晶矽層，非晶矽層上面的第二層氮化矽層和氮化矽層上面的第三層氮氧化矽層。第一層非晶矽層膜厚為5 30nm，第二層氮化矽層膜厚為20 lOOnm，第三層氮氧化矽層膜厚為5 lOOnm。上述晶矽表面鍍膜的製備方法，步驟如下(1)將單晶或多晶矽片進行表面處理；(2)在矽片受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜，先用矽烷和氫氣的混合氣體或者矽烷和氮氣的混合氣體為氣相，矽烷和氫氣(或氮氣)體積流量比為1 1 10，鍍膜沉積溫度為200°C 500°C，沉積腔壓力為500 3000mTorr，沉積時間為30 400s ；(3)通入矽烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調整矽烷和氨氣的體積流量比為 1 4 15，鍍膜沉積溫度為300 600°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第一層非晶矽薄膜的表面上沉積出第二層氮化矽薄膜，沉積時間為200 1000s ；
(4)通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調整矽烷和一氧化二氮的體積流量比為1 1 15，鍍膜沉積溫度為200 600°C，沉積腔壓力為1000 3000mTorr，在第二層氮化矽的表面沉積出最後一層氮氧化矽薄膜，沉積時間為50 1000s。所述的晶矽表面鍍膜的製備方法，優選步驟如下(1)將單晶或多晶矽片進行表面處理；(2)在矽片受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜，先用矽烷和氫氣的混合氣體或者矽烷和氮氣的混合氣體為氣相，矽烷與氫氣或者矽烷與氮氣的體積流量比為 1 2 8，鍍膜沉積溫度為250°C 350°C，沉積腔壓力為1500 2000mTorr，沉積時間為 100 300s ；(3)通入矽烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調整矽烷和氨氣的體積流量比為 1 4 15，鍍膜沉積溫度為400 500°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第一層非晶矽薄膜的表面上沉積出第二層氮化矽薄膜，沉積時間為300 700s ；(4)通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調整矽烷和一氧化二氮的體積流量比為1 5 15，鍍膜沉積溫度為300 500°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第二層氮化矽的表面沉積出最後一層氮氧化矽薄膜，沉積時間為100 700s。本發明採用單晶矽或多晶矽片作為薄膜沉積基底。通過沉積第一層非晶矽薄膜來鈍化晶矽表面，減少表面複合。第一層非晶矽薄膜折射率為3. 0 4. 4，膜厚為5 30nm。 再通過沉積第二層氮化矽薄膜來減少光學反射損失。第二層氮化矽薄膜的折射率為1. 9 2. 4，膜厚為20 lOOnm。最後通過沉積第三層氮化矽薄膜來增強減反射效果。第三層氮氧化矽薄膜的折射率為1. 4 2. 0，膜厚為5 lOOnm。本發明鍍膜能減少表面複合，減少光學反射損失，減少鍍膜色差。
圖1為本發明所製備薄膜的結構示意圖。1.晶矽矽片，2.非晶矽層，3.氮化矽層，4.氮氧化矽層。
具體實施例方式下面用實施例對本發明作進一步說明。但它們並不構成對本發明的限制。實施例1 將P型多晶矽片進行制絨、擴散、去磷矽玻璃等處理後，在其受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜。鍍膜沉積腔中，首先通入的氣體為矽烷和氫氣的混合氣體，沉積第一層非晶矽薄膜。其中，矽烷和氫氣體積流量比為1 4，鍍膜沉積溫度為350°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時間為100s，所得非晶矽膜層折射率約為3. 2，膜厚約為lOnm。然後通入矽烷和氨氣的混合氣體，在第一層非晶矽薄膜的表面沉積出第二層氮化矽薄膜。其中，矽烷和氨氣的體積流量比為1 8，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時間為800s，所得氮化矽膜折射率約為2. 1，膜厚約為80nm。最後通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體，在第二層氮化矽的表面沉積出最後一層氮氧化矽薄膜。其中，矽烷和一氧化二氮的體積流量比為1 6，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時間為150s， 所得氮氧化矽膜折射率約為1.6，膜厚約為15nm。最後後續生產工藝。
4
實施例2 將N型單晶矽片進行制絨、擴散、去硼矽玻璃等處理後，在其受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜。鍍膜沉積腔中，首先通入的氣體為矽烷和氮氣的混合氣體，沉積第一層非晶矽薄膜。其中，矽烷和氮氣體積流量比為1 5，鍍膜沉積溫度為350°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時間為150s，所得非晶矽膜層折射率約為3. 2，膜厚約為15nm。然後通入矽烷和氨氣的混合氣體，在第一層非晶矽薄膜的表面沉積出第二層氮化矽薄膜。其中，矽烷和氨氣的體積流量比為1 8，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時間為600s，所得氮化矽膜折射率約為2. 1，膜厚約為60nm。最後通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體，在第二層氮化矽的表面沉積出最後一層氮氧化矽薄膜。其中，矽烷和一氧化二氮的體積流量比為1 6，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時間為300s， 所得氮氧化矽膜折射率約為1. 6，膜厚約為30nm。最後進行後續生產工藝。實施例3將N型單晶矽片進行制絨、擴散、去硼矽玻璃等處理後，在其受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜。鍍膜沉積腔中，首先通入的氣體為矽烷和氮氣的混合氣體，沉積第一層非晶矽薄膜。其中，矽烷和氮氣體積流量比為1 8，鍍膜沉積溫度為300°C，沉積腔壓力為2000mTorr，沉積時間為300s，所得非晶矽膜層折射率約為3. 1，膜厚約為30nm。然後通入矽烷和氨氣的混合氣體，在第一層非晶矽薄膜的表面沉積出第二層氮化矽薄膜。其中，矽烷和氨氣的體積流量比為1 10，鍍膜沉積溫度為400°C，沉積腔壓力為2000mTorr，沉積時間為500s，所得氮化矽膜折射率約為2. 05，膜厚約為50nm。最後通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體，在第二層氮化矽的表面沉積出最後一層氮氧化矽薄膜。其中，矽烷和一氧化二氮的體積流量比為1 10，鍍膜沉積溫度為500°C，沉積腔壓力為IOOOmTorr，沉積時間為 500s，所得氮氧化矽膜折射率約為1. 7，膜厚約為30nm。最後進行後續生產工藝。實施例4將P型多晶矽片進行制絨、擴散、去磷矽玻璃等處理後，在其受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜。鍍膜沉積腔中，首先通入的氣體為矽烷和氫氣的混合氣體，沉積第一層非晶矽薄膜。其中，矽烷和氫氣體積流量比為1 2，鍍膜沉積溫度為250°C，沉積腔壓力為lOOOmTorr，沉積時間為100s，所得非晶矽膜層折射率約為3. 3，膜厚約為lOnm。然後通入矽烷和氨氣的混合氣體，在第一層非晶矽薄膜的表面沉積出第二層氮化矽薄膜。其中，矽烷和氨氣的體積流量比為1 5，鍍膜沉積溫度為450°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時間為300s，所得氮化矽膜折射率約為2. 2，膜厚約為30nm。最後通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體，在第二層氮化矽的表面沉積出最後一層氮氧化矽薄膜。其中，矽烷和一氧化二氮的體積流量比為1 15，鍍膜沉積溫度為350°C，沉積腔壓力為1500mTorr，沉積時間為700s， 所得氮氧化矽膜折射率約為丨^，膜厚約為了。!!!!!。最後進行後續生產工藝。
權利要求
1.一種晶矽表面鍍膜，其特徵是，包括晶矽表面的第一層非晶矽層，非晶矽層上面的第二層氮化矽層和氮化矽層上面的第三層氮氧化矽層。
2.根據權利要求1所述的晶矽表面鍍膜，其特徵是，所述的第一層非晶矽層膜厚為5 30nm，第二層氮化矽層膜厚為20 lOOnm，第三層氮氧化矽層膜厚為5 lOOnm。
3.權利要求1所述的晶矽表面鍍膜的製備方法，其特徵是，步驟如下(1)將單晶或多晶矽片進行表面處理；(2)在矽片受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜，先用矽烷和氫氣的混合氣體或者矽烷和氮氣的混合氣體為氣相，矽烷與氫氣或者矽烷與氮氣的體積流量比為1 1 10， 鍍膜沉積溫度為200°C 500°C，沉積腔壓力為500 3000mTorr，沉積時間為30 400s ；(3)通入矽烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調整矽烷和氨氣的體積流量比為1 4 15，鍍膜沉積溫度為300 600°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第一層非晶矽薄膜的表面上沉積出第二層氮化矽薄膜，沉積時間為200 1000s ；(4)通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調整矽烷和一氧化二氮的體積流量比為1 1 15，鍍膜沉積溫度為200 600°C，沉積腔壓力為1000 3000mTorr，在第二層氮化矽的表面沉積出最後一層氮氧化矽薄膜，沉積時間為50 1000s。
4.根據權利要求3所述的晶矽表面鍍膜的製備方法，其特徵是，步驟如下(1)將單晶或多晶矽片進行表面處理；(2)在矽片受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜，先用矽烷和氫氣的混合氣體或者矽烷和氮氣的混合氣體為氣相，矽烷與氫氣或者矽烷與氮氣的體積流量比為1 2 8，鍍膜沉積溫度為250°C 350°C，沉積腔壓力為1500 2000mTorr，沉積時間為100 300s ；(3)通入矽烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調整矽烷和氨氣的體積流量比為1 4 15，鍍膜沉積溫度為400 500°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第一層非晶矽薄膜的表面上沉積出第二層氮化矽薄膜，沉積時間為300 700s ；(4)通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調整矽烷和一氧化二氮的體積流量比為1 5 15，鍍膜沉積溫度為300 500°C，沉積腔壓力為1000 2000mTorr，在第二層氮化矽的表面沉積出最後一層氮氧化矽薄膜，沉積時間為100 700s。
全文摘要
本發明公開了一種晶矽表面鍍膜及其製備方法，晶矽表面鍍膜，包括晶矽表面的第一層非晶矽層，非晶矽層上面的氮化矽層和氮化矽層上面的氮氧化矽層。在矽片受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜，先用矽烷和氫氣的混合氣體或者矽烷和氮氣的混合氣體為氣相，再以矽烷和氨氣的混合氣體作為氣相，最後通入矽烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相。本發明鍍膜能減少表面複合，減少反射效果，從而有效地提高晶矽電池轉換效率，增大電池輸出功率。
文檔編號C23C16/34GK102260857SQ20111020916
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者何晨旭, 凌振江, 楊雷, 殷海亭, 王冬松, 王步峰 申請人:潤峰電力有限公司