[发明专利]一种连续制备晶体硅太阳能电池PN结及减反膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池PN结及减反膜的制作方法。

背景技术

晶体硅太阳能电池由于其原材料丰富，光电转换效率高，稳定性好，寿命长，技术成熟而占据了光伏市场80%以上的份额，如何进一步降低成本是国内外光伏行业竞相研究的重点。

目前成熟商业化生产的P型晶体硅太阳能电池生产工艺包括以下步骤：对硅片进行表面织构和化学清洗，在POCl₃气氛中形成PN结，去除硅片周边PN结，去磷硅玻璃（PSG），PECVD镀氮化硅减反射膜，丝网印刷正、背面电极及背表面场，烧结形成欧姆接触。

太阳能电池制造工艺中，扩散形成PN结是核心工艺。工业上一般采用三氯氧磷（POCl₃）液态源扩散，高温下（＞600℃）POCl₃分解生成五氯化磷（PCl₅）和五氧化二磷（P₂O₅），生成的P₂O₅在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅和磷原子，并在硅片表面形成一层磷硅（PSG）玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。

使用三氯氧磷（POCl₃）液态源进行扩散制结存在以下缺点：（1）形成了磷硅玻璃（PSG），需要增加后续清洗工序将其去除；（2）容易引起大量的偏磷酸，不仅堵塞管道，而且还会腐蚀扩散炉石英件，因此需要定期清理维护；（3）常规扩散、清洗、减反射膜沉积工艺需要多次装片、卸片，硅片碎片率高。

    在电池表面沉积氮化硅减反射膜不仅能提高晶体硅太阳能电池的陷光效果，同时也能对硅片表面起到很好的钝化和保护作用，这对太阳能电池效率的提升具有非常大的贡献。因此在常规生产中，扩散制结和PECVD 镀氮化硅减反射膜两者都必不可少，而两者的制作过程都各自需要专门的设备，装片和卸片比较麻烦，容易造成碎片。如果能将扩散和镀氮化硅（SiN_x）减反射膜两者合二为一，无疑将大大简化晶体硅太阳能电池制作的工序，降低生产成本的同时提高产量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种连续制备晶体硅太阳能电池PN结及减反膜的方法，将扩散和镀氮化硅减反射膜两工艺过程合二为一，以大大简化晶体硅太阳能电池制作的工序，降低生产成本，提高产量。

本发明的技术方案之一是，所述连续制备晶体硅太阳能电池PN结及减反膜的方法为：

采用低温等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺在经过表面织构化（制绒、清洗）的P型硅片上沉积一层磷掺杂的氮化硅减反膜，然后对该P型硅片进行退火处理而使得氮化硅层的磷扩散到P型硅片中，并在硅片表面获得一层N型层，最终形成PN结。

所述低温等离子体增强化学气相沉积工艺中的反应气体为硅烷（SiH₄），氨气（NH₃）和磷烷（PH₃），磷烷与硅烷的体积流量比为1:20—100，硅烷与氨气的体积流量比为1:5—12，反应室压强在40-400Pa；氮化硅薄膜厚度为50纳米—200纳米，氮化硅薄膜中磷原子质量百分比含量为1%-12%。

所述磷掺杂的氮化硅减反膜沉积后，进行后续600℃—1000℃高温退火，退火时间10分钟—60分钟。

本发明的技术方案之二是，所述连续制备晶体硅太阳能电池PN结及减反膜的方法为：

采用低温等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺在经过表面织构化（制绒、清洗）的N型硅片上沉积一层硼掺杂的氮化硅减反膜，然后对该N型硅片进行退火处理而使得氮化硅层的硼扩散到N型硅片中，并在硅片表面获得一层P型层，最终形成PN结。

所述低温等离子体增强化学气相沉积工艺中的反应气体为硅烷（SiH₄），氨气（NH₃）和硼烷（B₂H₆），硼烷与硅烷的体积流量比为1:50—200，硅烷与氨气的体积流量比为1:5—12，反应室压强在40—300Pa；氮化硅薄膜厚度为50纳米—200纳米，氮化硅薄膜中硼原子质量百分比含量为1%—8%。

所述硼掺杂的氮化硅减反膜沉积后，进行后续700℃—1100℃高温退火，退火时间15分钟—70分钟。