[发明专利]一种晶体硅太阳电池二氧化硅薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳电池二氧化硅薄膜的制备方法，属于太阳能技术领域。 

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，晶体硅太阳电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能。因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。 

目前，常规的晶体硅太阳电池的生产工艺是从晶体硅片出发，进行制绒，扩散，刻蚀清洗，镀膜，丝印烧结。其中，晶体硅片的扩散（通常是管式磷扩散制结）步骤是制备太阳电池的一个核心步骤，它决定了硅片能否发电。而镀膜主要是镀设减反射膜，现有的镀膜主要是采用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积SiN_x薄膜；由于SiN_x中的氢可释放出来，部分氢分子通过与硅中的空位结合等方式，转为氢原子或氢-空位对，扩散进入晶硅体内，氢与表面上的悬挂键或电池体内其他缺陷、杂质结合，从而起到钝化晶界、缺陷或杂质的作用。

然而，在硅片表面直接沉积SiN_x薄膜，会使SiN_x/Si界面处的晶格失配严重，钝化效果不好。因此，现有技术中，在SiN_x与Si之间增加一层二氧化硅薄膜，该二氧化硅膜对硅表面有很好的钝化效果，能明显提升太阳能电池的钝化效果。此外，由于二氧化硅薄膜对钠离子、钙离子和镁离子等具有很好的阻挡作用，在硅片表面制备一层二氧化硅薄膜可以降低太阳能电池组件的“电位诱发衰退”(PID)效应。 

现有技术中，二氧化硅减反射膜是在磷扩散后，采用干氧氧化法或湿法氧化法进行制备的。然而，该方法面临着增加工序、增加设备、增加人力和提高工艺条件等诸多增加成本的问题，同时面临着由于增加工序而增加过程污染，以及抬高碎片率等降低产出等实际问题。同时，由于常规的晶体硅太阳能电池制造车间的净化程度较低，在实际的生产过程中硅片极易受到环境的污染而使生长出的二氧化硅薄膜失效。因此，开发一种低成本且可靠的晶体硅太阳电池二氧化硅薄膜的制备方法，具有积极的现实意义。 

发明内容

本发明目的是提供一种晶体硅太阳电池二氧化硅薄膜的制备方法。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳电池二氧化硅薄膜的制备方法，包括如下步骤： 

(1) 将待处理的硅片放入扩散炉进行磷扩散；

(2) 将硅片保持在扩散炉中，以1~10℃/min的降温速率降温至780~800℃，通入干氧和大氮进行氧化处理，在硅片表面形成二氧化硅薄膜；

其中，干氧的流量为5~30 L/min，大氮的流量为0~30 L/min，氧化处理时间为20~100 min；

(3) 出舟；

(4) 将上述硅片放于HF溶液中进行清洗；其中，HF溶液的体积浓度为1~10%，溶液温度为10~30℃，清洗时间为20~200s；

(5) 干燥处理。

上文中，所述步骤(2)中，将硅片保持在扩散炉中，即硅片扩散后不出舟，而继续留在扩散炉中进行氧化，形成二氧化硅薄膜。 

所述硅片可以是N型硅片，也可以是P型硅片。所述磷扩散可以是一次通源扩散，也可以是二次通源扩散，也可以是SE扩散中的任意一种磷扩散。所述步骤(5)中的干燥处理可以是热风干燥，也可以是甩干机甩干干燥。 

上述技术方案中，所述步骤(2)中，二氧化硅薄膜的厚度为20~160 nm。 

上述技术方案中，所述步骤(4)中，清洗后的二氧化硅薄膜的厚度为5~40 nm。 

本发明的工作机理是：对硅片进行磷扩散（磷掺杂）之后不出炉管，而直接进行降温氧化处理，使得疏松的磷硅玻璃层下方直接又生成了一层较为致密的二氧化硅层，完成了一步扩散制备二氧化硅薄膜的扩散工艺；然后通过控制HF溶液的浓度和硅片在HF溶液中的时间将硅片表面较为疏松的磷硅玻璃层洗去，留下致密的二氧化硅层。 

由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：