[发明专利]一种太阳能电池片的低压氧化工艺

说明书

本发明公开了一种太阳能电池片的低压氧化工艺，主要步骤包括：预处理、反应准备、氧化反应、降温退火和退舟。本发明于低压、温度低于800℃的环境下的低压氧化工艺生成的二氧化硅膜使得少数载流子的寿命得以提高，最终提高电池的短路电流和开路电压，从而改善光电转换效率，低压扩散炉与常压扩散炉相比具有压强小、气流稳定等特点，使得生成的二氧化硅膜结构更致密，更均匀，制备的二氧化硅膜具有较好的抗PID性能。

技术领域

本发明涉及太阳能多晶电池片领域，尤其是涉及一种太阳能电池片的低压氧化工艺。

背景技术

硅太阳电池的表面钝化是太阳能电池生产过程中极为重要的工艺，虽然氮化硅膜同时具有较好的减反射和表面钝化作用，但是其稳定性较差，因此在沉积氮化硅膜之前通过热氧化工艺生成一层二氧化硅膜来提高稳定性。在硅片表面热氧化生成一层二氧化硅膜对太阳能电池前表面的起到钝化作用，常用的热氧化方法包括：干氧氧化、湿氧氧化和水汽氧化三种，例如在中国专利上公开的一种太阳能电池表面钝化层结构，其申请公布号为CN103413841A，该结构采用二氧化硅钝化膜与氮化硅钝化膜组成的叠层钝化膜结构，从而克服了氮化硅钝化膜的界面缺陷密度高和硅氢键不稳定的缺点，解决了二氧化硅钝化膜金属离子阻挡能力差，易吸附水气，光的减反效果不好等缺点；并且将二氧化硅钝化膜的厚度优化为10-40纳米，从而在保证光吸收率的基础上极大的增加对硅材料电活性杂质和表面缺陷的钝化效果，使得光生载流子的表面复合速率明显降低，可以使晶体硅的转化效率提高0.3％。同时，还公开了一种太阳能电池表面钝化层结构的制备方法，该方法采用热氧化工艺制备二氧化硅钝化膜，采用PECVD工艺制备氮化硅钝化膜。目前传统的太阳能电池常压扩散工艺已经无法满足PN结的结深不断变浅、低成本的发展以及电池高效光电转化的技术路线。低压扩散炉可以提供压强小，气流稳定的环境，炉管内气氛变得很均匀，有利于二氧化硅薄膜。这种新型的低压扩散炉通过低压环境提高PN结的性能，以制备均匀性较高的高方阻电池硅片，同时这种低压扩散炉的低压环境有利于硅片表面热氧化生成一层结构致密、均匀性较好的二氧化硅钝化膜，使得电池片的短路电流和开路电压得到提高，最终提高光电转化效率。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中太阳能电池表面钝化的常压扩散工艺已经无法满足电池高效的光电转化效率要求，提供一种太阳能电池片的低压氧化工艺，于低压、温度低于800℃的环境下进行两步氧化工艺，使得生成的二氧化硅膜结构致密、均匀性好，电池片的短路电流和开路电压得到提高，最终提高光电转化效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能电池片的低压氧化工艺，包括以下步骤：

(1)预处理：将扩散后的太阳能电池片进行预处理去除表面的二氧化硅薄膜和边缘PN结，处理完成后再放入低压扩散炉中，关闭炉门；

(2)反应准备：调节低压反应炉内的压力与温度，并检漏低压反应炉及其管道；

(3)氧化反应：向低压反应炉内同时通入氧气和氮气，维持压力为90～110mbar，温度为650～800℃，持续反应1000～1200s；

(4)降温退火：时间维持500～1000s，温度从650～800℃降至550～700℃，同时通入大氮5000～10000sccm，压力回复到900～1100mbar；

(5)退舟：以5000～10000sccm的速率通入氮气，维持时间为800～1000s，待温度降至室温，取出太阳能电池片。低压扩散炉可以提供压强小，气流稳定的环境，炉管内气氛变得很均匀，有利于生成结构致密、均匀性较好的二氧化硅薄膜，这种薄膜具有较好的钝化效果，使得电池片的短路电流和开路电压得到提高，最终以达到提高光电转换效率、降低成本，同时低压氧化工艺所制备的二氧化硅膜具有较好的抗PID性能。

作为优选，步骤(2)中，反映准备包括以下步骤：