[发明专利]一种制备Topcon太阳能电池的设备及其工艺

说明书

本发明公开了一种制备Topcon太阳能电池的设备及其工艺，该种制备Topcon太阳能电池的设备及其工艺包括依次连接的载入腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和载出腔，相邻两腔体通过阀门连接，载有硅片的托盘在传输滚轮上传输，所述载入腔可以采用红外灯管对托盘和硅片进行预加热或在载入腔后增设预热腔，所述第一工艺腔采用空间ALD镀膜方式实现SiO2膜层的制备；所述第二工艺腔采用PVD镀膜方式或采用低损伤PVD镀膜方式与直接式PVD镀膜方式相结合的方式来制备Topcon太阳能电池的掺杂非晶/微晶硅膜层。通过上述方式，本发明保证了超薄SiO2膜层对膜层品质和均匀性的要求，避免了绕镀问题，减少了对SiO2层的离子损伤。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种制备Topcon太阳能电池的设备及其工艺。

背景技术

传统化石能源的大规模使用对环境造成了严重的破坏，也逐渐面临使用枯竭的问题，因此对太阳能等新能源的利用已成为人类发展的重要选择，随着平价上网的逐步实现，太阳能电池行业近几年发展迅速，目前PERC太阳能电池由于其高转换效率及低制造成本占据太阳能电池大部分市场，但其转换效率的提升也几乎到了瓶颈期，且成本下降空间也较狭窄，而Topcon太阳能电池被认为是下一代具有更高转换效率的太阳能电池技术路线，Topcon太阳能电池可以将产业化太阳能电池转换效率提升1-1.5％左右。

目前用于制备Topcon太阳能电池的隧穿二氧化硅薄膜及掺杂非晶/微晶硅薄膜的设备一般都为低压力化学气相沉积LPCVD镀膜设备(以下简称LPCVD镀膜设备)、静态板式等离子体增强化学气相沉积PECVD镀膜设备(以下简称PECVD镀膜设备)、管式PEALDPECVD镀膜设备、板式物理气相沉积(PVD)镀膜设备(以下简称板式PVD镀膜设备)。

采用LPCVD镀膜设备需要很高的工艺温度，一般为500-900℃，容易对硅片本身造成损伤，高的工艺温度也增加了设备的寿命损耗，增加电能能耗，而且LPCVD镀膜速率很慢，设备产能低，同时也有很严重的绕镀问题，且不容易实现在线原位掺杂。

采用管式PECVD镀膜设备制备掺杂非晶/微晶硅薄膜时，由于管式PECVD镀膜设备一般都采用频率较低的电源，一般为40KHz-250kHz，低频电源镀膜时，容易产生较重的离子损伤，降低了膜层的钝化效果。

采用管式PECVD或管式PEALD镀膜制备隧穿SiO2层后再去镀掺杂非晶硅层时，石墨舟要传出管式腔体，离开真空环境再进入掺杂非晶硅镀膜腔，这样硅片上制备的SiO2薄膜容易受到空气中水气或氧气的影响，影响膜层性能，且频繁抽真空破真空也会影响节拍时间，增加设备成本，管式设备一般硅片为竖直放置，镀膜后硅片上会留有卡点印，且背面还是会出现一些绕镀问题。

采用板式PECVD镀膜设备制备超薄的二氧化硅膜层质量不够优异，且等离子体镀膜过程中伴有离子损伤，这些都影响了二氧化硅的钝化性能，采用板式PECVD镀膜设备制备掺杂非晶/微晶硅薄膜时，由于膜层较厚，一般为100-200nm，需要较大的镀膜腔体以提高产能，镀膜的均匀性不容易实现，腔体内很容易形成粉尘，需要频繁的进行对腔体清洗，影响节拍时间，增加成本。

采用板式PVD镀膜设备制备掺杂非晶硅层时，由于PVD镀膜对很薄的SiO2层离子损伤很严重，严重影响了SiO2的钝化性能。

基于以上缺陷和不足，有必要对现有的技术予以改进，设计出一种制备Topcon太阳能电池的设备及其工艺。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种制备Topcon太阳能电池的设备及其工艺，保证了超薄SiO2膜层对膜层品质和均匀性的要求又满足了制备掺杂非晶硅层时对镀膜速率和均匀性的要求，避免了绕镀问题，减少了对SiO2层的离子损伤。