本發(fā)明屬于晶硅太陽(yáng)能電池器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝。

背景技術(shù)：

目前，光伏業(yè)內(nèi)多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率約為18.3%，單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率約為19.5%。理論上，多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到20.4%，單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到29%。晶硅電池轉(zhuǎn)換效率仍有很大的提升空間。

現(xiàn)有的工業(yè)上晶硅太陽(yáng)電池，通常采用絲網(wǎng)印刷的方式制備太陽(yáng)電池的背面鋁背場(chǎng)對(duì)硅片的背表面進(jìn)行鈍化。鋁背場(chǎng)對(duì)硅片背表面的鈍化主要是場(chǎng)鈍化，鈍化的效果較差，硅片的少子壽命較低，這限制了晶硅電池轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。采用PECVD設(shè)備在硅片的背表面沉積氧化鋁/氮化硅疊層鈍化膜，能有效的提高硅片的少子壽命，從而提高電池的轉(zhuǎn)換效率。但是目前采用PECVD設(shè)備沉積氧化鋁薄膜還處于試驗(yàn)探索階段，普遍存在鍍膜重復(fù)性較差，批間均勻性偏差大的缺點(diǎn)，從而限制了硅片少子壽命的進(jìn)一步提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可制備均勻和高質(zhì)量的氧化鋁鈍化膜、提高硅片鈍化效果和提高少子壽命的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

1. 一種晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，包括以下步驟：

（1）將反應(yīng)腔體抽真空至0.3mbar以下，然后加熱反應(yīng)腔體； （2）將保護(hù)氣體和工藝氣體通入反應(yīng)腔體內(nèi)，并將至少一對(duì)微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波導(dǎo)入反應(yīng)腔體，工藝氣體吸收微波能量后產(chǎn)生等離子體，等離子體被反應(yīng)腔體內(nèi)部的磁場(chǎng)加速后形成等離子體場(chǎng)；每對(duì)微波發(fā)生器中，左微波發(fā)生器的峰值功率為1500W～2500W，一個(gè)脈沖周期中，脈沖打開(kāi)時(shí)間為4ms～8ms，脈沖關(guān)閉時(shí)間為15ms～20ms，頻率為40Hz～50Hz，平均功率為400W～800W；右微波發(fā)生器的峰值功率為1500W～2500W，脈沖打開(kāi)時(shí)間為4ms～8ms，脈沖關(guān)閉時(shí)間為15ms～20ms，頻率為40Hz～50Hz，平均功率為400W～800W；

（3）將晶硅片以設(shè)定傳送速率經(jīng)過(guò)反應(yīng)腔體的等離子體場(chǎng)區(qū)，等離子體打在晶硅片，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化鋁鈍化膜。

上述的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，優(yōu)選地，所述步驟（2）中，所述工藝氣體為氬氣、N₂O和氣態(tài)三甲基鋁。

上述的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，優(yōu)選地，所述步驟（2）中，當(dāng)僅使用一對(duì)微波發(fā)生器時(shí)，氬氣的流量為600sccm～1000sccm，N₂O的流量為800sccm～1200sccm，氣態(tài)三甲基鋁的流量為50sccm～450sccm。

上述的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，優(yōu)選地，所述步驟（2）中，微波發(fā)生器為多對(duì)時(shí)，其中一對(duì)微波發(fā)生器的工藝氣體流量為：氬氣的流量為600sccm～1000sccm，N₂O的流量為800sccm～1200sccm，氣態(tài)三甲基鋁的流量為50sccm～450sccm；其他每對(duì)微波發(fā)生器的工藝氣體流量為：氬氣的流量為0sccm～500sccm，N₂O的流量為0sccm～1500sccm，氣態(tài)三甲基鋁的流量為0sccm～450sccm。

上述的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，優(yōu)選地，所述步驟（1）中，所述加熱溫度為300℃～400℃。

上述的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，優(yōu)選地，所述設(shè)定傳送速率為75cm/min～250cm/min。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，用微波發(fā)生器產(chǎn)生微波，通過(guò)導(dǎo)波管，將微波導(dǎo)入腔體內(nèi)部。微波能量被工藝氣體所吸收，產(chǎn)生等離子體。腔體內(nèi)部采用磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)加速等離子體，使得在硅片載板的水平面上產(chǎn)生均勻的等離子體場(chǎng)。等離子體打在硅片表面上進(jìn)行沉積，最終形成均勻的氧化鋁薄膜。通過(guò)調(diào)節(jié)左右微波發(fā)生器的峰值功率、占空比（脈沖打開(kāi)時(shí)間/（脈沖打開(kāi)時(shí)間+脈沖關(guān)閉時(shí)間），來(lái)調(diào)節(jié)氧化鋁薄膜的均勻性，最終可得到均勻性為2.8%（片內(nèi)）、4.5%（片間）、3.2%（批間）的氧化鋁薄膜。沉積完氧化鋁薄膜后的p型單晶硅片，少子壽命可達(dá)到平均250μs，遠(yuǎn)高于常規(guī)的鋁背場(chǎng)電池的少子壽命（60μs）；相比同樣采用PECVD設(shè)備沉積氧化鋁薄膜（片間均勻性>6%，少子壽命150μs），片間均勻性更高，太陽(yáng)電池少子壽命也相對(duì)更高。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明沉積氧化鋁薄膜時(shí)的PECVD反應(yīng)腔體示意圖。

圖2 為本發(fā)明實(shí)施例1中左/右微波發(fā)生器所發(fā)出的脈沖波形圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：

一種本發(fā)明的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，PECVD設(shè)備為梅耶博格公司生產(chǎn)的Maia2.1設(shè)備，如圖1所示，包括以下步驟：

（1）將反應(yīng)腔體抽真空至0.3mbar以下，然后將反應(yīng)腔體加熱至350℃，使得反應(yīng)腔體內(nèi)部溫度均勻；

（2）將工藝氣體（氬氣、笑氣和氣態(tài)三甲基鋁）持續(xù)通入反應(yīng)腔體內(nèi)，其中，氬氣的流量為450sccm，笑氣（N₂O）的流量為800sccm，氣態(tài)三甲基鋁（TMA）的流量為120sccm。并將一對(duì)微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波通過(guò)導(dǎo)波管導(dǎo)入反應(yīng)腔體，調(diào)節(jié)微波參數(shù)，左微波發(fā)生器和右微波發(fā)生器的設(shè)定相同，如圖2所示，一個(gè)脈沖周期中，峰值功率設(shè)定為2400W，脈沖打開(kāi)時(shí)間為5ms，脈沖關(guān)閉時(shí)間為16ms，平均功率為571W。工藝氣體吸收微波能量后產(chǎn)生等離子體，等離子體被反應(yīng)腔體內(nèi)部的磁場(chǎng)加速后形成均勻等離子體場(chǎng)；

（4）將裝載化學(xué)拋光的p型硅片的載板置于傳送輪上，通過(guò)傳送輪將載板以150cm/min的速率傳送到均勻等離子體場(chǎng)區(qū)，等離子體打在晶硅太陽(yáng)電池片，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化鋁鈍化膜。

采用該方法在化學(xué)拋光的p型硅片上制成的氧化鋁薄膜，厚度達(dá)到22nm～25nm，均勻性達(dá)到3.2%（片內(nèi)）、4.8%（片間）、3.8%（批間），在經(jīng)過(guò)燒結(jié)工藝后，平均少子壽命達(dá)到180μs。和常規(guī)的鋁背場(chǎng)電池（少子壽命60μs）相比，少子壽命提高了120μs；相比同樣采用PECVD設(shè)備沉積氧化鋁薄膜（片間均勻性>6%，少子壽命150μs），片間均勻性更高，少子壽命提高了30μs。

實(shí)施例2：

一種本發(fā)明的晶硅太陽(yáng)電池氧化鋁鈍化膜的PECVD沉積工藝，PECVD設(shè)備為梅耶博格的Maia2.1設(shè)備，包括以下步驟：

（1）將反應(yīng)腔體抽真空至0.3mbar以下，然后將反應(yīng)腔體加熱至400℃，使得反應(yīng)腔體內(nèi)部溫度均勻；

（2）將工藝氣體（氬氣、笑氣和氣態(tài)三甲基鋁）持續(xù)通入反應(yīng)腔體內(nèi)，其中，第一對(duì)微波發(fā)生器的工藝氣體流量為：氬氣的流量400sccm，笑氣的流量800sccm，氣態(tài)氣態(tài)三甲基鋁（TMA）的流量100sccm。第二對(duì)微波發(fā)生器的工藝氣體流量為：氬氣流量0sccm，笑氣的流量600sccm，氣態(tài)三甲基鋁的流量0sccm。并將兩對(duì)微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波通過(guò)導(dǎo)波管導(dǎo)入反應(yīng)腔體，調(diào)節(jié)微波參數(shù)，第一對(duì)微波發(fā)生器，左微波發(fā)生器的峰值功率設(shè)定為2200W，脈沖打開(kāi)時(shí)間為5ms，脈沖關(guān)閉時(shí)間為17ms，平均功率為500W。右微波發(fā)生器的峰值功率設(shè)定為2200W，脈沖打開(kāi)時(shí)間為5ms，脈沖關(guān)閉時(shí)間為18ms，平均功率為478W。第二對(duì)微波發(fā)生器，左微波發(fā)生器的峰值功率設(shè)定為2200W，脈沖打開(kāi)時(shí)間為5ms，脈沖關(guān)閉時(shí)間為18ms，平均功率為478W。右微波發(fā)生器的峰值功率設(shè)定為2200W，脈沖打開(kāi)時(shí)間為5ms，脈沖關(guān)閉時(shí)間為17ms，平均功率為500W。工藝氣體吸收微波能量后產(chǎn)生等離子體，等離子體被反應(yīng)腔體內(nèi)部的磁場(chǎng)加速后形成均勻等離子體場(chǎng)；

（4）將裝載化學(xué)拋光的p型硅片的載板置于傳送輪上，通過(guò)傳送輪將載板以140cm/min的速率傳送到均勻等離子體場(chǎng)區(qū)，等離子體打在晶硅太陽(yáng)電池片，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化鋁鈍化膜。

在該實(shí)例中，通過(guò)對(duì)不同的微波發(fā)生器，設(shè)定不同的工藝氣體流量、微波發(fā)生器參數(shù)，使得硅片的少子壽命得到了大幅度的提高。采用該方法在化學(xué)拋光的p型硅片上制成的氧化鋁薄膜，厚度達(dá)到18nm～23nm，均勻性達(dá)到3.5%（片內(nèi)）、5.0%（片間）、4.1%（批間），在經(jīng)過(guò)燒結(jié)工藝后，平均少子壽命達(dá)到250μs。和常規(guī)的鋁背場(chǎng)電池（少子壽命60μs）相比少子壽命提高了190μs；相比同樣采用PECVD設(shè)備沉積氧化鋁薄膜（片間均勻性>6%，少子壽命150μs），片間均勻性更高，少子壽命提高了100μs。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。