一種晶硅電池多層鈍化膜及其制造方法與流程

本發明涉及太陽能電池的技術領域，特別是涉及一種晶硅電池多層鈍化膜及其制造方法。

背景技術：

目前，在太陽能電池大規模生產中常采用在硅片表面沉積減反射膜的方式增加光的利用率，提升電池轉換效率。常見的薄膜主要有氮化硅SiNx和氧化硅SiOx，兩種薄膜具有不同的特性和制備方法。氮化硅SiNx薄膜多采用PECVD沉積的方式進行制備，具有減反射性能和體鈍化效果好、沉積溫度低，產能高等特點，但氮化硅膜與硅基體結合界面態高和消光特性也限制了電池轉化效率的進一步提升。相比較于SiNx，氧化硅SiOx薄膜具有更低的界面態、更低的折射率，可以提供良好的表面鈍化效果，但其制備方法多采用高溫熱氧化方法進行生長，對硅片損傷較大，且流程復雜成本較高，不利于大規模生產。

另外，常規電池片的抗PID特性通過增加SiNx薄膜的折射率來提高，此方法會帶來一定程度的效率損失，而在底層沉積SiOx薄膜，在提高抗PID特性的同時不會導致效率降低。

技術實現要素：

發明目的：本發明的目的是提供一種晶硅電池多層鈍化膜及其制備方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供了一種晶硅電池多層鈍化膜，包括第一氧化硅膜、氮化硅膜、第二氧化硅膜以及氮氧化硅膜；氮化硅膜沉積在第一氧化硅膜上；第二氧化硅膜沉積在氮化硅膜上，氮氧化硅膜沉積在第二氧化硅膜上；第一氧化硅膜厚度為5-9nm，氮化硅膜厚度為60-90nm，第二氧化硅膜的厚度為10-20nm，氮氧化硅膜的厚,度為15-30nm。

工作原理：本發明晶硅電池多層鈍化膜通過鈍化和減反射兩方面來提高電池效率。鈍化是減少硅片表面和內部的缺陷，用以減少附加能級的引入，減少少子復合，提高少子壽命，提高電池效率；減反射是通過薄膜的干涉原理來降低光的反射，可以使硅片吸收更多的光，更多的光將會產生更多的光生載流子，提高電池效率。

作為優選，第一氧化硅膜厚度為6-8nm，氮化硅膜的厚度為70-80nm，第二氧化硅膜的厚度為12-18nm，氮氧化硅膜的厚度為20-25nm。

作為優選，第一氧化硅膜的折射率為1.2-1.5，氮化硅膜的折射率為2.0-2.2，第二氧化硅膜的折射率為1.2-1.5，氮氧化硅膜的折射率為1.7-1.8。

上述晶硅電池多層鈍化膜的制備方法，包括順序相接的如下步驟：

A、采用熱氧化法或PECVD法制作第一氧化硅膜；

B、使用PECVD法在第一層氧化硅膜上制作氮化硅膜；

C、使用PECVD法在氮化硅膜上制作第二氧化硅膜；

D、使用PECVD法在第二氧化硅膜上制作氮氧化硅膜，以完成晶硅電池多層鈍化膜的制作。

作為優選，步驟A中，第一氧化硅膜使用PECVD法制作，工藝條件為：溫度350-380℃，笑氣流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，壓力2-2.5Torr，射頻功率5-7kW，持續時間5-12s。

作為優選，步驟B中，氮化硅膜的工藝條件為：溫度420-550℃，氮氣流量20-35L/min，氨氣流量0.6-1.2L/min，硅烷流量2.5-4L/min，壓力2-2.5Torr，射頻功率8-10kW，持續時間35-55s。

作為優選，步驟C中，第二氧化硅膜的工藝條件為：溫度350-380℃，笑氣流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，壓力2-2.5Torr，射頻功率5-7kW，持續時間20-40s。

作為優選，步驟D中，氮氧化硅膜的工藝條件為：溫度400-480℃，氮氣流量18-35L/min，笑氣流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，壓力2-2.5Torr，射頻功率5-7kW，持續時間20-40s。

有益效果：本發明晶硅電池多層鈍化膜中第一層氧化硅膜代替傳統的高折射率氮化硅膜，其一氧化硅薄膜可有效減少硅片表面態密度，提升短波響應，降低表面復合速率；其二氧化硅薄膜的相對介電常數更低，絕緣性能佳，抗PID效果好；其三氧化硅薄膜折射率更低，光透性更好。本發明中第二層氮化硅膜富含固定正電荷和氫元素，可以提供有效的場鈍化和體鈍化。本發明中第三層氧化硅膜，其一光透性好，其二與第二層氮化硅膜疊加，由于其折射率遠低于第二層氮化硅膜，故光線發生全反射的概率將有很大提高，即有更多的光線進入硅片內，可以產生更多的載流子，提高電池效率。

附圖說明

圖1是本發明的晶硅電池多層鈍化膜結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。

如圖1所示的一種晶硅電池多層鈍化膜，所述晶硅電池多層鈍化膜形成在P型晶硅電池1上，其包括第一氧化硅膜2、氮化硅膜3、第二氧化硅膜4以及氮氧化硅膜5；氮化硅3膜沉積在第一氧化硅膜2上；第二氧化硅膜4沉積在氮化硅膜3上，氮氧化硅膜5沉積在第二氧化硅膜4上；第一氧化硅膜2厚度為5-9nm，氮化硅膜3厚度為60-90nm，第二氧化硅膜4的厚度為10-20nm，氮氧化硅膜5的厚度為15-30nm。其中，作為優選，第一氧化硅膜2厚度為6-8nm，氮化硅膜3的厚度為70-80nm，第二氧化硅膜4的厚度為12-18nm，氮氧化硅膜5的厚度為20-25nm，第一氧化硅膜2的折射率為1.2-1.5，氮化硅膜3的折射率為2.0-2.2，第二氧化硅膜4的折射率為1.2-1.5，氮氧化硅膜5的折射率為1.7-1.8。

其制作方法如下：將P型晶硅電池1依次經過下述常規工序：一次清洗、擴散和二次清洗，使用PECVD法制作第一層氧化硅膜，工藝條件為：第一氧化硅膜使用PECVD法制作，工藝條件為：溫度350-380℃，笑氣流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，壓力2-2.5Torr，射頻功率5-7kW，持續時間5-12s，得到厚度為6-8nm，折射率為1.2-1.5的第一氧化硅膜2；然后使用PECVD法在第一氧化硅膜2上制作第二層氮化硅膜3，工藝條件為：溫度420-550℃，氮氣流量20-35L/min，氨氣流量0.6-1.2L/min，硅烷流量2.5-4L/min，壓力2-2.5Torr，射頻功率8-10kW，持續時間35-55s，得到為70-80nm，折射率為2.0-2.2的氮化硅膜3，再使用PECVD法在氮化硅膜3制作第三層第二氧化硅膜4，工藝條件為：溫度350-380℃，笑氣流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，壓力2-2.5Torr，射頻功率5-7kW，持續時間20-40s，得到厚度為12-18nm，折射率為1.2-1.5的第二氧化硅膜4，再使用PECVD法在第二氧化硅膜4制作第四層氮氧化硅膜4，工藝條件為：溫度400-480℃，氮氣流量18-35L/min，笑氣流量3-7L/min，硅烷流量2-4L/min，壓力2-2.5Torr，射頻功率5-7kW，持續時間20-40s，得到厚度為20-25nm，折射率為1.7-1.8的氮氧化硅膜4。

本發明晶硅電池多層鈍化膜中第一層氧化硅膜代替傳統的高折射率氮化硅膜，其一氧化硅薄膜可有效減少硅片表面態密度，提升短波響應，降低表面復合速率；其二氧化硅薄膜的相對介電常數更低，絕緣性能佳，抗PID效果好；其三氧化硅薄膜折射率更低，光透性更好。本發明中第二層氮化硅膜富含固定正電荷和氫元素，可以提供有效的場鈍化和體鈍化。本發明中第三層氧化硅膜，其一光透性好，其二與第二層氮化硅膜疊加，由于其折射率遠低于第二層氮化硅膜，故光線發生全反射的概率將有很大提高，即有更多的光線進入硅片內，可以產生更多的載流子，提高電池效率。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。