一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝，該工藝具體為多晶硅進爐→爐內升溫→多晶硅退火→抽真空→第一次調壓→第一次淀積→第二次調壓→第二次淀積→抽真空→清洗→抽真空→充氮→出舟。該工藝是將退火工藝與SiNx工藝合二為一，對于管式PECVD沉積技術可實現一次性實現退火與鍍膜的工藝。有效地節約了機臺的額外投入，防止了運輸過程中產生的二次污染，進而簡化工藝流程，減少了人力成本，同時節省了工藝的運行時間，可有效地消除了背面氣泡，提高了太陽能電池片的少子壽命。
【專利說明】
一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝
技術領域
[0001]本發明屬于太陽能行業領域，尤其涉及一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝。
【背景技術】
[0002]隨著太陽能行業的不斷發展，追求高效電池成為必然趨勢。為提高太陽能電池的光電轉化效率，目前的太陽能多晶硅電池，主要是通過在背面采用化學氣相沉積技術在背面形成一層氧化鋁及氮化硅作為背鈍化膜。目前，較成熟的適合量產的氧化鋁薄膜制備技術是等離子體化學氣相沉積法(PECVD)和原子層沉積法(ALD)。原子層沉積技術由于具有優異的沉積均勻性和一致性，沉積參數如厚度，結構的高度可控性，沉積溫度低等特點受到廣泛的關注。且開路電壓(VOC)相較于PECVD法具有明顯的優勢。然而，ALD法由于其工藝本身的特點(三甲基鋁(TMA)與H2O的反應)，經過背面氮化硅鍍膜后，背面會出現氣泡，產生氣泡的原因主要是是薄膜的沉積過程中吸附了水分，高溫中水分以氣態形式逸出；另外是薄膜內還有一些未反應完全的有機基團，高溫時有機基團發生分解，釋放出氣體。如若氣泡較多將會一定程度上影響電池的開路電壓，故ALD沉積的氧化鋁需要經過退火工藝，方可達到最佳鈍化效果。常規多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝是在擴散爐管內進行，約Ih的工藝時間，待工藝結束后，再進行SiNx鍍膜，過程中設計到卸舟，運輸，裝舟;額外引入了二次污染的可能性，且耗費人力、物力、及設備的投入，并且多晶硅背面鈍化膜氣泡仍不能被完全消除。另外，對于量產工藝而言，退火工藝的增加無疑增加了整體工藝時間，進而提高了生產成本。
【發明內容】
[0003]本發明公開了一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝，該工藝具體為多晶硅進爐—爐內升溫—多晶硅退火—抽真空—第一次調壓—第一次淀積—第二次調壓—第二次淀積—抽真空—清洗—抽真空—充氮—出舟;其具體的工藝參數范圍及其步驟如下所示:
[0004](I)多晶硅進爐——溫度為400-500 °C，氮氣流量為lOOO-lOOOOsccm，時間為140-500s ；
[0005](2)爐內升溫——溫度為400-500°C，氮氣流量為O?10sccm，時間為500_600s ；
[0006](3)多晶硅退火——溫度為400-500 V，通入氮氣流量為1000-8000sccm，時間為600-3200s；
[0007](4)抽真空——溫度為400-500 V，首次慢速抽壓使管內氣體被抽出，時間為150-550s，隨后再快速抽真空，時間為20-100S，保證真空狀態，真空度達到10—2?103Pa。
[0008](5)第一次調壓——溫度為400-500°C，氨氣流量為1000-6000sccm，調試內部設置的壓力為10—2?13Pa,時間為20-100S;
[0009](6)第一次淀積——溫度為400-500 °C，硅烷/氨氣流量比為1/4 一 1/7，進行管內的潤洗時間為10-1 OOs;再進行底層膜鍍膜，膜鍍時間為150-700S;
[0010](7)第二次調壓——溫度為400-500°C，氨氣流量為1000-6000sccm，調試內部設置的壓力為I?10Pa，時間為40-150S;
[0011](8)第二次淀積——溫度為400-500°C，硅烷/氨氣流量比為1/9 一 1/12，進行管內的潤洗功能時間為10-1 OOs;再進行頂層膜鍍膜，膜鍍時間約450-1 OOOs;
[0012](9)抽真空——溫度為400-500°C，進行抽管內，尾氣時間為20-100S;
[0013](10)充氣清洗——溫度為400-500°C，氮氣流量為5000-10000sccm，通入氮氣進行清洗爐管，清洗時間約10-300S;
[0014](11)抽真空——溫度為400-500°C，時間為20_60s，進行管內抽尾氣；
[0015](12)充氮——溫度為 400-500°C，氮氣流量為 5000-10000sccm，時間為 100-200s，
使爐管內氣壓與外界壓力達到平衡；
[0016](13)最后出舟——溫度為400-500 °C，時間為100-400s，最終將鍍膜片取出。
[0017]本發明公開了一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝，該工藝是將退火工藝與SiNx工藝合二為一，于管式PECVD上一次性實現退火與鍍膜的工藝流程。有效地節約了機臺的額外投入，防止了運輸過程中產生的二次污染，進而簡化工藝流程，減少了人力成本，同時節省了工藝的運行時間，可有效地消除了背面氣泡，提高了少子壽命。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]對多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝設置如下:
[0020]I)多晶硅進爐——溫度為400°C，氮氣流量為8000sccm，時間為200s;
[0021 ] 2)爐內升溫——溫度為4500C，氮氣流量為Osccm，時間為500s;
[0022]3)多晶硅退火——溫度為400°C，通入氮氣流量為8000sccm，時間為1000s;
[0023]4)抽真空——溫度為400°C，首次慢速抽壓使管內氣體被抽出，時間為200s，隨后再快速抽真空，時間為50s，保證真空狀態，真空度達到5 X 10—4Pa。
[0024]5)第一次調壓一一溫度為400°C，氨氣流量為6000SCCm，調試內部設置的壓力為1 一2Pa，時間為60s;
[0025]6)第一次淀積一一溫度為4500C，硅烷/氨氣流量比為1/7，進行管內的潤洗時間為60s;再進行底層膜鍍膜，膜鍍時間為150s;
[0026]7)第二次調壓一一溫度為450°C，氨氣流量為6000SCCm，調試內部設置的壓力為1Pa，時間為60s;
[0027]8)第二次淀積一一溫度為4600C，硅烷/氨氣流量比為I/10，進行管內的潤洗功能時間為50s;再進行頂層膜鍍膜，膜鍍時間為500s;
[0028]9)抽真空一一溫度為400°C，進行抽管內，尾氣時間為60s;
[0029]10)清洗一一溫度為400°C，氮氣流量為6000SCCm，通入氮氣進行清洗爐管，清洗時間為20s;
[0030]11)抽真空一一溫度為400 0C，時間為60s，進行管內抽尾氣；
[0031]12)充氮——溫度為400°C，氮氣流量為5000sccm，時間為150s，使爐管內氣壓與外界壓力達到平衡；
[0032]13)出舟——溫度為40(TC，時間為200s。
[0033]經過該工藝結束后，最終將多晶硅鍍膜片取出。通過掃面電子顯微鏡觀察后，太陽能多晶硅電池片背面的氣泡完全消除掉。
【主權項】
1.一種多晶硅背鈍化電池背面原子層沉積制備氧化鋁薄膜退火合成工藝，其特征在于工藝為多晶娃進爐4爐內升溫4多晶娃退火4抽真空4第一次調壓4第一次淀積4第二次調壓4第二次淀積4抽真空4清洗4抽真空4充氮4出舟。2.依據權利要求1所述的退火合成工藝，其特征在于具體的工藝參數范圍及其步驟如下所示: (1)多晶硅進爐——溫度為400-500°C，氮氣流量為lOOO-lOOOOsccm，時間為140-500S; (2)爐內升溫——溫度為400-5000C，氮氣流量為O?10sccm，時間為500_600s ； (3)多晶硅退火——溫度為400-5000C，通入氮氣流量為1000-8000sccm，時間為600-3200s； (4)開始抽真空——溫度為400-500°C，首次慢速抽壓使管內氣體被抽出，時間為150-550s，隨后再快速抽真空，時間為20-100S，保證真空狀態，真空度達到10—2?103Pa。 (5)第一次調壓——溫度為400-500°C，氨氣流量為1000-6000sccm，調試內部設置的壓力為10—2?13Pa,時間為20-100S; (6)第一次淀積——溫度為400-5000C，硅烷/氨氣流量比為1/4一1/7，進行管內的潤洗時間為1-1OOs;再進行底層膜鍍膜，膜鍍時間為150-700S; (7)第二次調壓——溫度為400-500°C，氨氣流量為1000-6000sccm，調試內部設置的壓力為I?10Pa，時間為40-150S; (8)第二次淀積溫度為400-500°C，娃燒/氨氣流量比為1/9一1/12，進行管內的潤洗功能時間為1-1OOs;再進行頂層膜鍍膜，膜鍍時間約450-1000S; (9)抽真空——溫度為400-5000C，進行抽管內，尾氣時間為20-100S; (10)充氣清洗——溫度為400-500°C，氮氣流量為5000-10000SCCm，通入氮氣進行清洗爐管，清洗時間約10-300S; (11)抽真空——溫度為400-5000C，時間為20-60s，進行管內抽尾氣； (12)充氮——溫度為400-500°C，氮氣流量為5000-10000sccm，時間為100-200s，使爐管內氣壓與外界壓力達到平衡； (13)最后出舟——溫度為400-500°C，時間為100-400S，最后將鍍膜太陽能電池片取出。
【文檔編號】H01L31/18GK105977342SQ201610525695
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】吳王平, 蔣金金, 丁建寧
【申請人】常州大學