[發明專利]提高單晶硅太陽能電池減反射膜質量的方法

有效

• 申請號: 200710063644.5
• 申請日: 2007-02-07
• 公開（公告）號: CN101241953A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 唐景庭;文超;周波;向小龍
• 申請（專利權）人: 北京中科信電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/318;C23C16/00;C23C16/50;C23C16/52;C23C16/34
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技術領域

本發明涉及一種在單晶硅太陽能電池表面沉積高質量SiN薄膜的方法。屬于太陽能應用領域

背景技術

目前單晶硅太陽能電池片減反射膜的制造是采用PECVD方法在單晶硅電池片襯底上沉積SiN薄膜。由于反應氣體在反應室各處的比例不同，使得薄膜在沉積過程出現不均勻的情況。而且單晶硅片也存在晶界、點缺陷(空位、填隙原子、金屬雜質、氧、氮及他們的復合物)對材料表面和體內缺陷的鈍化也是很重要。本發明解決了單晶硅太陽能電池片體鈍化的問題，提供了一種能生產出致密性好、均勻性好、附著性好的PECVD沉積SiN薄膜工藝。

發明內容

本發明解決了單晶硅太陽能電池片體鈍化的問題，提供了一種能生產出致密性好、均勻性好、附著性好的PECVD沉積SiN薄膜工藝。

本發明的技術方案如下：

1、清潔單晶硅片：將二次清洗工序流至PECVD工序的硅片清理干凈，保持硅片表面清潔無水漬。

2、體鈍化：鈍化工藝有多種方法，在這里我們采用熱氧化使硅懸掛鍵飽和的方法，使Si-SiO₂界面的復合速度大大下降，其鈍化效果取決于發射區的表面濃度、界面態密度和電子、空穴的浮獲截面。具體方法為將硅片放入PECVD真空室內，抽真空，并開始升溫至300℃～400℃，溫度達到后在反應室內通入適量NH₃氣體，開啟高頻電源放電5～10分鐘時間，目的是為了加速鈍化速度，使鈍化效果更加明顯。該工藝可應用于規模化生產中。應用此方法可使表面復合速度小于20cm/s。

3、沉積：體鈍化后，在反應室內通入一定比例的SiH₄和NH₃氣體，保持1～2分鐘時間，讓氣體在反應室內各處保持一致，然后開啟高頻電源放電2分鐘后，停止高頻放電，切斷氣體通入，將反應室內殘余氣體抽干凈。

本方案通過工藝參數的調整解決了PECVD沉積SiN薄膜的厚度和均勻性問題，使SiN薄膜能夠很好的附著在硅片上。采用較低溫度下沉積和調整真空室放電氣壓、反應氣體比例、高頻電源功率等參數，并在完成薄膜沉積前進行體鈍化，使硅基體懸掛鍵飽和，從而讓制作的薄膜具有應力小，附著性好、沉積效率高的優點。本發明制作的SiN薄膜，厚度可以達到600埃～667埃的厚度。

具體實施方案：

清潔單晶硅片：將二次清洗工序流至PECVD工序的硅片用氮氣吹干凈，保證表面干凈無水漬。

體鈍化：將清潔后的硅片插入石墨舟后，放入PECVD設備真空室內，抽真空，并開始升溫至400℃，當反應室真空達到15Pa、溫度達到400℃后，在反應室內通入流量3500ml/min?NH₃氣體，使反應室真空保持在200Pa左右，將高頻電源功率設置為1400w并開啟，讓硅片在反應室放電5分鐘時間后關閉高頻電源，切斷NH3氣體。

沉積：體鈍化后，在反應室內通入流量245ml/min的SiH₄氣體和2800ml/min的NH₃氣體，并使反應室真空保持在265Pa左右1～2分鐘時間，目的是讓氣體在反應室內各處保持一致，然后將高頻電源設置為1500w并開啟，讓硅片在反應室放電2分鐘后，停止高頻放電，切斷氣體通入，將反應室內殘余氣體抽干凈，再充入氮氣后抽空，反復3次后，便可將硅片從反應室取出，沉積步驟完成。

其中，氣體流量比例、沉積時間、高頻電源功率、反應室溫度、反應室壓力均為重要參數，必須很好配合使用，才能制備最優的SiN減反射膜。

使用過程：在單晶硅片上沉積600埃～667埃厚度的SiN薄膜后，再經過絲網印刷、燒結等工藝環節，便可制備出反射率＜1％的太陽能電池片。

根據本發明制作的200～300微米厚度的單晶硅太陽能電池片，減反射SiN薄膜厚度能控制在600埃～667埃之間，折射率為1.9左右，反射率＜1％，配合各道工序工藝，最高轉換效率能達到17％，平均轉化效率能達到16.1％。