[發明專利]一種晶硅表面鍍膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201110209162.2
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102260857A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 何晨旭;楊雷;凌振江;殷海亭;王冬松;王步峰
• 申請（專利權）人: 潤峰電力有限公司
• 主分類號: C23C16/24
• 分類號: C23C16/24;C23C16/34;H01L31/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術領域：

本發明涉及晶硅表面鍍膜及其制備方法。

背景技術：

目前，在晶硅電池的生產過程中，人們為了降低工業生產成本，不斷的降低硅片厚度和提高擴散方阻，表面復合速率對晶硅電池的性能影響越來越大，從而導致電池本身對表面鈍化的要求越來越高。通過在晶硅表面沉積或生長適當的薄膜鈍化層，可以降低其表面態密度，減少表面復合速率。

生長薄膜的技術有很多。其中，等離子增強化學氣相沉積技術(Plasma?Enhanced?Chemical?Vapour?Deposition，簡稱PECVD)具有沉積溫度低、沉積速度速度快、薄膜致密性好、工藝重復性好等優點，被廣泛地應用于晶硅電池氮化硅膜的工業生產中。雖然工業上用這種方法制備的氮化硅薄膜具有較好的鈍化效果，但由于氮化硅薄膜的結構不能和硅基底進行良好的匹配，導致其表面鈍化效果受到限制。所以需要一種新的鈍化膜來和硅片基底進行匹配，以達到最佳的鈍化效果。

另一方面，晶硅電池工業生產中的氮化硅減反射膜，其折射率和膜厚一般為2.05和75nm，對615nm處波長的光減反射效果最佳。但是這種減反射膜對于電池依然有2.12mA/cm²的反射損失，而且其后的電池顏色嚴重受限于薄膜的厚度，一旦膜厚沒有控制好，就容易產生大量色差片。所以需要設計一種新的減反射膜來減少光學損失并且減少色差帶來的損失。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種晶硅表面鍍膜及其制備方法，該種鍍膜能減少表面復合，減少反射效果，從而有效地提高晶硅電池轉換效率，增大電池輸出功率。

本發明采取的技術方案為：

一種晶硅表面鍍膜，包括晶硅表面的第一層非晶硅層，非晶硅層上面的第二層氮化硅層和氮化硅層上面的第三層氮氧化硅層。

第一層非晶硅層膜厚為5～30nm，第二層氮化硅層膜厚為20～100nm，第三層氮氧化硅層膜厚為5～100nm。

上述晶硅表面鍍膜的制備方法，步驟如下：

(1)將單晶或多晶硅片進行表面處理；

(2)在硅片受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜，先用硅烷和氫氣的混合氣體或者硅烷和氮氣的混合氣體為氣相，硅烷和氫氣(或氮氣)體積流量比為1∶1～10，鍍膜沉積溫度為200℃～500℃，沉積腔壓力為500～3000mTorr，沉積時間為30～400s；

(3)通入硅烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調整硅烷和氨氣的體積流量比為1∶4～15，鍍膜沉積溫度為300～600℃，沉積腔壓力為1000～2000mTorr，在第一層非晶硅薄膜的表面上沉積出第二層氮化硅薄膜，沉積時間為200～1000s；

(4)通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調整硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1∶1～15，鍍膜沉積溫度為200～600℃，沉積腔壓力為1000～3000mTorr，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜，沉積時間為50～1000s。

所述的晶硅表面鍍膜的制備方法，優選步驟如下：

(1)將單晶或多晶硅片進行表面處理；

(2)在硅片受光面進行等離子增強化學氣相沉積鍍膜，先用硅烷和氫氣的混合氣體或者硅烷和氮氣的混合氣體為氣相，硅烷與氫氣或者硅烷與氮氣的體積流量比為1∶2～8，鍍膜沉積溫度為250℃～350℃，沉積腔壓力為1500～2000mTorr，沉積時間為100～300s；

(3)通入硅烷和氨氣的混合氣體作為氣相，調整硅烷和氨氣的體積流量比為1∶4～15，鍍膜沉積溫度為400～500℃，沉積腔壓力為1000～2000mTorr，在第一層非晶硅薄膜的表面上沉積出第二層氮化硅薄膜，沉積時間為300～700s；

(4)通入硅烷和一氧化二氮的混合氣體為氣相，調整硅烷和一氧化二氮的體積流量比為1∶5～15，鍍膜沉積溫度為300～500℃，沉積腔壓力為1000～2000mTorr，在第二層氮化硅的表面沉積出最后一層氮氧化硅薄膜，沉積時間為100～700s。

本發明采用單晶硅或多晶硅片作為薄膜沉積基底。通過沉積第一層非晶硅薄膜來鈍化晶硅表面，減少表面復合。第一層非晶硅薄膜折射率為3.0～4.4，膜厚為5～30nm。再通過沉積第二層氮化硅薄膜來減少光學反射損失。第二層氮化硅薄膜的折射率為1.9～2.4，膜厚為20～100nm。最后通過沉積第三層氮化硅薄膜來增強減反射效果。第三層氮氧化硅薄膜的折射率為1.4～2.0，膜厚為5～100nm。

本發明鍍膜能減少表面復合，減少光學反射損失，減少鍍膜色差。