[發(fā)明專利]氮化硅膜沉積設(shè)備和沉積方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210327690.2
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102817011A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 解占壹;劉海金;劉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 英利能源（中國）有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/34;H01L31/18
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;余剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氮化硅膜沉積設(shè)備和沉積方法。

背景技術(shù)

在多晶硅太陽能電池的生產(chǎn)過程中，需要對擴散后的硅片表面沉積一層減反射膜以減少太陽光在硅片表面發(fā)生的反射。氮化硅薄膜具有高的化學(xué)穩(wěn)定性、高電阻率、絕緣性好、硬度高、光學(xué)性能良好等特性，在太陽能電池上得到廣泛的應(yīng)用。作為減反射膜，氮化硅薄膜具有良好的光學(xué)性能，其折射率在2.0左右，比傳統(tǒng)的二氧化硅減反射膜具有更好的減反射效果；同時，氮化硅薄膜還具有良好的鈍化效果，對質(zhì)量較差的硅片能起到表面和體內(nèi)的鈍化作用，這里的鈍化是指使一些原子或分子與硅片表面缺陷處的不飽和化學(xué)鍵相結(jié)合，降低少數(shù)載流子在該缺陷處的復(fù)合幾率。

現(xiàn)有技術(shù)中，用板式PECVD(等離子增強化學(xué)氣相沉積)在太陽能電池表面沉積氮化硅膜的方法有很多，包括形成單層膜或多層膜。當形成多層膜時，工藝流程是在一個反應(yīng)腔內(nèi)，按照裝載、加熱、沉積、冷卻、卸載的流程重復(fù)多次，從而完成多層氮化硅膜的沉積。這樣的工藝流程存在下列缺點：

1)流程重復(fù)，耗時較長，不適合大規(guī)模生產(chǎn)；

2)在一個反應(yīng)腔內(nèi)多層膜的沉積工藝相同，不能達到很好的減反射效果，如果在不同膜層沉積之間更換或改變工藝，則會使多層膜對應(yīng)的工藝氣體相互干擾，而且生產(chǎn)頻繁中斷，不太現(xiàn)實；

3)在不同膜層沉積之間，太陽能電池的硅片與外部空氣有接觸，會將空氣中的雜質(zhì)帶入到太陽能電池中，影響太陽能電池的電性能。

針對現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池表面沉積氮化硅膜的工藝穩(wěn)定性和可控性較差的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種氮化硅膜沉積設(shè)備和沉積方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池表面沉積氮化硅膜的工藝穩(wěn)定性和可控性較差的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種氮化硅膜沉積設(shè)備，包括兩個或兩個以上的反應(yīng)腔，以及連接在反應(yīng)腔之間的緩沖腔，反應(yīng)腔與緩沖腔之間形成真空連接。

進一步地，反應(yīng)腔通過管道與真空泵相連接。

進一步地，反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置有壓力計。

進一步地，反應(yīng)腔與緩沖腔之間安裝有連接法蘭，連接法蘭上設(shè)置有密封圈。

進一步地，氮化硅膜沉積設(shè)備還包括用于在反應(yīng)腔和緩沖腔內(nèi)傳輸硅片基體的載體，該載體為石墨舟，石墨舟設(shè)有滾輪，并通過傳動軸與電機驅(qū)動連接。

進一步地，沉積設(shè)備的上游端設(shè)置有加熱腔，沉積設(shè)備的下游端設(shè)置有冷卻腔。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種氮化硅膜沉積方法，包括以下步驟：將硅片基體送入上述的氮化硅膜沉積設(shè)備，使得硅片基體連續(xù)通過反應(yīng)腔以及反應(yīng)腔之間的緩沖腔，在硅片基體上沉積多層氮化硅膜。

進一步地，在反應(yīng)腔內(nèi)采用PECVD法沉積生成氮化硅膜。

進一步地，反應(yīng)腔包括第一反應(yīng)腔和第二反應(yīng)腔，在第一反應(yīng)腔內(nèi)氨氣和硅烷的體積比為1∶1～1.5∶1。

進一步地，在第一反應(yīng)腔內(nèi)氣體總量為800～1000sccm，微波功率為3500～4500W，溫度為350～400℃，壓強為0.28～0.3mbar，硅片傳輸速度為175～185cm/min。

進一步地，在第二反應(yīng)腔內(nèi)氨氣和硅烷的體積比為3∶1～3.5∶1，氣體總量為2000～2500sccm，微波功率為4200～5200W，溫度為350～400℃，壓強為0.28～0.3mbar，硅片傳輸速度為175～185cm/min。

應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的氮化硅膜沉積設(shè)備和沉積方法，在多個反應(yīng)腔內(nèi)分步生成多層厚度和折射率不同的氮化硅膜，能夠在保證鈍化效果的前提下進一步降低硅片表面光反射率；多個反應(yīng)腔互不干擾，能夠保證沉積過程穩(wěn)定運行；多個反應(yīng)腔之間采用緩沖腔連接，能夠保證整個沉積過程在真空條件下進行，從而避免了與外部空氣接觸引入雜質(zhì)。本發(fā)明提供的氮化硅膜的沉積設(shè)備和沉積方法，工藝穩(wěn)定性、可控性良好，制備得到的多層氮化硅膜不僅可以有效地減少硅片基底表面的界面態(tài)缺陷密度，降低光生載流子在硅片基底表面復(fù)合的幾率，保證鈍化效果，而且能降低表面光反射率，增加對太陽光的吸收，提高太陽能電池的短路電流，從而提升太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，適宜廣泛應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)中。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的氮化硅膜沉積設(shè)備的工藝流程示意圖。

具體實施方式