[發(fā)明專利]一種PERC電池、其AlOx鍍膜工藝、多層AlOx背鈍化結(jié)構(gòu)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110345985.1
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113097341A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃智;張林;張鵬;楊東;徐濤;翟緒錦;謝泰宏;蕭圣義
• 申請（專利權(quán)）人: 通威太陽能（安徽）有限公司;通威太陽能（金堂）有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/02;H01L21/324;H01L31/0216
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 平靜;王澤洋

本發(fā)明公開了一種PERC電池、其AlOx鍍膜工藝、多層AlOx背鈍化結(jié)構(gòu)及方法，屬于PERC電池制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將經(jīng)過熱氧化退火后的硅片置入管式PECVD設(shè)備中，制備AlOx多層/漸變鈍化膜，其中，底層AlOx膜采用低功率和低脈沖開關(guān)比工藝條件，且底層AlOx膜和中層AlOx膜采用低沉積速率和高氧含量的工藝條件，頂層AlOx膜采用高沉積速率工藝條件。本發(fā)明底層和中層通過低沉積速率和高氧含量的工藝條件，降低對硅片表面氧化硅的破壞，提升背面鈍化層的表面化學(xué)鈍化效果；同時增加了AlOx的負(fù)電荷密度，提高了背面鈍化層的場鈍化效果。另外，外層采用高沉積速率工藝，確保整體工藝時間不受影響。通過本發(fā)明提供的技術(shù)路線制備的PERC電池片，轉(zhuǎn)換效率可以提升0.05?0.08％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PERC電池制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種PERC電池、其AlOx鍍膜工藝、多層AlOx背鈍化結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

晶硅太陽能電池是一種利用PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，其中PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)太陽能電池最早起源于上世紀(jì)八十年代，由澳洲新南威爾士大學(xué)的Martin Green研究組開發(fā)而成。有別于常規(guī)太陽能電池，其在電池背表面采用了介質(zhì)膜鈍化和局域金屬接觸的技術(shù)，使得背表復(fù)合速率顯著降低、增加電池的背反射，從而大幅提升了電池的長波效應(yīng)。本世紀(jì)初，用于P型PERC電池背面的AlOx介質(zhì)膜的鈍化作用的發(fā)現(xiàn)及研究，使得PERC電池的產(chǎn)業(yè)化逐步成為可能。隨后隨著沉積AlOx產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)和設(shè)備的成熟，加上激光技術(shù)的引入，PERC技術(shù)開始逐步走向產(chǎn)業(yè)化。由于工藝簡單、成本較低，2017年以后，PERC電池已逐步發(fā)展成市場上主流的高效太陽能電池產(chǎn)品和技術(shù)。

目前，AlOx鈍化層的制備方式主要有原子層沉積(ALD)、等離子體增強(qiáng)原子層沉積(PEALD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相層級(PECVD)的方式，物理氣相沉積(PVD)用的較少。其中，ALD和PEALD制備原理是先后將氧化鋁的前驅(qū)體及氧化劑前驅(qū)體通入反應(yīng)腔體，然后通過前驅(qū)體在硅片表面上的吸附、反應(yīng)完成一層原子層尺度的AlOx層制備，如此循環(huán)不同次數(shù)制備出設(shè)定厚度的AlOx鈍化層，此處得到的AlOx鈍化層是采用同一工藝條件來制備的，所以通常統(tǒng)一稱為單層膜。每次循環(huán)及一種前驅(qū)體吸附后，均需吹掃腔體，去除反應(yīng)物和多余前驅(qū)體。PECVD是一種用等離子體激活反應(yīng)氣體，促進(jìn)在基體表面或近表面空間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)膜的技術(shù)。其基本原理是在高頻或直流電場作用下，源氣體電離形成等離子體，利用低溫等離子體作為能量源，使得AlOx的幾種反應(yīng)氣體激活并實(shí)現(xiàn)化學(xué)氣相沉積。

由于管式PECVD技術(shù)具備成膜速率高，易維護(hù)，Uptime高、工藝靈活以及和氮化硅膜可實(shí)現(xiàn)同機(jī)臺同管制備等特點(diǎn)，具有顯著的綜合成本優(yōu)勢，逐步成為電池廠商的首選。但是，目前采用PECVD制備AlOx膜的工藝，AlOx膜均為單層膜(ALD、PEALD等方式也一樣)。其制備的AlOx膜在表面化學(xué)鈍化和場鈍化的鈍化效果方面還存在提升空間，且PECVD制備鈍化膜時，對硅片基體存在等離子體的轟擊損傷，破壞硅片表面的化學(xué)鈍化效果。所以，如何縮小鈍化方面的差異，提高PECVD方式制備的PERC電池片轉(zhuǎn)換效率仍是需要持續(xù)改進(jìn)的問題。

針對PECVD方式制備的AlOx膜在表面化學(xué)鈍化和場鈍化的鈍化效果方面存在的問題，專利公告號CN 107749429 B，公開了一種提升PERC電池背鈍化性能的AlOx沉積工藝；該申請案在板式PECVD工藝上，通過對AlOx膜工藝氣體流量的調(diào)整，在硅片表面和AlOx層之間引起一層富氧薄膜，改善表面化學(xué)鈍化效果，但該工藝還存在優(yōu)化空間。