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薄層SiO2鈍化膜的制備方法及制備的電池

637   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:江蘇杰太光電技術(shù)有限公司  
2023-11-29 13:46:31
權(quán)利要求書: 1.一種薄層SiO2鈍化膜的制備方法,其特征在于,具體包括如下步驟:

1)首先提供一種鏈式連續(xù)鍍膜的等離子激發(fā)的沉積鍍膜設備;

2)通過連續(xù)輸送機構(gòu)將載有硅片(40)的載板連續(xù)輸送至鏈式PECD設備的工藝腔體(10)內(nèi)實現(xiàn)鍍膜;

3)在工藝腔體(10)內(nèi),SiH4和O2分別從不同區(qū)域出氣,通過等離子源(20)的電極板出氣孔出02,同時從等離子源(20)的電極板側(cè)面的分氣塊(30)出SiH4,SiH4和O2兩種氣體通過不同管路進入到工藝腔體(10)的不同區(qū)域流出,在1?20Pa的真空下相遇混合并在連續(xù)輸送的硅片(40)表面形成SiO2鈍化膜;其中,O2直接進入到腔體后在射頻能量下由等離子體優(yōu)先將O2分解成活性氧離子,活性氧離子往下輸運到硅片(40)表面時與從分氣塊(30)出來的SiH4相遇,這時活性氧離子迅速將SiH4氧化并在硅片(40)表面生成Si02薄膜,反應方程式為:SiH4+2O2→SiO2+2H2O。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄層SiO2鈍化膜的制備方法,其特征在于,硅片(40)在輸送進入鏈式PECD設備工藝腔體(10)內(nèi)之前進行預熱,且在工藝腔內(nèi)設置加熱板對硅片(40)在線連續(xù)加熱,使硅片(40)在經(jīng)過工藝腔體(10)的過程中保持溫度在200?400℃之間,以進一步提高SiO2鈍化膜的膜層質(zhì)量。

3.一種太陽能電池,其特征在于,基于權(quán)利要求1或2所述的一種薄層SiO2鈍化膜的制備方法制備而成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能電池,其特征在于,為Topcon、POLO、IBC、PERC電池中的任一種。

說明書: 一種薄層SiO2鈍化膜的制備方法及制備的電池技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及高效太陽能電池制備技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種Topcon、POLO、IBC、PERC等電池中SiO2鈍化膜的制備方法以及制備的Topcon、POLO、IBC、PERC等電池。

背景技術(shù)[0002] 近年來,隨著晶硅太陽能電池的研究和發(fā)展,理論和實踐都證明表面鈍化是電池效率提升的必經(jīng)之路,氧化鋁薄層鈍化在PERC電池上獲得廣泛推廣。但是用摻雜多晶硅

氧化硅疊層鈍化效果更佳,是下一代量產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的前景,這是由于氧化硅在晶體硅表面

的起到化學鈍化作用,而摻雜多晶硅有很好的場鈍化效應。但由于氧化硅是絕緣的,它會阻

止內(nèi)部載流子導入摻雜多晶硅電荷收集層。研究發(fā)現(xiàn),如果氧化硅層減薄到2nm以下時,電

荷可以順利穿過氧化層,簡稱“隧道效應”,而作為鈍化層的氧化硅層在1?2nm厚度時就可以

起到鈍化效果。利用這個疊層設計的一種典型的新電池是Topcon電池,它是在N型硅基的背

面形成1.6nm左右的氧化層,再加上150nm左右的磷摻雜的多晶硅層,這種電池的理論電池

轉(zhuǎn)換效率可以達到29%左右。但是制備納米級極薄氧化硅層的精確難以控制,同時均勻性

難以掌控,所以如何快速精確的制備均勻性好的納米級別SiO2薄層是業(yè)界普遍難題。

[0003] 現(xiàn)有技術(shù)方案及不足:[0004] 1)硝酸濕法氧化:通過高溫濃硝酸氧化硅片4分鐘,在表面形成極薄的納米氧化硅薄層,厚度約1.5nm,但是硝酸氧化會造成含N物排放而造成環(huán)境污染,不利于環(huán)保;

[0005] 2)熱氧化:一般是采用管式設備,加熱到570℃左右高溫,需要30?60min左右才能生長2nm左右厚度的SiO2薄膜,具有溫度高能耗大、工藝時間長、成本高等缺點;

[0006] 3)PECD生長:用等離子激發(fā)的化學沉積法(PECD)通??梢垣@得很快的反應速度,而且厚度精確可調(diào)。市場上現(xiàn)有的管式設備,把很多硅片排放在一個爐管中到達高產(chǎn)能

目的。但是由于SiH4遇到O2會劇烈燃燒而生成SiO2粉塵顆粒,從而不能在硅片上生長出極薄

的SiO2薄膜,也容易污染腔體,所以管式設備只能使用N2O和SiH4作為反應氣體,結(jié)果生成的

是SiON而不是所需要的SiO2,由于其生長的SiO2薄膜含有較高的N元素,是SiON薄膜而不

是純SiO2薄膜,所以性能無法達到要求。同時,N2O成本也很高。

發(fā)明內(nèi)容[0007] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種薄層SiO2鈍化膜的制備方法,具體包括如下步驟:

[0008] 1)首先提供一種鏈式連續(xù)鍍膜的等離子激發(fā)的沉積鍍膜設備;[0009] 2)通過連續(xù)輸送機構(gòu)將載有硅片的載板連續(xù)輸送至鏈式PECD設備工藝腔體內(nèi)實現(xiàn)鍍膜;

[0010] 3)在工藝腔體內(nèi),SiH4和O2分別從不同區(qū)域出氣,通過等離子源的電極板出氣孔出02,同時從等離子源的電極板側(cè)面的分氣塊出SiH4,SiH4和O2兩種氣體通過不同管路進入

到工藝腔體的不同區(qū)域流出,在1?20Pa的真空下相遇混合并在連續(xù)輸送的硅片表面形成

SiO2鈍化膜;其中,O2直接進入到腔體后在射頻能量下由等離子體優(yōu)先將O2分解成活性氧離

子,活性氧離子往下輸運到硅片表面時與從分氣塊出來的SiH4相遇,這時活性氧離子迅速

將SiH4氧化并在硅片表面生成Si02薄膜,反應方程式為:SiH4+2O2→SiO2+2H2O。

[0011] 進一步的,硅片在輸送進入鏈式PECD設備工藝腔體內(nèi)之前進行預熱,且在工藝腔內(nèi)設置加熱板對硅片在線連續(xù)加熱,使硅片在經(jīng)過工藝腔體的過程中保持溫度在200?400

℃之間,以進一步提高SiO2鈍化膜的膜層質(zhì)量。

[0012] 本發(fā)明還提供了一種基于薄層SiO2鈍化膜的制備方法制備而成的太陽能電池,太陽能電池為Topcon、POLO、IBC、PERC電池中的任一種。

[0013] 通過上述技術(shù)方案,本發(fā)明具有如下有益效果:[0014] ①本工藝只需使用兩種特氣SiH4和O2作為反應氣體,并使用分離式進氣方式,線性離子源出O2,線性分氣塊貼近硅片表面出SiH4,因此,本工藝與濕法比不會生成含N排放物,

與熱氧化相比工藝溫度低,與PECD需要使用N2O比不含N元素,具有工藝溫度低,安全可靠

且環(huán)保等優(yōu)點;

[0015] ②采用動態(tài)鏈式連續(xù)鍍膜生長,帶速高、產(chǎn)量大,均勻性高度可控。附圖說明[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

[0017] 圖1為本發(fā)明實施例所公開的鏈式PECD設備工藝腔體結(jié)構(gòu)示意圖。[0018] 圖中數(shù)字表示:[0019] 10.工藝腔體20.等離子源30.分氣塊40.硅片具體實施方式[0020] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

[0021] 本發(fā)明首先提供了一種Topcon、POLO、IBC、PERC等電池中薄層SiO2鈍化膜的制備方法,具體包括如下步驟:

[0022] 1)首先提供一種鏈式連續(xù)鍍膜的等離子激發(fā)的沉積鍍膜設備;[0023] 2)通過連續(xù)輸送機構(gòu)將載有硅片40的載板連續(xù)輸送至鏈式PECD設備的工藝腔體10(如圖1所示)內(nèi)實現(xiàn)鍍膜;

[0024] 3)在工藝腔體10內(nèi),SiH4和O2分別從不同區(qū)域出氣,通過等離子源20的電極板出氣孔出02,同時從等離子源20的電極板側(cè)面的分氣塊30出SiH4,SiH4和O2兩種氣體通過不

同管路進入到工藝腔體10的不同區(qū)域流出,在1?20Pa的真空下相遇混合并在連續(xù)輸送的硅

片40表面形成SiO2鈍化膜;其中,O2直接進入到腔體后在射頻能量下由等離子體優(yōu)先將O2分

解成活性氧離子,活性氧離子往下輸運到硅片40表面時與從分氣塊30出來的SiH4相遇,這

時活性氧離子迅速將SiH4氧化并在硅片40表面生成Si02薄膜,反應方程式為:SiH4+2O2→

SiO2+2H2O。

[0025] 其中,硅片40在輸送進入鏈式PECD設備工藝腔體10內(nèi)之前進行預熱,且在工藝腔內(nèi)設置加熱板對硅片40在線連續(xù)加熱,使硅片40在經(jīng)過工藝腔體10的過程中保持溫度在

200?400℃之間,以進一步提高SiO2鈍化膜的膜層質(zhì)量。

[0026] 基于上述工藝步驟,五組實施例的參數(shù)如下表:[0027][0028] 由上表可以看出,在特氣SiH4流量及離子源數(shù)量固定的情況下,O2的流量以及射頻功率、工藝帶速、壓強均對生成的SiO2薄膜的厚度具有較大影響,O2的流量越大整體上會獲

得較厚的SiO2薄膜,而射頻功率增大會增加活性氧離子的生成而更有利于SiO2薄膜的生成,

同樣,工藝帶速越慢越有利于SiO2薄膜在硅片40表面的生長,因此,需要根據(jù)實際需要控制

合理的O2的流量、射頻功率、工藝帶速及壓強以獲得合理的SiO2薄膜厚度。

[0029] 此外,本發(fā)明還基于上述實施例1?5所述的一種太陽能電池一種薄層SiO2鈍化膜的制備方法進行制備Topcon、POLO、IBC、PERC電池中的任一種太陽能電池,從而大幅度提高

Topcon、POLO、IBC、PERC等電池的電池轉(zhuǎn)換效率。

[0030] 對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對上述實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的

一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本發(fā)明

將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一

致的最寬的范圍。



聲明:
“薄層SiO2鈍化膜的制備方法及制備的電池” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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