本發明專利技術涉及晶體硅太陽能的制造，具體的說是一種采用增氫鈍化提高太陽能電池片轉換效率的方法。通過微波在太陽能電池片上沉積氫化的氮化硅膜層作為轉換效率的表面鈍化層和減反射層。本發明專利技術在形成氮化硅膜層之前通入氫氣，并將其電離，對電池片進行鈍化，中和懸掛鍵之后通入前驅氣體的混合物，形成具有合適折射率，質量密度，氫濃度的氮化硅層，該氮化硅層可以用作太陽能電池片上的減反射/鈍化層。通過基本包含硅烷和氨氣的混合物可以在太陽能電池片上形成氮化硅層。將多個電池片放在載板上，并且將載板傳輸進沉積腔室，以進一步提升產能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及晶體硅太陽能的制造，具體的說是一種采用增氫鈍化提高太陽能電池片轉換效率的方法。
技術介紹
太陽能電池是可以將太陽能直接轉換成 電能的光電器件。最通用的太陽能電池材料是硅，以單晶或者多晶硅的形式存在。由于利用硅基太陽能電池的發電成本高于傳統方法的發電成本，可以通過提高太陽能電池效率的方法降低發電成本。電池片包括基區，典型的為P型娃，發射區，典型的為N型硅P-N結區以及介電層。P-N結區布置在太陽能電池片的基區和發射區之間，并且當入射光激發產生電子空穴對。介電層作為太陽能電池片的減反射層，同樣用作發射區表面的鈍化層。當電子和空穴發生復合時，其中，電子和空穴運動方向相反，彼此復合。每次電子-空穴對在太陽能電池復合時，載流子消失，由此可以降低太陽能電池的效率。復合可以發生在電池片的本征硅內或者在電池片的表面上。在本征硅內，復合是由于缺陷的數量決定的。在電池片的表面上，復合由懸掛鍵的數量決定即存在于表面的未飽和懸掛鍵。因為電池片的硅晶格終止于電池片表面，所以懸掛鍵也位于電池片的表面。這些未飽和的化學鍵起著缺陷的作用，并位于硅的能帶范圍內，并因此成為電子空穴對的復合位置。通過減少表面復合，電池片的表面鈍化可以極大地提高太陽能太陽能電池片的效率。鈍化定義為硅晶格表面上的懸掛鍵的化學終結。為了鈍化電池片的表面，在表面上形成介電層。從而將表面上的懸掛鍵的數量減少3或者4個數量級。對于太陽能電池應用，介電層通常是氮化硅層。大部分懸掛鍵用硅或者氮原子飽和。因為氮化硅是非晶材料，發射區之間的硅晶格十分匹配，而介電層的非晶結構卻失配。因此，在介電層形成后的表面上懸掛鍵的數量足以顯著減少太陽能電池片的效率，這就要求表面的額外鈍化，諸如氫鈍化。在多晶硅太陽能電池的情況中，氫可以幫助鈍化晶界上的缺陷中心。當介電層是氮化硅層時，通過引入本征介電層中的氫原子的最優濃度。最優氫原子濃度受多個因素影響，包括薄膜性質和沉積介電層的方法，在5%和20%之間變化。在沉積完介電層之后，太陽能電池片進行高溫退火工藝，有時稱為燒結工藝，和電池片形成金屬接觸。眾所周知，在本征介電層中的最優氫原子濃度是用于氫原子鈍化工藝的關鍵參數。例如，據估計由于表面缺少氫原子鈍化，可以將電池片的效率從大約14-15%將到12-13%。除了表面鈍化以外，可以通過減反射層提高電池片的效率。當光從一種介質進入一種時，或者從玻璃進入硅片時，部分光線會在兩種介質之間發生反射。減反射層布置在兩種介質之間。因為氮化硅可以用以飽和電池片上的懸掛減，因為其具有可以調整為預定值的折射率。氮化硅用作減反射層和鈍化層。在電池片上沉積氮化硅的問題包括產能過低和不良的薄膜均一性。氮化硅沉積系統的產能過低最終增加太陽能電池片成本。片間的薄膜性質不均一性可能降低影響太陽能電池片的效率。
技術實現思路
本專利技術提供一種采用增氫鈍化提高太陽能電池片轉換效率的方法。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為一種采用增氫鈍化提高太陽能電池片轉換效率的方法通過微波在太陽能電池片上沉積氫化的氮化硅膜層作為轉換效率的表面鈍化層和減反射層。將太陽能電池片置于工藝腔內，先通入100_4000sccm的氫氣作為鈍化氣體,通過微波產生等離子體，再通入100-5000sccm的NH3和200-2000sccm的SiH4作為前驅氣體，利用微波將其電離，腔室內保持30Pa的氣壓，微波功率密度O. 54W/cm2，在基片上沉積氮化硅膜層。所述通入的鈍化氣體的流量大于或等于前驅氣體流量。所述氫化的氮化硅膜層中 含有5% -15%的氫，質量密度為2. 6g/cm3-2. 8g/cm3，折射率為2. 0-2. 2。本專利技術所具有的優點本專利技術采用增氫鈍化的方法在太陽能電池片沉積氮化硅并將其用作高質量的表面鈍化層和減反射層。氮化硅層可以具有合適的折射率，疏密度和氫濃度以便該層用作在電池片上的減反射層。本專利技術在形成氮化硅膜層之前通入氫氣，并將其電離，對電池片進行鈍化，中和懸掛鍵之后通入前驅氣體的混合物，形成具有合適折射率，質量密度，氫濃度的氮化硅層，該氮化硅層可以用作太陽能電池片上的減反射/鈍化層。通過基本包含硅烷和氨氣的混合物可以在太陽能電池片上形成氮化硅層。將多個電池片放在載板上，并且將載板傳輸進沉積腔室，以進一步提升產能。具體實施例方式采用PECVD系統處理大面積電池片的系統可以以高速沉積均一的氫化的SiN層。一個或者更多電池片沉積位于等離子腔中兩個基本平行的電極。腔室分布基板用作第一電極而腔室電池片支撐作為第二電極。前驅氣體混合物通入腔室，通過電極中的一個施加微波功率激發等離子體，流過電池片的表面以沉積期望的膜層材料。本專利技術操作時可以一次沉積36個電池片。實施例I在裝載臺上放置36片太陽能電池片，通過內傳輸系統的傳輸帶，工藝腔工位傳輸速度為80cm/min,先通入4000sccm作為鈍化氣體的氫氣,通過微波產生等離子體,微波功率3300W，沉積壓力30Pa，沉積溫度450°C，使用氫鈍化提高膜層的質量密度，而后再通入2500sccm的NH3和IOOOsccm的SiH4作為前驅氣體，利用頻率為2. 45GHz的微波將其電離，同時在腔室內保持30Pa的氣壓，進而使其在基片上沉積氫化的氮化硅膜層作為太陽能電池片上鈍化和減反射層。沉積的SiN層的氫濃度可以具有用于減反射/鈍化層合適薄膜性質。測定沉積的SiN層的質量密度為2. 6-2. 8g/cm3，折射率在2. 0-2. 2，氫濃度在大約5% -15%。另外，SiN的質量密度影響燒結工藝期間氫濃度。在燒結之后，對于極低密度SiN例如2. 2g/g/cm3，氫濃度可以減少60%，對于更高密度的SiN層，氫損失可以忽略不計。可以確信退火層具有質量密度損失即少于2. 6g/cm3，可以允許燒結工藝期間的過多氫原子移動，以致氫分子形成并擴散出SiN層。相反地，可以確信具有高于2. 8g/cm3的質量密度的情況下，不允許燒結工藝期間的足夠的氫遷移率，從而避免了氫原子移動至非鈍化表面以及中和表面的懸掛鍵。經實驗測得膜層的氫含量可以達到25%或30%甚至更高。帶有這么高的氫濃度的SiN鈍化膜層，少子壽命是10微秒數量級，通過少子壽命的衰減可以得出，載流子的復合速率加快，表征了表面或者體材料的鈍化效果的定性測量，因此，大大降低了太陽能的效率。實施例2在裝載臺上放置太陽能電池片，通過內傳輸系統，工藝腔工位80cm/min其他工位 傳輸帶速1560cm/min,,先通入3500sccm的氫氣作為鈍化氣體,可以通過微波產生等離子體，再通入500sccm的NH3和2800sccm的SiH4作為前驅氣體，利用頻率為2. 45GHz的微波將其電離，在基片上沉積氮化硅膜層。實施例3在裝載臺上放置太陽能電池片，通過內傳輸系統，工藝腔傳輸工位80cm/min，其他傳輸工位帶速1560cm/min,先通入5000sccm的氫氣作為鈍化氣體,可以通過微波產生等離子體，工藝氣壓30Pa再通入35000sccm的NH3和IOOOsccm的SiH4作為前驅氣體，利用頻率為2. 45GHz的微波將其電離，在基片上沉積氮化硅膜層。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種采用增氫鈍化提高太陽能電池片轉換效率的方法，其特征在于：通過微波在太陽能電池片上沉積氫化的氮化硅膜層作為轉換效率的表面鈍化層和減反射層。
【技術特征摘要】
1.一種采用增氫鈍化提高太陽能電池片轉換效率的方法，其特征在于通過微波在太陽能電池片上沉積氫化的氮化硅膜層作為轉換效率的表面鈍化層和減反射層。2.按權利要求I所述的采用增氫鈍化提高太陽能電池片轉換效率的方法，其特征在于將太陽能電池片置于工藝腔內，先通入100-4000sCCm的氫氣作為鈍化氣體，通過微波產生等離子體，再通入100-5000sccm的NH3和200-2000sccm的SiH4作為前驅氣體，利用微波將其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張振厚，趙崇凌，李士軍，張健，張冬，洪克超，徐寶利，鐘福強，陸濤，許新，王剛，劉興，郭玉飛，王學敏，李松，趙科新，
申請(專利權)人：中國科學院沈陽科學儀器研制中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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