一种TOPCon电池及其正面钝化工艺方法与流程

    技术2025-04-11  9

    本发明涉及光伏电池,具体而言,涉及一种topcon电池及其正面钝化工艺方法。


    背景技术:

    1、在光伏领域,提高太阳能电池效率一直是研发和设计的重中之重。为了提高太阳能电池效率,在太阳能电池的制造过程中,利用氮化硅膜层或氮氧化硅膜层作为太阳能电池的钝化层被广泛应用,通常利用其钝化作用以及可调节的折射率特性,降低太阳能电池的表面复合同时降低反射作用,增加光线入射。

    2、随着对太阳能电池效率的要求越来越高,对太阳能电池钝化层的钝化性能要求也越来越高。目前电池的正面钝化通常是采用先在硅片正面制备氧化铝层,然后再依次沉积氮化硅膜层和氮氧化硅膜层,但是这种直接沉积的方式其成膜致密性和均匀性差,导致钝化效果不佳。

    3、因此,如何提高太阳能电池钝化层的钝化性能是目前业界亟待解决的重要课题。

    4、有鉴于此,特提出本技术。


    技术实现思路

    1、现有技术存在的问题为现有太阳能电池的钝化性能仍然存在缺陷,导致太阳能电池的光电转化效率不高,本发明为了解决上述问题,提供一种topcon电池及其正面钝化工艺方法,通过在硅片正面引入氢离子(h+),进而制备稳定的si-h键层。si-h键层可有效钝化硅片表面缺陷,减少表面复合中心并降低硅片表面的表面能,由此,为后续的sinx或sioxny膜层沉积提供了更为平整、干净的表面,不仅使sinx或sioxny膜层更易沉积,还提高了其致密性和均匀性,能够更好地与硅片结合,形成更稳定的结构,进一步提高了钝化效果。

    2、本发明通过下述技术方案实现:

    3、第一方面,本发明提供一种topcon电池的正面钝化工艺方法,包括如下步骤:在硅片正面依次镀制si-h键层、sinx薄膜层、sioxny薄膜层;

    4、所述si-h键层的镀制工艺步骤如下:在温度430~530℃,采用射频放电的方式激发特殊气体一产生等离子体沉积在硅片正表面,射频放电的功率为13000~15000w,压强为900~1100mtorr,时间为60~90s;特殊气体一为:氨气5000~8000sccm、一氧化二氮5000~8000sccm。

    5、本发明采用nh3和n2o混合气体,在过辉光放电条件下进行反应,在硅片正面引入氢离子(h+),进而制备稳定的si-h键层,主要的电离和反应过程如下:

    6、1.氨气分子解离,产生nh2自由基和h原子:

    7、

    8、2、氨气分子电离,产生氨分子离子和自由电子:

    9、;

    10、3、氨分子离子进一步电离,产生nh2+和h+:

    11、;

    12、4、nh2+继续电离,产生nh+和h+:

    13、;

    14、5、nh+最终电离,产生n+和h+:

    15、;

    16、6、笑气分子电离,产生笑气分子离子和自由电子:

    17、;

    18、7、笑气分子离子解离,产生n2和o+:

    19、;

    20、8、生成的o+离子可能与氨气解离产生的h原子反应,产生oh+:

    21、;

    22、9、oh+进一步解离,产生o和h+:

    23、;

    24、其中,上述方程式是理想化的,并不代表实际只发生以上反应并产生以上中间体和副产物。

    25、在某一具体实施方式中,所述sinx薄膜层的镀制工艺步骤如下:在温度430~530℃,采用射频放电的方式激发特殊气体二产生等离子体沉积在si-h键层上,射频放电的功率为13000~18000w,压强为1700~1900mtorr,时间为450~550s;特殊气体二为:氨气9000~11000sccm、硅烷1000~2000sccm。

    26、在某一具体实施方式中,所述sioxny薄膜层的镀制工艺步骤如下:在温度430~530℃,采用射频放电的方式激发特殊气体三产生等离子体沉积在sinx薄膜层上,射频放电的功率为13000~15000w,压强为1200~1400mtorr,时间为200~300s;特殊气体三为:氨气9000~11000sccm、硅烷1100~1500sccm;一氧化二氮7000~10000sccm。

    27、在某一具体实施方式中,si-h键层沉积工艺中,射频放电的功率为13000w、13200w、13400w、13600w、13800w、14000w、14200w、14400w、14600w、14800w和15000w中的任一者或者任意两者之间的范围。

    28、在某一具体实施方式中,si-h键层沉积工艺中,压强为900mtorr、920mtorr、940mtorr、960mtorr、980mtorr、1000mtorr、1020mtorr、1040mtorr、1060mtorr、1080mtorr和1100mtorr中的任一者或者任意两者之间的范围。

    29、在某一具体实施方式中,si-h键层沉积工艺中,沉积时间为60s、65s、70s、75s、80s或85s。

    30、在某一具体实施方式中,si-h键层沉积工艺中,特殊气体一为:氨气:5000sccm、5500sccm、6000sccm、6500sccm、7000sccm、7500sccm或8000sccms;一氧化二氮:5000sccm、5500sccm、6000sccm、6500sccm、7000sccm、7500sccm或8000sccms。

    31、在某一具体实施方式中,优选的,si-h键层沉积工艺中,射频放电的功率为13000w,压强为900mtorr,时间为60s;特殊气体一:氨气:5000sccm,一氧化二氮:5000sccm。

    32、在某一具体实施方式中,sinx薄膜层的沉积工艺中,射频放电的功率为13000w、13500w、14000w、14500w、15000w、15500w、16000w、16500w、17000w、17500w和18000w中的任一者或者任意两者之间的范围;压强为1700mtorr、1720mtorr、1740mtorr、1760mtorr、1780mtorr、1800mtorr、1820mtorr、1840mtorr、1860mtorr、1880mtorr和1900mtorr中的任一者或者任意两者之间的范围;沉积时间为450s、460s、470s、480s、490s、500s、510s、520s、530s、540s或550s;特殊气体二为:氨气:9000sccm、9500sccm、10000sccm、10500sccm或11000sccms;硅烷:1000sccm、1200sccm、1400sccm、1600sccm、1800sccm或2000sccms。

    33、在某一具体实施方式中,优选的,sinx薄膜层的沉积工艺中,射频放电的功率为13000w,压强为1700mtorr,时间为450s;特殊气体二:氨气:9000sccm,硅烷:1000sccm。

    34、在某一具体实施方式中,sioxny薄膜层的沉积工艺中,射频放电的功率为13000w、13200w、13400w、13600w、13800w、14000w、14200w、14400w、14600w、14800w和15000w中的任一者或者任意两者之间的范围;压强为1200mtorr、1220mtorr、1240mtorr、1260mtorr、1280mtorr、1300mtorr、1320mtorr、1340mtorr、1360mtorr、1380mtorr和1400mtorr中的任一者或者任意两者之间的范围;沉积时间为200s、210s、220s、230s、240s、250s、260s、270s、280s、290s或300s;特殊气体三为:氨气:9000sccm、9500sccm、10000sccm、10500sccm或11000sccms;硅烷:1100sccm、1200sccm、1300sccm、1400sccm或1500sccm;笑气:7000sccm、7500sccm、8000sccm、8500sccm、9000sccm、9500sccm或10000sccms。

    35、在某一具体实施方式中,优选的,sioxny薄膜层的沉积工艺中,射频放电的功率为13000w,压强为900mtorr,时间为200s;特殊气体三:氨气:9000sccm,硅烷:1100sccm,一氧化二氮:7000sccm。

    36、第二方面,本发明提供一种topcon电池,采用所述电池的正面钝化工艺方法制备得到,所述电池的正面钝化结构包括在硅片正表面上依次沉积的si-h键层、sinx层和sioxny层。

    37、本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:

    38、本发明实施例提供的一种topcon电池及其正面钝化工艺方法,通过在硅片正面引入氢离子(h+),进而制备稳定的si-h键层,si-h键层可有效钝化硅片表面缺陷,减少表面复合中心并降低硅片表面的表面能。由此,为后续的sinx或sioxny膜层沉积提供了更为平整、干净的表面,不仅使sinx或sioxny膜层更易沉积,还提高了其致密性和均匀性,能够更好地与硅片结合,形成更稳定的结构,进一步提高了钝化效果。


    技术特征:

    1.一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,包括如下步骤:在硅片正面依次镀制si-h键层、sinx薄膜层、sioxny薄膜层;

    2.根据权利要求1所述的一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,所述sinx薄膜层的镀制工艺步骤如下:在温度430~530℃,采用射频放电的方式激发特殊气体二产生等离子体沉积在si-h键层上,射频放电的功率为13000~18000w,压强为1700~1900mtorr,时间为450~550s;特殊气体二为:氨气9000~11000sccm、硅烷1000~2000sccm。

    3.根据权利要求1所述的一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,所述sioxny薄膜层的镀制工艺步骤如下:在温度430~530℃,采用射频放电的方式激发特殊气体三产生等离子体沉积在sinx薄膜层上,射频放电的功率为13000~15000w,压强为1200~1400mtorr,时间为200~300s;特殊气体三为:氨气9000~11000sccm、硅烷1100~1500sccm;一氧化二氮7000~10000sccm。

    4.根据权利要求1所述的一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,si-h键层沉积工艺中,射频放电的功率为13000w、13200w、13400w、13600w、13800w、14000w、14200w、14400w、14600w、14800w和15000w中的任一者或者任意两者之间的范围。

    5.根据权利要求1所述的一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,si-h键层沉积工艺中,压强为900mtorr、920mtorr、940mtorr、960mtorr、980mtorr、1000mtorr、1020mtorr、1040mtorr、1060mtorr、1080mtorr和1100mtorr中的任一者或者任意两者之间的范围。

    6.根据权利要求1所述的一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,si-h键层沉积工艺中,沉积时间为60s、65s、70s、75s、80s或85s。

    7.根据权利要求1所述的一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,si-h键层沉积工艺中,特殊气体一为:氨气:5000sccm、5500sccm、6000sccm、6500sccm、7000sccm、7500sccm或8000sccms;一氧化二氮:5000sccm、5500sccm、6000sccm、6500sccm、7000sccm、7500sccm或8000sccms。

    8.根据权利要求2所述的一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,sinx薄膜层的沉积工艺中,射频放电的功率为13000w、13500w、14000w、14500w、15000w、15500w、16000w、16500w、17000w、17500w和18000w中的任一者或者任意两者之间的范围;压强为1700mtorr、1720mtorr、1740mtorr、1760mtorr、1780mtorr、1800mtorr、1820mtorr、1840mtorr、1860mtorr、1880mtorr和1900mtorr中的任一者或者任意两者之间的范围;沉积时间为450s、460s、470s、480s、490s、500s、510s、520s、530s、540s或550s;特殊气体二为:氨气:9000sccm、9500sccm、10000sccm、10500sccm或11000sccms;硅烷:1000sccm、1200sccm、1400sccm、1600sccm、1800sccm或2000sccms。

    9.根据权利要求3所述的一种topcon电池的正面钝化工艺方法,其特征在于,sioxny薄膜层的沉积工艺中,射频放电的功率为13000w、13200w、13400w、13600w、13800w、14000w、14200w、14400w、14600w、14800w和15000w中的任一者或者任意两者之间的范围;压强为1200mtorr、1220mtorr、1240mtorr、1260mtorr、1280mtorr、1300mtorr、1320mtorr、1340mtorr、1360mtorr、1380mtorr和1400mtorr中的任一者或者任意两者之间的范围;沉积时间为200s、210s、220s、230s、240s、250s、260s、270s、280s、290s或300s;特殊气体三为:氨气:9000sccm、9500sccm、10000sccm、10500sccm或11000sccms;硅烷:1100sccm、1200sccm、1300sccm、1400sccm或1500sccm;笑气:7000sccm、7500sccm、8000sccm、8500sccm、9000sccm、9500sccm或10000sccms。

    10.一种topcon电池,其特征在于,采用权利要求1~9任一所述工艺方法制备得到,所述电池的正面钝化结构包括在硅片正表面上依次沉积的si-h键层、sinx层和sioxny层。


    技术总结
    本发明涉及光伏技术领域,公开一种TOPCon电池及其正面钝化工艺方法,包括如下步骤:在硅片正面依次镀制Si‑H键层、SiNx薄膜层、SiOxNy薄膜层;所述Si‑H键层的镀制工艺步骤如下:在430~530℃,采用射频放电的方式激发特殊气体一产生等离子体沉积在硅片正表面,射频放电的功率为13000~15000W,压强为900~1100mtorr,时间为60~90s;特殊气体一为:氨气5000~8000sccm、一氧化二氮5000~8000sccm。本发明在硅片正面引入氢离子(H+),进而制备稳定的Si‑H键层,可以有效地减少表面复合中心,降低表面复合速度,提高太阳能电池的光电转化效率,为后续的SiNx或SiOxNy膜层沉积提供了更为平整、干净的表面,不仅使SiNx或SiOxNy膜层更易沉积,还提高了其致密性和均匀性,能够更好地与硅片结合,形成更稳定的结构,进一步提高了钝化效果。

    技术研发人员:刘冰,刘大伟,薛金山,张兵,陈李胜
    受保护的技术使用者:绵阳炘皓新能源科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
    转载请注明原文地址:https://symbian.8miu.com/read-29070.html

    最新回复(0)