阅读说明：本技术 Perc电池的复合钝化膜、制备方法及perc电池 (Composite passivation film of PERC (Positive-negative resistance) battery, preparation method and PERC battery ) 是由 邢光耀 梅晓东 符黎明 于 2020-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种PERC电池的复合钝化膜、制备方法及PERC电池,所述该复合钝化膜包括沉积在电池背面的SiO<Sub>X</Sub>膜、SiOxNy膜和SiNx膜；所述PERC电池的制备方法包括在电池背面制备所述的复合钝化膜,硅片先双面氧化沉积SiOx膜,再在背面SiOx膜上依次沉积SiOxNy膜和SiNx膜。本发明的PERC电池采用三层复合钝化膜SiOx-SiOxNy-SiNx结构,提高了电池效率；提升了电池EL测试良品率,降低了生产成本；而且制备钝化膜所用耗材的成本低,安全性好。(The invention discloses a composite passivation film of a PERC battery, a preparation method and the PERC battery, wherein the composite passivation film comprises SiO deposited on the back of the battery X Films, SiOxNy films, and SiNx films; the preparation method of the PERC battery comprises the steps of preparing the composite passivation film on the back of the battery, firstly oxidizing and depositing SiOx films on two sides of a silicon wafer, and then sequentially depositing an SiOxNy film and an SiNx film on the back SiOx film. The PERC battery adopts a three-layer composite passivation film SiOx-SiOxNy-SiNx structure, so that the battery efficiency is improved; the yield of the battery EL test is improved, and the production cost is reduced; and the consumable material for preparing the passive film has low cost and good safety.)

PERC电池的复合钝化膜、制备方法及PERC电池

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种PERC电池的复合钝化膜、制备方法及PERC电池。

背景技术

PERC太阳能电池采用的技术是在常规背电场技术基础上增加背面钝化解决方案。通常需要在背面沉积一层钝化膜，目前业内钝化膜多采用氧化铝及氮氧化硅，然后在钝化膜上开槽实现背面接触。通过在电池背部附上介质钝化层，减少光电损失，提高电池效率。

因此PERC电池的主要核心技术是背面钝化技术，钝化膜主要采用原子层气相沉积和等离子体增强化学气相沉积，通过沉积高稳定电荷的介质膜在电池背面营造出梯度电场，达到场钝化的目的，从而实现提高电池效率。目前业内主流的PERC电池技术路线是在背面钝化技术的基础上再叠加激光掺杂选择性发射极，进一步提高电池效率。在不断提高电池的光电转换效率的过程中，由于新工序和新工艺流程的增加使得电池EL测试时暴露了很多缺陷，如EL黑斑、EL黑点、EL麻点、EL局部发黑等，严重影响电池成品的合格率，导致成本上升。此外，现有PERC电池常使用三甲基铝作为背面钝化层的特气，耗材成本很高，且易燃易爆。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种PERC电池的复合钝化膜，能够提升PERC电池效率和EL测试合格率。

本发明的第二个目的是提供一种PERC电池的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种PERC电池。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种PERC电池的复合钝化膜，该复合钝化膜包括沉积在电池背面的SiOx膜、SiOxNy膜和SiNx膜。

优选的，所述复合钝化膜的底层为SiOx膜，中间层为SiOxNy膜，外层为SiNx膜。

优选的，所述SiOx膜的厚度为1～10nm；所述SiOxNy膜的厚度为30～200nm；所述SiNx膜的厚度为50～150nm。

优选的，所述SiOxNy膜为单层或多层，所述SiNx膜为单层或多层。

本发明还提供一种PERC电池的制备方法，包括在电池背面制备上述的复合钝化膜，具体包括如下步骤：

(1)对硅片进行制绒；

(2)扩散；

(3)正面选择性激光掺杂；

(4)边缘刻蚀及背面抛光；

(5)背面沉积复合钝化膜；

(6)正面镀减反射膜；

(7)背面激光掺杂及开窗；

(8)丝网印刷及烧结，制得PERC电池。

优选的，步骤(5)中，所述背面沉积复合钝化膜，包括：

硅片先双面氧化沉积SiOx膜，再在背面SiOx膜上依次沉积SiOxNy膜和SiNx膜。

进一步优选的，所述双面氧化沉积SiOx膜，可采用热氧化方法或臭氧氧化方法。

进一步优选的，所述热氧化方法的温度为650～820℃，时间为300～1500s。

本发明还提供了一种PERC电池，该电池包含上述复合钝化膜。

本发明PERC电池的复合钝化膜SiOx-SiOxNy-SiNx，主要利用了SiOx-SiOxNy的叠层钝化技术。因为硅片氧化形成SiOx膜的过程中，大量氧原子与硅片表面未饱和的硅原子结合形成SiOx薄膜，该薄膜能够降低悬挂键的密度，很好地控制界面陷阱和固定电荷，高质量的SiOx薄膜能将表面态密度降低至1010/cm²，能将Si-SiOx界面的复合速率可以降到100cm/s以下，从而降低悬挂键的密度，降低背表面复合速率，起到良好的场钝化作用。

具体地，本发明的复合钝化膜先通过热氧化或臭氧氧化的方法对硅片进行双面氧化沉积SiOx膜，再利用PECVD工艺在背面SiOx膜上沉积SiOxNy膜，接着利用PECVD工艺在背面SiOxNy膜上沉积SiNx膜，最终在硅片背面形成SiOx-SiOxNy-SiNx三层复合钝化膜。

本发明通过上述双面氧化还实现了PERC电池正面的抗PID效应，因为硅片背面镀复合钝化膜的过程中，双面氧化在硅片正面也形成SiOx膜，正面氧化硅膜使得PERC电池具有良好的抗PID效应，简化了PERC电池的制作流程，在一定程度上降低了生产成本。

有益效果：同现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用三层复合钝化膜的结构，提高了电池效率；

(2)提升了电池EL良品率，降低了生产成本；

(3)制备复合钝化膜所用耗材的成本低，安全性好；

(4)简化了工艺流程，实现电池背面钝化的同时，电池也具有良好的抗PID效应。

附图说明

图1是本发明PERC电池的结构示意图；

图2是本发明PERC电池的制备方法流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

本发明提供一种PERC电池的复合钝化膜，该复合钝化膜包括依次沉积在电池背面的SiOx膜、SiOxNy膜和SiNx膜，为叠层钝化结构。其中，SiOx膜可以是SiO、SiO₂、Si₂O₃或Si₃O₄；SiOxNy膜可以是SiO₃N、SiO₄N、SiO₄N₂；SiNx膜可以是Si₃N₄或Si_2.5N₃。

本发明还提供一种PERC电池，包括上述复合钝化膜，如图1，从上至下分别为正面电极1、正面减反射膜2、正面SiOx层3、PN结4、硅片5、背面SiOx膜6、背面SiOxNy膜7、背面SiNx膜8、背铝层9和背面电极10；其中背面SiOx膜6、背面SiOxNy膜7、背面SiNx膜8构成复合钝化膜。

实施例1

一种PERC电池的制备方法，如图2，包括如下步骤：

(1)制绒：获得P型硅片并在硅片表面形成金字塔绒面结构；

(2)扩散：对硅片进行高温磷扩散，正面形成PN结；

(3)正面选择性激光掺杂：利用激光将正面磷硅玻璃中的磷原子推进到PN结，并得到激光掺杂的正面主栅线和副栅线，该图形匹配后序丝网印刷的正电极图形；

(4)刻蚀及背面抛光：刻蚀去除扩散后背面PN结，同时对硅片背面化学抛光，去除正面磷硅玻璃；

(5)背面镀复合钝化膜：

首先，热氧化对硅片进行双面氧化，在硅片正面及背面形成SiO₂膜：

具体地，将硅片单独插片送入氧化炉，通入氧气，820℃下氧化沉积300s，在硅片正面和背面均沉积一层厚度3nm的SiO₂；

其次，PECVD工艺在背面SiO₂膜上沉积SiOxNy膜：

具体地，PECVD设备中通入硅烷、氨气和笑气，在硅片背面SiO₂膜上沉积一层厚度100nm的SiOxNy；

再次，PECVD工艺在背面SiOxNy膜上沉积SiNx膜：

具体地，PECVD设备中通入硅烷和氨气，在硅片背面SiOxNy膜上沉积一层厚度50nm的SiNx；

最终硅片背面形成SiO₂-SiOxNy-SiNx三层叠层复合钝化膜；

(6)正面镀减反射膜：在硅片正面SiO₂膜上镀减反射膜SiNx；

(7)背面激光掺杂及开窗：激光对硅片背表面开槽并匹配一道丝网印刷图形；

(8)丝网印刷及烧结：硅片背面印刷背面银电极，采用二次印刷对准激光打印的MARK点的方式印刷背面铝栅线图形，接着硅片正面印刷正面银电极，烧结制得PERC电池。

实施例2

本实施例PERC电池的制备方法，同实施例1，不同的是步骤(5)：

首先将硅片在650℃热氧化1500s，使硅片正面和背面均沉积一层厚度10nm的SiO₂膜；其次PECVD工艺在背面SiO₂膜上沉积一层总厚度200nm的双层SiOxNy膜；再次PECVD工艺在背面SiOxNy膜上沉积一层总厚度150nm的双层SiNx膜；最终硅片背面形成SiO₂-SiOxNy-SiNx三层叠层复合钝化膜。

实施例3

本实施例PERC电池的制备方法，同实施例1，不同的是步骤(5)：

采用臭氧氧化对硅片进行双面氧化，在硅片正面及背面形成SiO₂膜。其中，臭氧氧化可采用将硅片放入臭氧柜氧化，也可采用在刻蚀设备烘干槽区域通入臭氧氧化。

本实施例采用将硅片单独插片送入臭氧柜，通入臭氧在硅片正面和背面均沉积一层厚度1nm的SiO₂膜；其次PECVD工艺在背面SiO₂膜上沉积一层厚度30nm的SiOxNy膜；再次PECVD工艺在背面SiOxNy膜上沉积一层总厚度100nm的双层SiNx膜；最终硅片背面形成SiO₂-SiOxNy-SiNx三层叠层复合钝化膜。

对比例1

同实施例1，不同的是步骤(5)采用常规工艺：

先利用ALD工艺在硅片背面沉积一层Al₂O₃膜，再利用PECVD工艺在背面Al₂O₃膜上沉积一层SiNx膜，硅片背面形成Al₂O₃-SiNx两层复合钝化膜。

对比例2

同实施例1，不同的是步骤(5)采用常规工艺：

先利用PECVD工艺在硅片背面沉积一层SiOxNy膜，再利用PECVD工艺在背面SiOxNy膜上沉积一层SiNx膜，硅片背面形成SiOxNy-SiNx两层复合钝化膜。

统计实施例1-3及对比例1-2所制得的PERC电池的性能，具体结果见表1。

表1实施例1-3及对比例1-2所制得的PERC电池性能

从表1可以看出，本发明制备的PERC电池，其开路电压比常规工艺提高了1mV，短路电流相差不大，效率提升了0.05％～0.08％，EL异常比例从3％～8％降低到0.45％～0.56％。本发明PERC电池背面采用复合钝化膜SiOx-SiOxNy-SiNx，大大降低了电池表面悬挂键的密度，起到良好的场钝化作用，显著降低了电池EL测试的异常比例。而且采用现有常规电池线的设备便可实现，不需要增加昂贵的设备和耗材，适合产业化推广。