一种提升双面PERC电池板式PECVD镀膜产能的方法与流程

本发明属于晶硅太阳能电池制造领域，更具体的是涉及一种提升双面perc电池板式pecvd镀膜产能的方法。

背景技术

目前，高效晶硅电池是太阳能电池的主流发展趋势，性价比占优的perc(钝化发射极背面接触电池)将大量占据市场，已经成为标准的先进太阳能电池片技术。perc电池需要背面钝化及背面镀膜工艺，可见镀膜工序是perc电池片生产环节中最重要的一环，镀膜的质量直接影响到电池片的电性能。目前可以进行背钝化的比较先进的设备包括微导的ald(原子层沉积)设备和梅耶博格的maia设备。梅耶博格的maia设备有多个工艺腔联结，可以完成背面氧化铝镀膜和氮化硅镀膜，甚至maia的3in1设备可以一次性完成背面氧化铝、氮化硅和正面氮化硅的镀膜。maia的优点是镀膜均匀性好，一次性完成背面氧化铝和氮化硅镀膜的情况下可以减少环境污染，操作简单，缺点是产能比ald设备略低，所以镀膜工序往往是晶硅太阳能电池片的产能瓶颈，释放镀膜工序的产能一直是晶硅电池企业所关心的问题。目前maia设备镀perc电池背面氧化铝的钝化效果比ald差，导致maia设备镀背面氧化铝膜的膜厚必须在20nm以上，而ald设备镀氧化铝膜膜厚5～10nm就可以达到相同效果，maia采用尖端放电激发的氩气等离子体再激发三甲基铝，激发后的氩气和三甲基铝混合气体再与笑气反应，混合气体在石英管传导微波能量中电离，产生的等离子体在晶硅背表面形成镀膜层。这种镀膜方法中，微波功率的限制及特气总流量的限制就是限制maia等板式pecvd设备生产产能的主要原因，而厂商安装并调试maia镀膜设备后，起初提供的量产工艺菜单往往比较保守，考虑到设备的“磨合期”，并没有将特气电离度及等离子体沉积速率最佳程度匹配起来。尚德太阳能电力有限公司申请的专利(201711336123.2)，提供了一种提升管式pecvd工艺产能的方法，主要是从镀膜后辅助流程上实现工艺运行时间缩短，而且仅限于管式pecvd设备；苏州阿特斯阳光电力科技有限公司申请的专利(201621098512.7)，通过改变镀膜沉积槽磁场运行方向从而达到提高等离子体利用率，此种方法在maia上镀膜(石英管在镀膜电池片上方)设备上并无改进空间，改变磁场方向后的氩等离子体束斑的方向将改变。

目前为了保证双面perc电池背面镀膜显示蓝色，大多数厂家采用低光程镀膜，并在低光程镀膜的同时采用低膜厚、高折射率镀膜工艺或者渐进式镀膜工艺。采用低光程镀膜工艺的时候，镀膜层钝化效果将是决定perc电池电性能的重要一环，提高板式pecvd镀膜产能的同时不降低镀膜层钝化效果，将是目前晶硅perc电池厂家要解决的技术难题。

技术实现要素：

为了克服上述技术不足，本发明提供一种提升双面perc电池板式pecvd镀膜产能的方法，解决了现有pecvd镀膜工艺不能够不降低电池片电性能的同时提高产能的问题。

本发明为了实现上述目的，具体采用以下技术方案：

一种提升双面perc电池板式pecvd镀膜产能的方法，通过采用背面渐进式镀膜工艺结合对原有工艺参数的改进调整，实现提高perc电池双面率和提升产能的目的，方法步骤均为在原有工艺上进行改进和调整，包括以下步骤：

(1)、增大电子特气总流量：在原有工艺条件下，按比例增大氩气、笑气、三甲基铝、氨气、硅烷的总流量。

(2)、增大微波功率：增大微波功率有两种方法，一是增大微波峰值功率，峰值功率报警上限为4400w，但微波波动较大，在3800w时就有可能波动到4400w产生设备报警，可将现有的微波功率提升到3400～3800w；二是增加微波开启时间或缩短微波关闭时间，将微波开启时间由原来的3～6ms增加到8ms，或者将微波关闭时间有原来的14～18ms减小为8～12ms，以达到增大平均功率的目的。

(3)、减少进料腔预热时间：优化真空度，和预热温度，减少载板在进料腔的预热时间，使载板可以尽早的进入工艺腔进行镀膜。

(4)、提高各腔室传送带带速：此过程可以提高碳纤维载板在各腔室的移动速度，带速可提升10～30cm/min，从而提升镀膜工序产能。

进一步地，渐进式镀膜工艺是指，将背面镀膜工艺腔的两组石英管对应的喷淋系统设计成不同的流量或者改变特气管道喷淋孔的数量，且将氧化铝和氮化硅镀膜离进料口近的石英管镀膜采用高折射率工艺。

进一步地，渐进式镀膜工艺中的氧化铝膜渐进式镀膜工艺的具体参数为：保证笑气流量计mfc1的流量低于笑气流量计mfc2的流量，mfc1流量计的笑气流量设置为500～700sccm，mfc2流量计的笑气流量设置为700～1000sccm。

进一步地，渐进式镀膜工艺中的氮化硅膜渐进式镀膜工艺的具体参数为：氨气流量计mfc1到mfc5的流量设置为500～1400sccm；氨气流量计mfc6的流量设置为0～300sccm；氨气流量计mfc7的流量设置为100～800sccm；氨气流量计mfc8的流量设置为50～300sccm；硅烷流量计mfc1到mfc5的流量设置为150～600sccm；硅烷流量计mfc6的流量设置为0～200sccm。

进一步地，步骤(1)增大电子特气总流量的工艺方案已经在渐进式镀膜工艺方案中实现，在后续步骤中可以继续实施和调整。

进一步地，步骤(2)增大微波功率可替换为改变微波源或改善微波导管的质量。

进一步地，原有工艺参数是指是设备进厂后，供应商厂家所对应设置的原始工艺参数，原始工艺参数为：pm1工艺腔笑气流量计mfc1和mfc2都设置为600～700sccm，三甲基铝流量计设置为450～550sccm，对应的等离子源功率2100～2300w，脉冲开启时间3～5ms，脉冲关闭时间16～18ms；工艺腔压强为5×10-2mbar，工艺腔温度340～370℃，pm1工艺腔带速设置为190～200cm/min。pm2工艺腔氨气流量计mfc1到mfc5设置为600～800sccm，对应的等离子源功率3200～3500w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间10～11ms；硅烷流量计mfc1到mfc5设置为280～340sccm，对应的等离子源功率3200～3500w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间10～11ms；工艺腔温度440～470℃，工艺腔压强为5×10-2mbar；pm1工艺腔带速设置为190～200cm/min。

本发明的工作过程为：

一种提升双面perc电池板式pecvd镀膜产能的方法，所述的方法步骤均为在原有工艺上进行改进和调整，包括以下步骤：

(1)、增大电子特气总流量：在原有工艺条件下，按比例增大氩气、笑气、三甲基铝、氨气、硅烷的总流量。

(2)、增大微波功率：增大微波功率有两种方法，一是增大微波峰值功率，峰值功率报警上限为4400w，但微波波动较大，在3800w时就有可能波动到4400w产生设备报警，可将现有的微波功率提升到3400～3800w；二是增加微波开启时间或缩短微波关闭时间，将微波开启时间由原来的3～6ms增加到8ms，或者将微波关闭时间有原来的14～18ms减小为8～12ms，以达到增大平均功率的目的。

(3)、减少进料腔预热时间：优化真空度，和预热温度，减少载板在进料腔的预热时间，使载板可以尽早的进入工艺腔进行镀膜。

(4)、提高各腔室传送带带速：此过程可以提高碳纤维载板在各腔室的移动速度，带速可提升10～30cm/min，从而提升镀膜工序产能。

本发明相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用的渐进式背面镀膜工艺，可以使得双面perc电池背面镀膜采用低光程工艺时，也能够提升电池背面的减反射效果，从而提升双面perc电池的双面率，提升总体电池转换效率。

2、本发明采用的渐进式背面镀膜工艺，可以使得氧化铝和氮化硅镀膜离进料口近的石英管镀膜采用高折射率工艺，这样在降低镀膜膜厚的同时不影响底层的钝化效果，从而提升双面perc电池的双面率，提升总体电池转换效率。

3、本发明采用该产能提升镀膜工艺，在不降低电池转换效率的前提下，可使每台板式pecvd设备每11.5小时镀膜电池片产量提升1700片以上，可以使镀膜工序有更多的节存电池片，从而能够与前段退火工序和后段背面开槽工序达成产能匹配。

4、本发明提升镀膜产能的工艺方法在双面perc电池和常规perc电池都可以使用，应用广泛，实用性强。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图；

图2是本发明两种实施例的电性能测试数据对比表。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：如图1和图2所示，提供一种提升双面perc电池板式pecvd镀膜产能的方法，pm1工艺腔笑气流量计mfc1设置为550～650sccm，三甲基铝流量计设置为450～550sccm，对应的等离子源功率2100～2300w，脉冲开启时间3～5ms，脉冲关闭时间16～18ms；笑气流量计mfc2设置为700～800sccm，mfc2与mfc1的笑气流量差为150～200sccm，对应的等离子源功率2400～2600w，脉冲开启时间5～7ms，脉冲关闭时间16～18ms；工艺腔温度340～370℃，工艺腔压强为5×10-2mbar；pm1工艺腔带速设置为200～210cm/min。pm2工艺腔氨气流量计mfc1到mfc5设置为800～900sccm，硅烷流量计mfc1到mfc5设置为300～400sccm，对应的等离子源功率3700～3900w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间9～10ms；氨气流量计mfc6和mfc8设置为200～300sccm，氨气流量计mfc7设置为600～700sccm，硅烷流量计mfc6和mfc8设置为40～50sccm，硅烷流量计mfc7设置为100～150sccm，对应的等离子源功率3700～3900w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间9～10ms；工艺腔温度440～470℃，工艺腔压强为5×10-2mbar；pm2工艺腔带速设置为210～220cm/min。

此工艺可使maia设备pm1工艺腔带速提升10～20cm/min，可提升pm2工艺腔带速提升10～20cm/min，可使每台maia设备提升产能150～300片/小时，按照每班工作11.5小时计算，每班可提升产能1725片至3100片；

实施例2：如图1和图2所示，本实施是在实施例1的基础上进一步优化，本实施例重点阐述与实施例1相比的改进之处，相同之处不再赘述，pm1工艺腔笑气流量计mfc1设置为550～650sccm，三甲基铝流量计设置为450～550sccm，对应的等离子源功率2300～2500w，脉冲开启时间4～6ms，脉冲关闭时间16～18ms；笑气流量计mfc2设置为700～800sccm，mfc2与mfc1的笑气流量差为150～200sccm，对应的等离子源功率2400～2600w，脉冲开启时间5～7ms，脉冲关闭时间16～18ms；工艺腔温度340～370℃，工艺腔压强为5×10-2mbar；pm1工艺腔带速设置为205～210cm/min。pm2工艺腔氨气流量计mfc1和mfc2设置为550～650sccm，硅烷流量计mfc1和mfc2设置为350～450sccm，对应的等离子源功率3700～3900w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间9～10ms；氨气流量计mfc3、mfc4和mfc5设置为600～800sccm，硅烷流量计mfc3、mfc4和mfc5设置为250～350sccm，对应的等离子源功率3700～3900w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间9～10ms；氨气流量计mfc6和mfc8设置为50～100sccm，氨气流量计mfc7设置为400～500sccm，硅烷流量计mfc6和mfc8设置为40～60sccm，硅烷流量计mfc7设置为120～160sccm，对应的等离子源功率3700～3900w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间9～10ms；工艺腔温度440～470℃，工艺腔压强为5×10-2mbar；pm2工艺腔带速设置为210～220cm/min。

此工艺可使maia设备pm1工艺腔带速提升10～20cm/min，可提升pm2工艺腔带速提升10～20cm/min，可使每台maia设备提升产能150～300片/小时，按照每班工作11.5小时计算，每班可提升产能1725片至3100片；同时由于在双面perc背面镀氮化硅膜层采用渐进式镀膜工艺，使得双面perc电池双面率比常规工艺有所提升。

实施例3：如图1和图2所示，本实施是在实施例1的基础上进一步优化，本实施例重点阐述与实施例1相比的改进之处，相同之处不再赘述，原有工艺参数是指是设备进厂后，供应商厂家所对应设置的原始工艺参数，具体工艺参数为：pm1工艺腔笑气流量计mfc1和mfc2都设置为600～700sccm，三甲基铝流量计设置为450～550sccm，对应的等离子源功率2100～2300w，脉冲开启时间3～5ms，脉冲关闭时间16～18ms；工艺腔压强为5×10-2mbar，工艺腔温度340～370℃，pm1工艺腔带速设置为190～200cm/min。pm2工艺腔氨气流量计mfc1到mfc5设置为600～800sccm，对应的等离子源功率3200～3500w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间10～11ms；硅烷流量计mfc1到mfc5设置为280～340sccm，对应的等离子源功率3200～3500w，脉冲开启时间8～9ms，脉冲关闭时间10～11ms；工艺腔温度440～470℃，工艺腔压强为5×10-2mbar；pm1工艺腔带速设置为190～200cm/min。

本发明的工作原理为：

一种提升双面perc电池板式pecvd镀膜产能的方法，所述的方法步骤均为在原有工艺上进行改进和调整，包括以下步骤：

(1)、增大电子特气总流量：在原有工艺条件下，按比例增大氩气、笑气、三甲基铝、氨气、硅烷的总流量。

(2)、增大微波功率：增大微波功率有两种方法，一是增大微波峰值功率，峰值功率报警上限为4400w，但微波波动较大，在3800w时就有可能波动到4400w产生设备报警，可将现有的微波功率提升到3400～3800w；二是增加微波开启时间或缩短微波关闭时间，将微波开启时间由原来的3～6ms增加到8ms，或者将微波关闭时间有原来的14～18ms减小为8～12ms，以达到增大平均功率的目的。

(3)、减少进料腔预热时间：优化真空度，和预热温度，减少载板在进料腔的预热时间，使载板可以尽早的进入工艺腔进行镀膜。

(4)、提高各腔室传送带带速：此过程可以提高碳纤维载板在各腔室的移动速度，带速可提升10～30cm/min，从而提升镀膜工序产能。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。