一种光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺
技术领域
1.本发明涉及光伏电池制造技术领域，尤其是一种光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺。
背景技术：2.原子层沉积（ald，atomic layer deposition）是通过将气相前驱体交替的通入反应器并发生化学反应而形成沉积膜的一种技术，该技术可以将物质以单原子层形式一层一层地镀在基底表面。前驱体沉积到基体表面后，它们会化学吸附在基体表面，然后需要用惰性气体对反应器进行吹扫，清除未吸附在基体表面的剩余前驱体，以保证化学反应只在基体表面发生。对于光伏电池领域里，ald应用于al2o3钝化膜的制造，在ald膜生长过程中工艺的不同影响到钝化效果的优劣。
3.现有的ald原子层沉积技术是将硅片放置于真空反应腔室内，在腔室温度达到200-250℃时交替通入tma和h2o，在通入一种气体等待沉积时间后，使用n2对剩余气体进行吹扫，根据交替通入气体的循环次数，来达到预期al2o3膜厚度的目的。传统的perc电池钝化膜制造工艺运用在n型topcon电池上，因凹凸不平的绒面使湿法工序残留的化学添加剂无法清洗完全，在硅片上形成复合中心，从而减弱ald 工艺的al2o3的钝化效果。
技术实现要素：4.本技术人针对上述现有生产中这些缺点，提供一种光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，从而解决n型topcon电池ald氧化铝镀膜前的硅片表面残留物清洗，减少复合，提高钝化效果，进而提升开路电压的目的。
5.本发明所采用的技术方案如下：一种光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，包括以下步骤：步骤s1，在工艺腔室内放入经湿法工序处理后的基体，在工艺腔室内形成真空恒温环境，目标温度为200-300℃；步骤s2，在工艺腔室内循环通入o3气体，清除硅片表面的湿法残留并制备sio2薄膜；步骤s3，在工艺腔室内通入h2o蒸汽，在sio2表面沉积形成钝化界面；步骤s4，在工艺腔室内交替通入tma和h2o蒸汽，生长出高钝化的al2o3薄膜；步骤s5，吹扫破真空，完成工艺。
6.作为上述技术方案的进一步改进：步骤s1中的基体为硅片。
7.步骤s1进一步包括：加热工艺腔室200s，目标温度200-300℃，对工艺腔室抽真空至低压0.05-0.3毫托，从而在工艺腔室内形成真空恒温环境。
8.步骤s1进一步包括：在工艺腔室内形成真空恒温环境之后，持续时间为200-600s。
9.步骤s2进一步包括：在工艺腔室内循环通入o3气体的方法包括通入o3气体，持续时
间为30-200s，再通入n2吹扫，吹扫时间为0-100s，执行1-5个循环。
10.步骤s3进一步包括：在工艺腔室内通入h2o蒸汽的方法包括通入h2o蒸汽，持续时间为5-30s，再通入n2吹扫0-100s。
11.步骤s4进一步包括：在工艺腔室内交替通入tma和h2o蒸汽的方法包括先通入tma，持续时间为0.5-5s，再通入n2吹扫，吹扫时间为1-10s，停顿0.5-5s后，再通入h2o，持续时间为2-7s，停顿0.5-5s后，再通入n2吹扫，吹扫时间为1-10s，停顿0.5-5s，此为一个循环，连续执行循环20-70次。
12.本发明的有益效果如下：本发明在ald工艺之前通入o3气体，可有效的清除硅片表面的湿法残留并制备sio2薄膜，既有界面钝化的作用，又有提高抗pid的效果。在sio2薄膜制备后，通入一定时间的h2o蒸汽沉积在硅片表面，使得sio2膜与之后的al2o3薄膜形成良好接触，烧结时h+（氢离子）溢出，降低界面复合进而提升开路电压；并与后续交替通入tma和h2o形成动态平衡。以上步骤对提升电池eta（转换效率）有明显作用。
附图说明
13.图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
15.如图1所示，本发明所述的光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，包括以下步骤：步骤s1，在工艺腔室内放入经湿法工序处理后的基体，基体为硅片等，加热工艺腔室200s，目标温度200-300℃，对工艺腔室抽真空至低压0.05-0.3毫托，在工艺腔室内形成真空恒温环境，持续时间为200-600s，目标温度为200-300℃；步骤s2，在工艺腔室内通入o3气体，清除硅片表面的湿法残留并制备sio2薄膜，持续时间为30-200s，再通入n2吹扫，吹扫时间为0-100s，执行1-5个循环；步骤s3，在工艺腔室内通入h2o蒸汽，在sio2表面沉积形成钝化界面，持续时间为5-30s，再通入n2吹扫0-100s；步骤s4，在工艺腔室内交替通入tma（三甲基铝）和h2o蒸汽，生长出高钝化的al2o3薄膜，包括先通入tma，持续时间为0.5-5s，再通入n2吹扫，吹扫时间为1-10s，停顿0.5-5s后，再通入h2o，持续时间为2-7s，停顿0.5-5s后，再通入n2吹扫，吹扫时间为1-10s，停顿0.5-5s，此为一个循环，连续执行循环20-70次；步骤s5，吹扫破真空，完成工艺。
16.本发明先通入o3气体，清除硅片表面的湿法残留并制备sio2薄膜，一方面，湿法工序的化学药液渗透到绒面金字塔底，其本身的水清洗可能无法清除干净，o3的通入可有效的清洗硅片表面湿法残留，o3具有强氧化性作用且为气态，可有效的让绒面金字塔底的化学成分氧化吹走；另一方面，通入的o3可与硅片做一个氧化反应，形成一定厚度的sio2薄膜，这层膜既有界面钝化的作用，又有提高抗pid的效果。
17.在sio2薄膜制备后，通入一定时间的h2o蒸汽沉积在硅片表面，一方面，使得sio2膜
与之后的al2o3薄膜形成良好接触，烧结时h+（氢离子）溢出，降低界面复合进而提升开路电压；另一方面，通入h2o沉积在表面与后续先通入的tma进行快速反应（通常ald工艺第一次通入的tma量偏多），达到一次循环和一次tma的通入，与后续交替通入tma和h2o形成动态平衡。
18.在原子层沉积前添加用于提高钝化效果的o3氧化步和h2o钝化补偿步，此两步工艺直接对提升电池eta（转换效率）有明显作用。本发明的工艺方法简便，无需增加多余的机器成本和人力成本，只需要增加制备o3机和相关管道，即可在ald机台实现上述工艺，工艺原理简单，便于推广使用。
19.为了验证本发明的有益效果，本发明还进行了实际试验，相关测试内容和结果如下：使用原子层沉积炉在某光伏电池车间做不同工艺下沉积al2o3膜的验证测试，目标al2o3膜的厚度为4nm（30cycle），工艺腔体温度控制275℃。试验分为4组，a组（不通入o3和h2o，直接ald沉积），b组（先通入o3，再ald沉积），c组（先通入h2o，再ald沉积），d组（本发明方案，先通入o3和h2o，再ald沉积），电性能数据如下表1和表2：表1备注：bsl为对比组，lifetime为少子寿命，单位为us，jo为界面复合，单位为a/cm2，ivoc为模拟开路电压，单位为v。全流程钝化验证，无印刷工序。
20.表2备注：voc开路电压，单位为v，isc短路电流，单位为a，eta转换效率，单位为%，ff填充因子，单位为%，rs串联电阻，单位为ω，rsh并联电阻，单位为ω，irev2漏电流，单位为a。
21.从表1和表2可以看出，（1）增加h2o和o3工艺后，电池片的lifetime有明显增加，j0明显降低，ivoc提升也很明显；（2）增加h2o和o3工艺后，电池片eta提升明显，d组o3+h2o工艺效率eta提升0.13%，主要是voc提升明显。
22.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
技术特征：1.一种光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤s1，在工艺腔室内放入经湿法工序处理后的基体，在工艺腔室内形成真空恒温环境，目标温度为200-300℃；步骤s2，在工艺腔室内循环通入o3气体，清除硅片表面的湿法残留并制备sio2薄膜；步骤s3，在工艺腔室内通入h2o蒸汽，在sio2表面沉积形成钝化界面；步骤s4，在工艺腔室内交替通入tma和h2o蒸汽，生长出高钝化的al2o3薄膜；步骤s5，吹扫破真空，完成工艺。2.根据权利要求1所述的光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，其特征在于：步骤s1中的基体为硅片。3.根据权利要求1所述的光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，其特征在于：步骤s1进一步包括：加热工艺腔室200s，目标温度200-300℃，对工艺腔室抽真空至低压0.05-0.3毫托，从而在工艺腔室内形成真空恒温环境。4.根据权利要求1所述的光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，其特征在于：步骤s1进一步包括：在工艺腔室内形成真空恒温环境之后，持续时间为200-600s。5.根据权利要求1所述的光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，其特征在于：步骤s2进一步包括：在工艺腔室内循环通入o3气体的方法包括通入o3气体，持续时间为30-200s，再通入n2吹扫，吹扫时间为0-100s，执行1-5个循环。6.根据权利要求1所述的光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，其特征在于：步骤s3进一步包括：在工艺腔室内通入h2o蒸汽的方法包括通入h2o蒸汽，持续时间为5-30s，再通入n2吹扫0-100s。7.根据权利要求1所述的光伏n型topcon电池ald钝化膜制造工艺，其特征在于：步骤s4进一步包括：在工艺腔室内交替通入tma和h2o蒸汽的方法包括先通入tma，持续时间为0.5-5s，再通入n2吹扫，吹扫时间为1-10s，停顿0.5-5s后，再通入h2o，持续时间为2-7s，停顿0.5-5s后，再通入n2吹扫，吹扫时间为1-10s，停顿0.5-5s，此为一个循环，连续执行循环20-70次。
技术总结本发明公开了一种光伏N型TOPCon电池ALD钝化膜制造工艺，包括以下步骤：步骤S1，在工艺腔室内放入经湿法工序处理后的基体，在工艺腔室内形成真空恒温环境，目标温度为200-300℃；步骤S2，在工艺腔室内循环通入O3气体，清除硅片表面的湿法残留并制备SiO2薄膜；步骤S3，在工艺腔室内通入H2O蒸汽，在SiO2表面沉积形成钝化界面；步骤S4，在工艺腔室内交替通入TMA和H2O蒸汽，生长出高钝化的Al2O3薄膜；步骤S5，吹扫破真空，完成工艺。本发明可有效的清除硅片表面的湿法残留，对提升电池Eta（转换效率）有明显作用。明显作用。明显作用。
技术研发人员：陈庆敏 俞玉松 卓倩武
受保护的技术使用者：无锡松煜科技有限公司
技术研发日：2022.07.20
技术公布日：2022/11/1
