太阳能电池镀膜方法及太阳能电池与流程

本发明涉及太阳能电池生产技术领域，尤其是涉及一种太阳能电池镀膜方法及太阳能电池。

背景技术：

太阳能电池是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且利用的是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池具有广阔的发展前景。

在太阳能电池片的生产过程中，氧化硅钝化层和非晶硅镀膜层的形成对于提升电池转化效率起着至关重要的作用。目前，传统的生产方法是分两步进行，首先在700-900℃管式火炉里通入氧气，在晶硅片表面慢慢生长出氧化硅钝化层，然后再将晶硅片从管式火炉转移到另一个化学气相沉积腔室中进行沉积氮化硅薄膜、非晶硅薄膜和/或氧化铝薄膜。在将晶硅片在两个设备之间转移的过程中，需要对晶硅片多次上料和下料，操作繁琐，不仅增加了晶硅片的污染程度和破碎率，同时也导致生产效率下降，制造成本升高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种太阳能电池镀膜方法，以解决现有的太阳能电池镀膜方法在将晶硅片在两个设备之间转移的过程中，需要对晶硅片多次上料和下料，导致硅片的污染程度和破碎率高、生产效率低的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种太阳能电池，以解决现有的太阳能电池在镀膜过程中因需要对硅片多次上料和下料而导致的硅片污染程度和破碎率高、生产效率低的技术问题

基于上述第一目的，本发明提供了一种太阳能电池镀膜方法，包括以下步骤：

将放置有硅片的载板放置在传输装置上；

关闭第一隔离机构，使预热腔室与氧化腔室断开，关闭第二隔离机构，使氧化腔室与镀膜腔室断开；对所述氧化腔室和所述镀膜腔室分别抽真空；其中，所述预热腔室的出口与所述氧化腔室的进口之间设置有第一封闭腔室，所述第一隔离机构设置在所述第一封闭腔室的内部；所述氧化腔室的出口与所述镀膜腔室的进口之间设置有第二封闭腔室，所述第二隔离机构设置在所述第二封闭腔室的内部；

所述传输装置将所述载板传送至预热腔室中，对所述预热腔室抽真空，所述预热腔室对所述硅片进行预热；

开启所述第一隔离机构，所述传输装置将所述载板传送至所述氧化腔室中，再次关闭所述第一隔离机构，所述硅片在所述氧化腔室中形成氧化硅薄膜；

开启所述第二隔离机构，所述传输装置将所述载板传送至所述镀膜腔室，再次关闭所述第二隔离机构，形成氧化硅薄膜的硅片在所述镀膜腔室中沉积氮化硅薄膜、非晶硅薄膜和氧化铝薄膜中的一种或几种。

可选的，所述预热腔室的出口与所述氧化腔室的进口之间设置有第一封闭腔室，所述第一隔离机构设置在所述第一封闭腔室的内部；

所述氧化腔室的出口与所述镀膜腔室的进口之间设置有第二封闭腔室，所述第二隔离机构设置在所述第二封闭腔室的内部。

可选的，所述氧化腔室的真空度为10～200pa。

可选的，所述氧化腔室的温度为500～600℃。

可选的，所述氧化硅薄膜的厚度形成的速率为0.1～10nm/min。

可选的，所述氧化硅薄膜的厚度形成的速率为0.5～0.7nm/min。

可选的，所述镀膜腔室的真空度为10～500pa。

可选的，所述预热腔室的温度为400～500℃。

可选的，所述氧化腔室的内部设置有等离子体发生器和第一加热装置，所述等离子体发生器位于所述氧化腔室的进口处，所述第一加热装置位于所述传输装置的上方，用于对所述硅片进行加热；所述氧化腔室的底板上设置有用于与真空泵连通的抽口，所述抽口靠近所述氧化腔室的出口处。

可选的，所述第一隔离机构和所述第二隔离机构均为真空闸阀。

基于上述第二目的，本发明提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池的氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、非晶硅薄膜和/或氧化铝薄膜均采用所述的太阳能电池镀膜方法制作。

本发明提供的太阳能电池镀膜方法，将放置有硅片的载板放置在传输装置上；关闭第一隔离机构，使预热腔室与氧化腔室断开，关闭第二隔离机构，使氧化腔室与镀膜腔室断开；对所述氧化腔室和所述镀膜腔室分别抽真空；所述传输装置将所述载板传送至预热腔室中，对所述预热腔室抽真空，所述预热腔室对所述硅片进行预热；开启所述第一隔离机构，所述传输装置将所述载板传送至所述氧化腔室中，再次关闭所述第一隔离机构，所述硅片在所述氧化腔室中形成氧化硅薄膜；开启所述第二隔离机构，所述传输装置将所述载板传送至所述镀膜腔室，再次关闭所述第二隔离机构，形成氧化硅薄膜的硅片在所述镀膜腔室中沉积氮化硅薄膜、非晶硅薄膜和氧化铝薄膜中的一种或几种。本发明提供的太阳能电池镀膜方法，只需对硅片进行一次装载，就能够在真空环境下连续完成全部的镀膜过程，降低了硅片的污染程度和破碎率，提高了生产效率。

本发明提供的太阳能电池，由于所述太阳能电池的氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、非晶硅薄膜和/或氧化铝薄膜均采用所述的太阳能电池镀膜方法制作，在制作时，只需对硅片进行一次装载，就能够在真空环境下连续完成全部的镀膜过程，降低了硅片的污染程度和破碎率，提高了太阳能电池的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的太阳能电池镀膜方法的流程图；

图2为本发明实施例一提供的另一种太阳能电池镀膜方法的流程图；

图3为本发明实施例一提供的太阳能电池镀膜方法所采用的太阳能镀膜设备的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的传输装置的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的预热腔室的内部结构的主视图；

图6为本发明实施例一提供的氧化腔室的内部结构的主视图；

图7为本发明实施例二提供的太阳能电池链式生产设备的工艺流程图。

图标：101-预热腔室；102-氧化腔室；103-镀膜腔室；104-载板；105-硅片；106-等离子体发生器；107-第一加热装置；108-导流板；109-第二加热装置；111-第一喷射装置；112-第二喷射装置；113-第三喷射装置；114-第一隔离机构；115-第二隔离机构；119-抽口；120-电机；121-同步带；122-同步轮；123-同步轴；124-磁力转轴；125-滚轮；126-自动上料台；127-冷却腔室；128-放气腔室；129-自动下料台。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的太阳能电池镀膜方法的流程图；图2为本发明实施例一提供的另一种太阳能电池镀膜方法的流程图；图3为本发明实施例一提供的太阳能电池镀膜方法所采用的太阳能镀膜设备的结构示意图；图4为本发明实施例一提供的传输装置的结构示意图；图5为本发明实施例一提供的预热腔室的内部结构的主视图；图6为本发明实施例一提供的氧化腔室的内部结构的主视图。图1中箭头方向a表示载板104的传输方向。参见图1至图6所示，本实施例提供了一种太阳能电池镀膜方法，包括以下步骤：

s1.将放置有硅片105的载板104放置在传输装置上；

具体地，采用硅片105抓取装置将硅片105放置在载板104上，再将载板104放置在传输装置上。其中，硅片105抓取装置为现有技术，其结构不再详细描述。

需要说明的是，也可以先将载板104放置在传输装置上，然后采用硅片105抓取装置将硅片105放置在载板104上。

s2.关闭第一隔离机构114，使预热腔室101与氧化腔室102断开，关闭第二隔离机构115，使氧化腔室102与镀膜腔室103断开；对氧化腔室102和镀膜腔室103分别抽真空；

具体地，所述预热腔室101的出口与所述氧化腔室102的进口之间设置有第一封闭腔室，所述第一隔离机构114设置在所述第一封闭腔室的内部；所述氧化腔室102的出口与所述镀膜腔室103的进口之间设置有第二封闭腔室，所述第二隔离机构115设置在所述第二封闭腔室的内部。

s3.传输装置将载板104传送至预热腔室101中，对预热腔室101抽真空，预热腔室101对硅片105进行预热；

具体地，预热腔室101的进口设置有真空闸阀，预热腔室101内部的压力与外界大气压相等时，将真空闸阀打开，传输装置将载板104传送至预热腔室101中，再将真空闸阀关闭，对预热腔室101抽真空，预热腔室101对硅片105进行预热。

需要说明的是，传输装置位于预热腔室101、氧化腔室102和镀膜腔室103的内部，以预热腔室101为例，参见图3所示，图3中未示出第一加热装置107。传输装置包括多个滚轮装置，多个滚轮装置沿载板104传输方向a的两侧相对设置，且多个滚轮装置均匀间隔设置，其中，滚轮装置可以采用磁力转轴124和滚轮125固定连接的形式，将载板104放置在滚轮125上，由驱动装置驱动磁力转轴124转动，从而带动滚轮125转动，进而将载板104依次传送至预热腔室101、氧化腔室102和镀膜腔室103。其中，驱动装置包括电机120和同步带传动装置，电机120的动力输出端连接有同步轴123，同步轴123两端分别通过同步带传动装置驱动多个磁力转轴124同时转动。其中，同步带传动装置包括同步带121和同步轮122，作为优选，本实施例中的同步带121和同步轮122均采用现有的同步带和同步轮。

s4.开启第一隔离机构114，传输装置将载板104传送至氧化腔室102中，再次关闭第一隔离机构114，硅片105在氧化腔室102中形成氧化硅薄膜；

具体地，硅片105预热后，开启第一隔离机构114，传输装置将载板104传送至氧化腔室102中，再次关闭第一隔离机构114，将氧化腔室102中的真空度调节至工艺所需的值。本实施例中，参见图6所示，氧化腔室102的内部设置有等离子体发生器106和第一加热装置107，等离子体发生器106位于氧化腔室102的进口处，第一加热装置107位于传输装置的上方，用于对硅片105进行加热；氧化腔室102的底板上设置有用于与真空泵连通的抽口119，抽口119靠近氧化腔室102的出口处。向等离子体发生器106中通入氧气，在等离子体发生器106的作用下，生成氧气等离子体，在真空泵的作用下，氧气等离子体能够沿箭头方向b运动，从而经过硅片105的上表面，与硅在高温下反应，生成氧化硅薄膜。

本实施例中，氧化腔室102的内部设置有导流板108，导流板108位于等离子体发生器106的上方，用于使等离子体发生器106产生的等离子体进入第一加热装置107与硅片105之间。

作为优选，导流板108的下板面不高于第一加热装置107所在的位置。当等离子体发生器106产生的氧气等离子体撞击到导流板108时，在导流板108的作用下，氧气等离子体能够改变运动方向，防止氧气等离子体流向第一加热装置107的上方，从而增加了与硅片105表面反应的氧气等离子体的含量，在真空泵的作用下，氧气等离子体能够沿载板104的传输方向运动，从而经过硅片105的上表面，与硅在高温下反应，生成氧化硅钝化层。

本实施例中，氧化腔室102的内部设置有第二加热装置109，第二加热装置109位于传输装置的下方，用于对硅片105进行加热。通过第二加热装置109对硅片105的下表面进行加热，能够实现持续加热，使得硅片105受热均匀，镀膜效果更好。作为优选，第二加热装置109为铝板加热器。

s5.开启第二隔离机构115，传输装置将载板104传送至镀膜腔室103，再次关闭第二隔离机构115，形成氧化硅薄膜的硅片105在镀膜腔室103中沉积氮化硅薄膜、非晶硅薄膜和氧化铝薄膜中的一种或几种。

具体地，调节镀膜腔室103的真空度，使其与氧化腔室102的真空度相等，开启第二隔离机构115，传输装置将载板104传送至镀膜腔室103，再次关闭第二隔离机构115，将镀膜腔室103中的真空度调节至工艺所需的值。需要说明的是，镀膜腔室103为现有技术，其结构不再详细描述。具体包括以下步骤：

s51.对镀膜腔室103内部进行加热并抽真空；例如，可以利用铝板加热器加热至350～450℃的温度；

s52.启动镀膜腔室103内部的离子源；例如，离子源设为500～2000w，启动镀膜腔室103内部设置的射频电源系统(rf)激发生成离子体，用rf引发的等离子体激发化学反应生成氧化铝薄膜和/或非晶硅薄膜；

s53.将硅片105输送至氧化铝镀膜区域，利用第一喷射装置111喷射生成氧化铝薄膜的反应气体，并且利用第二喷射装置112沿垂直朝向载板104的方向喷射一氧化二氮、氩气、氦气中的一种或多种混合的气体；例如，气管中第一喷射装置111喷射的三甲基铝为50～200sccm、一氧化二氮为500～2000sccm，第二喷射装置112喷射的一氧化二氮为2000～5000sccm；

s54.将沉积有氧化铝薄膜的硅片105输送至氮化硅镀膜区域，利用第三喷射装置113沿垂直朝向载板104的方向喷射生成氮化硅薄膜或非晶硅薄膜的反应气体；例如，气管中第三喷射装置113喷射的氨气为1000～4000sccm、硅烷为200～600sccm。

需要说明的是，可以根据不同太阳能电池的要求，有选择性地进行镀膜，以形成氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、非晶硅薄膜和/或氧化铝薄膜，也就是说，上述步骤s4、s53和s54可以根据实际生产加工情况进行选择。

本实施例提供的太阳能电池镀膜方法，只需对硅片105进行一次装载，就能够在真空环境下连续完成全部的镀膜过程，降低了硅片105的污染程度和破碎率，提高了生产效率。

此外，预热腔室101、氧化腔室102和镀膜腔室103能够单独封闭，从而满足了不同腔室中的不同真空度的工艺要求。

本实施例中，预热腔室101的出口与氧化腔室102的进口之间设置有第一封闭腔室，第一隔离机构114设置在第一封闭腔室的内部；氧化腔室102的出口与镀膜腔室103的进口之间设置有第二封闭腔室，第二隔离机构115设置在第二封闭腔室的内部。

本实施例中，氧化腔室102的真空度为10～200pa，作为优选，氧化腔室102的真空度为10～100pa，氧化腔室102的温度为500～600℃，第一加热装置107可以为红外线加热管，利用红外线加热管将氧化腔室102内部的温度加热至500～600℃，以达到形成氧化硅薄膜所需的温度。

本实施例中，氧化硅薄膜的厚度形成的速率为0.1～10nm/min。在实际生产过程中，可以通过调节传输装置的传输速度来控制硅片105在氧化腔室102中的时间，从而得到符合工艺要求的氧化硅钝化层。

作为优选，氧化硅薄膜的厚度形成的速率为0.5～0.7nm/min。

本实施例中，镀膜腔室103的真空度为10～500pa。氧化铝镀膜区和氮化硅镀膜区用同一个压力控制系统。

本实施例中，参见图5所示，预热腔室101的内部设置有设置有第一加热装置107，用于对硅片105进行预热，预热腔室101的温度为400～500℃。

本实施例中，第一隔离机构114和第二隔离机构115均为真空闸阀。

真空闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，流体阻力小，密封面受介质的冲刷和侵蚀程度小，真空闸阀的开闭较省力，介质流向不受限制，不扰流、不降低压力。

作为优选，本实施例采用现有的vat真空阀门。

本实施例的另一可选方案中，参见图2所示，步骤s1和步骤s2的顺序可以互换，也就是说，先关闭第一隔离机构114，使预热腔室101与氧化腔室102断开，关闭第二隔离机构115，使氧化腔室102与镀膜腔室103断开；对氧化腔室102和镀膜腔室103分别抽真空；然后再将放置有硅片105的载板104放置在传输装置上，这样的方式也能够实现对硅片105的镀膜过程。

实施例二

图7为本发明实施例二提供的太阳能电池链式生产设备的工艺流程图。图7中，p表示抽真空。参见图7所示，本实施例提供了一种太阳能电池链式生产设备，该设备适用于实施例一提供的太阳能电池镀膜方法。

本实施例中，太阳能电池链式生产设备包括沿载板104的传输方向依次设置的自动上料台126、实施例一提供的太阳能电池镀膜设备、冷却腔室127、放气腔室128和自动下料台129，其中，传输装置能够将载板104从自动下料台129传送回自动上料台126，进行下一批硅片105的装载和镀膜过程，如此往复，实现了太阳能电池的连续化生产。

实施例三

本实施例提供了一种利用实施例一的太阳能电池镀膜方法制备的perc晶硅太阳能电池，具体步骤为：在p型晶硅正面上，先制造绒面-金字塔(单晶)或黑硅(多晶)，通过磷扩散生成n发射极，然后利用本发明实施例一的太阳能电池镀膜设备在氧化腔室102中形成厚度为1～5nm的氧化硅钝化层，氧化腔室102的真空度为10～100pa；在镀膜腔室103中沉积厚度为70～85nm的氮化硅抗反射膜双层结构，镀膜腔室103的真空度为50～200pa；然后通过传输装置再次将硅片105经过预热腔室101和氧化腔室102传送至镀膜腔室103，在p型晶硅背面沉积厚度为1～20nm的氧化铝镀膜层和厚度为80～120nm的氮化硅镀膜层；最后，背面以激光开洞后，铺上铝浆层；当正面印刷银浆导线后，一起高温烧结形成正负接触电极。由于采用了实施例一的太阳能电池镀膜设备对perc晶硅太阳能电池的正、反表面进行钝化，提高了电池的光电转换效率。

需要说明的是，也可以先在p型晶硅背面沉积厚度为1～20nm的氧化铝镀膜层和厚度为80～120nm的氮化硅镀膜层，然后再在p型晶硅正面形成厚度为1～5nm的氧化硅钝化层和厚度为70～85nm的氮化硅抗反射膜双层结构。

需要说明的是，制造绒面-金字塔(单晶)或黑硅(多晶)以及形成正负接触电极的方法属于现有技术。

实施例四

本实施例提供了一种利用实施例一的太阳能电池镀膜方法制备的新型晶硅太阳能电池hjt结构，具体步骤为：在电池正反面形成厚度为1～3nm的氧化硅钝化层和厚度为1～10nm的非晶硅镀膜层，其中，氧化腔室102的真空度为10～100pa，镀膜腔室103的真空度为10～100pa。用化学气相沉积(cvd)在正面沉积p+非晶硅发射极，在反面沉积n++非晶硅膜。在电池两面分别沉积tco膜和印刷银浆导线后，低温烧结完成正负接触电极。hjt电池的光电转换效率可以达到23％。

实施例五

本实施例提供了一种利用实施例一的太阳能电池镀膜方法制备的新型晶硅太阳能电池topcon结构，具体步骤为：正面硼扩散生成p发射极，再在镀膜腔室103中形成厚度为1～3nm的氧化铝钝化层和厚度为70～85nm的氮化硅抗反射膜，镀膜腔室103的真空度为10～100pa。然后通过传输装置再次将硅片105经过预热腔室101传送至氧化腔室102，在电池反面形成厚度为1～3nm的氧化硅钝化层，氧化腔室102的真空度为10～100pa；再传送至镀膜腔室103，沉积厚度为50～1000nm的n掺杂非晶硅膜。当正面印刷银浆导线，背面铺上铝浆层后，经过750～850℃高温烧结，背面n掺杂非晶硅膜变成导电n掺杂多晶硅膜。这样同时形成正负接触电极。topcon电池的光电转换效率可以达到25％。

实施例六

pert(passivatedemitter，reartotally-diffusedcell)，钝化发射极背表面全扩散电池，是一种典型的双面电池。双面太阳电池是指硅片105的正面和反面都可以接受光照并能产生光生电压和电流的太阳电池，这种电池可以用p型硅片制造，也可以用n型硅片制造。npert双面电池基本工艺流程为：(1)双面制绒；(2)上表面扩散硼制成p+n结；(3)背面扩散磷制成n+n结；(4)双面钝化薄膜；(5)双面金属化。

其中，利用实施例一的太阳能电池镀膜方法制备的双面钝化薄膜，具体步骤为：在氧化腔室102中，在n+背表面场上形成氧化硅层，其中，氧化腔室102的真空度为10～100pa；然后由传输装置将硅片105传送至镀膜腔室103，在镀膜腔室103中沉积氮化硅层，镀膜腔室103的真空度为50～200pa，从而形成氧化硅/氮化硅叠层钝化膜，氧化硅膜可以很好的对n+面进行表面钝化，加上氮化硅膜的带正电荷特性，可以同时获得较好的表面钝化和场钝化的效果，而且还能起到很好的减反射作用。

需要说明的是，也可以在镀膜腔室103中，在p+掺杂面沉积氧化铝薄膜，氧化铝自身带有负电荷，对p型硅(c-si)的场钝化效果较好。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。