專利名稱：一種提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件性能的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件性能的制備方法，采用預沉積非晶硅薄膜來降低產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池的污染問題，屬于薄膜太陽能電池生產(chǎn)技術領域。
背景技術：
硅薄膜太陽能電池是基于等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)制備的硅薄膜技術。然而，在PECVD工藝中，硅薄膜不僅沉積在玻璃基地上，還沉積在反應腔室壁上，因此需要周期性清除，防止硅薄膜生長至一定厚度并掉落到玻璃上，造成電池性能降低或者報廢。通常，在產(chǎn)業(yè)化來說，設備的嫁動率對于產(chǎn)能非常重要，因此PECVD反應腔室的清洗利用F2、NF3或SF6 + O2的等離子體刻蝕技術進行清洗，不需要停止PECVD設備的連續(xù)生產(chǎn)。然而，對于鋁或不銹鋼材質的PECVD反應腔室，在基于氟等離子體刻蝕清洗過程中，氟會和反應腔室材質反應生產(chǎn)MFx (反應腔室清洗的副產(chǎn)品)，并且殘留在反應腔室中。使用SF6 + O2的等離子體刻蝕技術，還會產(chǎn)生硫和氧，殘留在反應腔室。對于上述的殘留物，在緊接著的硅薄膜沉積過程中，氟、硫或氧會被重新釋放并進入到硅薄膜電池中，影響硅薄膜的質量并對電池性能產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件性能的制備方法，改善因氟等離子體刻蝕清洗而對硅薄膜材料污染的影響，進而提高硅薄膜電池性能，解決背景技術存在的上述問題。本發(fā)明的技術方案是一種提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件性能的制備方法，在硅薄膜電池制備方法的等離子體清洗/沉積工序中引入預沉積非晶硅薄膜工藝，反應腔室經(jīng)過氟等離子體刻蝕清洗后，采用等離子增強化學氣相沉積工藝，控制輝光功率和硅烷濃度，預沉積非晶硅薄膜，降低殘留在反應腔室內(nèi)的氟、硫或氧濃度，進而提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件的光電轉換效率。所述的預沉積非晶硅薄膜工藝，采用離子體增強氣相沉積法或熱絲技術。所述預沉積非晶硅薄膜工藝，所用的輝光激勵頻率范圍在13. 56MHz至IOOMHz ;所用的氫稀釋硅烷濃度SC=([SiH4]/( [SiH4]+ [H2]))%彡20%;沉積時間范圍5s-200s ;所述的預沉積非晶硅膜厚度范圍2nm-50nm。本發(fā)明適用于非晶硅基、微晶硅基的硅薄膜太陽能電池，或者由單結非晶、微晶硅基構成的雙結或三結疊層薄膜太陽電池。非晶硅基或微晶硅基薄膜太陽電池中的污染元素為氟、硫或氧元素。本發(fā)明的積極效果本發(fā)明在傳統(tǒng)的硅薄膜電池制備方法的等離子體清洗/沉積順序中引入預沉積工藝，反應腔室經(jīng)過氟等離子體刻蝕清洗后，采用等離子增強化學氣相沉積技術，控制輝光功率和硅烷濃度預沉積非晶硅薄膜，降低殘留在反應腔室內(nèi)的氟、硫或氧濃度，進而提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件的光電轉換效率。本發(fā)明不需要停止設備，不影響系統(tǒng)的嫁動率，又降低了污染，同時有效提高電池效率。


圖I為本發(fā)明實施例的流程 圖2為背景技術制備方法生產(chǎn)非晶硅電池組件的I-V曲線 圖3為本發(fā)明預沉積時間20s的產(chǎn)業(yè)化非晶硅電池組件I-V曲線圖。
具體實施方式

以下結合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。本實施例是以制備單結p/i/n型非晶硅硅薄膜太陽電池，采用預沉積非晶硅薄膜來降低電池的污染，提高電池的光電轉換效率。本發(fā)明包括以下步驟
第一、將完成沉積的Pin型硅薄膜電池從反應腔室中傳輸?shù)椒磻皇彝獠浚?br> 第二、利用等離子體增強化學氣相沉積工藝，控制沉積功率和三氟化氮濃度，對完成沉積電池后的反應腔室進行氟等離子體刻蝕清洗；
第三、采用等離子增強化學氣相沉積，控制沉積功率和硅烷濃度，去除殘留在反應腔室中的氟、硫或氧元素，同時在反應器腔室內(nèi)壁沉積一層非晶硅薄膜，保證腔室環(huán)境和制備電池所需環(huán)境相同或相近；
第四、將帶有經(jīng)過激光劃刻的透明導電薄膜襯底放在真空反應腔室內(nèi)；
在本發(fā)明的實施例中，該襯底選用玻璃襯底，真空控制在O. 01-0. 5mbar ；
第五、在襯底上一次沉積非晶硅電池的非晶P層、本征i層和非晶η層；完成p/i/n工序后，送入激光劃刻硅薄膜電池；
第六、采用低壓化學氣相沉積摻B的ZnO背導電電極，完成后進行激光劃刻；
第七、采用絲網(wǎng)印刷制備背反層，進行電極連接和層壓封裝，獲得電池組件，進行J-V測試。本實施例中預沉積非晶硅薄膜的較為優(yōu)選的一個實施條件如下反應氣中硅烷流量=10. 4slm,氫氣流量=10. 4slm。反應腔室中的反應氣壓為O. 5mbar,反應腔室溫度200°C，設定射頻功率為380W，射頻激勵頻率為40MHz，沉積時間20s，后續(xù)制備的1100X 1300mm2電池組件填充因子和最大輸出功率分別為70. 3%和129. 23W，如圖3所示。附圖2給出的是沒有采用預沉積工藝條件下制備電池組件的填充因子和最大輸出功率分別為69. 2%和126. 64ff0
權利要求
1.一種提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件性能的制備方法，其特征在于在硅薄膜電池制備方法的等離子體清洗/沉積工序中引入預沉積非晶硅薄膜工藝，反應腔室經(jīng)過氟等離子體刻蝕清洗后，采用等離子增強化學氣相沉積工藝，控制輝光功率和硅烷濃度，預沉積非晶硅薄膜，降低殘留在反應腔室內(nèi)的氟、硫或氧濃度，進而提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件的光電轉換效率。
2.根據(jù)權利要求I所述之一種提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件性能的制備方法，其特征在于所述的預沉積非晶硅薄膜工藝，采用離子體增強氣相沉積法或熱絲技術。
3.根據(jù)權利要求I或2所述之一種提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件性能的制備方法，其特征在于所述預沉積非晶硅薄膜工藝，所用的輝光激勵頻率范圍在13. 56MHz至IOOMHz ;所用的氫稀釋硅烷濃度SC=([SiH4]/( [SiH4]+ [H2]))%彡20%;沉積時間范圍5s-200s ;所述的預沉積非晶硅膜厚度范圍2nm-50nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件性能的制備方法，采用預沉積非晶硅薄膜來降低產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池的污染問題，屬于薄膜太陽能電池生產(chǎn)技術領域。技術方案是在硅薄膜電池制備方法的等離子體清洗/沉積工序中引入預沉積非晶硅薄膜工藝，反應腔室經(jīng)過氟等離子體刻蝕清洗后，采用等離子增強化學氣相沉積工藝，控制輝光功率和硅烷濃度，預沉積非晶硅薄膜，降低殘留在反應腔室內(nèi)的氟、硫或氧濃度，進而提高產(chǎn)業(yè)化硅薄膜電池組件的光電轉換效率。本發(fā)明不需要停止設備，不影響系統(tǒng)的嫁動率，又降低了污染，同時有效提高電池效率。
文檔編號H01L31/20GK102637780SQ201210127770
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權日2012年4月27日
發(fā)明者倪健雄, 關峰, 孫曉東, 尹晶晶, 李爽, 王光輝, 王志強, 王穎, 馬云祥, 高錦成, 黃躍龍 申請人:保定天威薄膜光伏有限公司