光伏器件的制造方法

技术领域

本发明实施例涉及光伏领域，特别涉及一种光伏器件的制造方法。

背景技术

太阳能电池工艺中，钝化膜和减反膜的形成工艺较为关键，两者直接决定了电池的光电转换效率，即太阳能电池吸收太阳光的效率。目前，通常在一个反应腔室内形成钝化膜，再将钝化好的半成品电池片取出以投入另一台具有制作减反膜功能的设备中。

当前技术手段至少存在以下问题：在电池片运输的过程中，在高温工艺下形成的钝化膜会快速降温，如此，在形成减反膜之前，钝化膜会处于常温状态，而在常温下的钝化膜上镀减反膜速度较慢，工艺效率较低；重新进行升温加热则需要较长的时间，工艺效率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种光伏器件的制造方法，有利于提高减反膜的形成效率以及提高光伏器件的光电转换效率。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种光伏器件的制造方法，包括：提供基底；在第一工艺温度下形成覆盖所述基底表面的钝化膜，所述第一工艺温度大于常温；对所述钝化膜进行保温工艺；在所述保温工艺的进行过程中，开始形成覆盖所述钝化膜的减反膜。

另外，所述保温工艺包括：采用具有第二工艺温度的惰性气体吹扫所述钝化膜表面，以使所述钝化膜的温度大于等于所述第一工艺温度，所述第二工艺温度大于所述第一工艺温度。采用惰性气体吹扫的方式进行加热，有利于保证钝化膜表面的均匀受热，进而保证形成在钝化膜表面的减反膜具有较好的厚度均匀性和致密度均匀性。

另外，所述钝化膜的材料包括氧化铝、氮氧化硅、氮化硅、碳氧化硅、碳氮氧化硅中的一种，所述减反膜的材料包括氮化硅，所述第二工艺温度为330℃～450℃。如此，可在对钝化膜进行保温的同时，对钝化膜进行退火，以进一步细化钝化膜的晶粒，提高钝化膜的致密性，进而降低减反膜和钝化膜的接触面的反射率，提高光利用率；此外，还有利于避免钝化膜的温度超出形成减反膜的最优工艺温度，以减少热量浪费。

另外，在开始形成所述减反膜之前，所述保温工艺的持续时间为10分钟～40分钟。如此，有利于满足退火工艺的最短时间要求，进而保证退火工艺的晶粒细化效果满足预设要求，同时有利于避免保温工艺的保温效果减弱而导致的钝化膜降温，保证开始形成减反膜时钝化膜处于高温状态。

另外，在开始形成所述减反膜之前的所述保温工艺中，所述第二工艺温度逐渐增大。在减反膜的最优工艺温度大于钝化膜的最优工艺温度时，采用逐渐升温的方式进行保温，有利于保证减反膜的形成工艺在对应的最优工艺温度下进行，进而提高钝化膜的质量。

另外，所述保温工艺包括：通过电磁加热工艺加热所述钝化膜，以使所述钝化膜的温度大于等于所述第一工艺温度。电磁加热工艺具有较高的时效性和准确性，即可通过调整电流大小及时且准确地控制钝化膜的温度，进而对钝化膜的升温速率进行准确控制，如此，可在对钝化膜进行保温的过程中，对钝化膜进行额外的对升温速率有要求的处理工艺。

另外，所述保温工艺包括：在形成所述钝化膜之后，采用隔绝热量的保温膜包绕所述钝化膜。采用保温膜包绕的方式进行保温，可降低钝化膜的散热速率以及降低其他工艺制程产生的热量的散热速率，而由于钝化膜的散热速率较慢，因此仅需要较少的外部热量，就可以维持钝化膜的温度较长时间；同时，由于外部热量的散热速率也较慢，外部热量的供给要求较低，有利于降低光伏器件的制造难度。

另外，在所述保温工艺的进行过程中形成所述减反膜。如此，有利于保证减反膜的整个形成工艺都处于高温状态下，从而进一步提高减反膜的形成速率和减反膜的致密度，降低减反膜和钝化膜的接触面的反射率，提高光利用率，增加光生载流子数量和短流密度，从而提高电池光电转换效率。

另外，在形成所述钝化膜之后，以及在开始形成所述减反膜之前，还包括除所述保温工艺以外的至少一个工艺制程，所述保温工艺在所述至少一个工艺制程之前进行，且在所述保温工艺的进行过程中进行所述至少一个工艺制程。如此，有利于最大程度保留钝化膜的热量，无需在降温之后重新进行升温，从而提高工艺效率。

另外，在同一反应腔室内形成所述钝化膜和所述减反膜。如此，有利于降低来回运输半成品电池片带来的碎片风险以及降温问题，降低制作成本以及提高工艺效率；同时，采用一台装备进行原本多台装备才能进行的多道镀膜工艺，有利于降低企业硬件成本。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：

上述技术方案中，通过保温工艺，利用钝化膜的高温环境形成减反膜，减反膜可具有较快的生长速率以及较高的致密度，从而降低减反膜和钝化膜的接触面的反射率，提高光利用率，增加光生载流子数量和短流密度，从而提高电池光电转换效率；同时，由于减反膜的形成工艺利用的是钝化膜自身的热量，无需重新进行升温，因此有利于提高工艺效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明实施例提供的光伏器件的制造方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的光伏器件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的时间-温度示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图1为本发明实施例提供的光伏器件的制造方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的光伏器件的结构示意图；图3为本发明实施例提供的时间-温度示意图。参考图1、图2及图3，光伏器件的制造方法包括以下步骤：

步骤101：提供基底21。

基底21包括单晶硅片或多晶硅片，基底21中的掺杂离子类型包括N型或P型，掺杂离子的类型与基底21相反，以便掺杂之后形成PN结。

在形成钝化膜22之前，还包括：对基底21表面进行制绒，以降低基底21表面的反射率，增加基底21的陷光能力，提高基底21的光电转换效率；此外，基底21具有正面211和背面212，在形成钝化膜22之前，还包括：对基底21正面211进行硼扩散以及对背面212进行磷扩散，经扩散之后，基底21具有PN结结构。

本实施例中，形成钝化膜22的工艺步骤包括步骤102和步骤103。具体地：

步骤102：降低反应腔室的内部压强。

本实施例中，在形成钝化膜22之前，将容纳基底21的反应腔室的内部压强从一个标准大气压降低为900mTorr～1100mTorr，例如为950mTorr、1000mTorr或1050mTorr。如此，在后续采取等离子沉积工艺形成钝化膜22时，有利于降低离子之间的碰撞激烈程度，提高等离子体的存活率，进而提高钝化膜22的致密性；同时，有利于避免气压过低而导致的形成速率过慢，保证钝化膜22的形成工艺具有较高的工艺效率。

需要说明的是，在不同的实施例中，容纳基底21的反应腔室的起始内部压强可以不同，即内部压强不一定是一个标准大气压，甚至可能小于900mTorr。在本发明实施例中，不考虑反应腔室的起始内部压强的大小，仅考虑钝化膜22形成工艺的工艺需求，即在形成钝化膜22之前，统一将反应腔室的内部压强调整为900mTorr～1100mTorr。

步骤103：在第一工艺温度31下形成钝化膜22，即第一工艺阶段d1。

第一工艺温度31的大小与钝化膜22的材料类型有关，第一工艺温度31可以是钝化膜22的最优工艺温度，即在第一工艺温度31下，钝化膜22的生长速率相对较快以及致密性等性能相对较好。

本实施例中，钝化膜22的材料包括氧化铝、氮氧化硅、氮化硅、碳氧化硅、碳氮氧化硅中的一种，第一工艺温度31为300℃～330℃，例如为310℃、315℃以及320℃。钝化膜22可采用原子层沉积工艺形成，以精确控制钝化膜22的厚度。

本实施例中，钝化膜22形成于基底21正面211。

步骤104：进行保温工艺，即第二工艺阶段d2。

本实施例中，在形成钝化膜22之后，向同一反应腔室内送入具有第二工艺温度32的惰性气体，吹扫钝化膜22表面，以使钝化膜22的温度大于等于第一工艺温度31，从而实现钝化膜22的保温。采用惰性气体吹扫的方式进行加热保温，有利于保证钝化膜22表面的均匀受热，进而保证形成在钝化膜22表面的减反膜23具有较高的厚度均匀性和致密度均匀性。

可以知道的是，第二工艺温度应该大于第一工艺温度31，如此，才能够在存在惰性气体以及钝化膜22都存在热损耗的情况下，控制钝化膜22的温度大于等于第一工艺温度31。

在一实施例中，还可以通过电磁加热工艺加热钝化膜22，以使钝化膜22的温度大于等于第一工艺温度31。电磁加热工艺具有较高的时效性和准确性，即可通过调整电流大小及时且准确地控制钝化膜22的温度，进而对钝化膜22的升温速率进行准确控制，如此，可在对钝化膜22进行保温的过程中，对钝化膜22进行额外的对升温速率有要求的处理工艺。

具体地，可在对钝化膜22进行保温的同时，控制钝化膜22的温度在预设温度范围内以预设速率升高，以对钝化膜22进行退火，细化钝化膜22的晶粒以及提高钝化膜22的致密性。

在另一实施例中，还可以采用隔绝热量的保温膜包绕钝化膜22，以实现保温效果。具体地，保温膜可以覆盖在反应腔室内壁以及其他区域，保温膜的覆盖可不阻碍其他工艺制程的进行，仅用于降低钝化膜22的热损耗速率以及其他工艺制程的热损耗速率。

采用保温膜包绕的方式进行保温，可降低钝化膜22的散热速率以及降低其他工艺制程产生的热量的散热速率，而由于钝化膜22的散热速率较慢，因此仅需要较少的外部热量，就可以维持钝化膜22的温度较长时间；同时，由于外部热量的散热速率也较慢，外部热量的供给要求较低，有利于降低光伏器件的制造难度。

需要说明的是，来源于其他工艺制程的外部热量不一定是专门用于加热的，也可能是工艺制程过程中必然产生的热量。比如说，在向钝化膜22内注入掺杂离子时，掺杂离子轰击钝化膜22表面所产生的热量；又比如说，后续形成减反膜23时，前驱气体之间反应所释放的热量。

还需要说明的是，在同一实施例中，可以采用一种或多种保温工艺进行保温；此外，保温工艺不一定是控制钝化膜22的温度大于等于第一工艺温度，也可以是控制钝化膜22的温度处于包含第一工艺温度31的一个温度阈值内，例如，第一工艺温度31为310℃，保温工艺控制钝化膜22的温度处于300℃～320℃之内。

本实施例中，保温工艺在形成钝化膜22的同一反应腔室内进行；在其他实施例中，保温工艺还可以在另一用于形成减反膜23的反应腔室内进行，以及在运输电池片的运输载具内进行。此外，同一实施例中，可在不同的阶段根据保温工艺的运用难度以及实际需要采取不同的保温工艺，以保证钝化膜22处于高温状态。

本实施例中，后续形成的减反膜23的材料包括氮化硅，氮化硅的最优工艺温度为450℃～490℃，吹扫钝化膜22表面的惰性气体的第二工艺温度可以为330℃～450℃。如此，可在对钝化膜22进行保温的同时，对钝化膜22进行退火，以进一步细化钝化膜22的晶粒，提高钝化膜22的致密性，进而降低减反膜23和钝化膜22的接触面的反射率，提高光利用率；以及避免钝化膜22的温度超出形成减反膜23的最优工艺温度，以减少热量浪费。

本实施例中，在开始形成减反膜23之前，保温工艺的持续时间为10分钟～40分钟，例如20分钟、25分钟或30分钟。如此，有利于满足退火工艺的最短时间要求，进而保证退火工艺的晶粒细化效果满足预设要求，同时避免保温工艺的保温效果减弱而导致的钝化膜22降温，保证开始形成减反膜23时钝化膜22处于高温状态。

其中，保温工艺的保温效果减弱可能是由于保温膜的受损或老化造成的。

本实施例中，在开始形成减反膜23之前的保温工艺中，第二工艺温度逐渐增大。如此，在减反膜23的最优工艺温度大于钝化膜22的最优工艺温度时，采用逐渐升温的方式进行保温，有利于保证减反膜23的形成工艺在对应的最优工艺温度下进行，进而提高钝化膜22的质量。

本实施例中，在形成钝化膜22之后，以及在形成减反膜23之前，还包括除保温工艺以外的至少一个工艺制程，保温工艺在上述至少一个工艺制程之前进行，且在保温工艺的进行过程中进行上述至少一个工艺制程。如此，有利于最大程度保留钝化膜22的热量，无需在降温之后重新进行升温，从而提高工艺效率。

其中，上述至少一个工艺制程包括：对钝化膜22进行氢离子掺杂工艺。氢离子掺杂工艺具体如下：

步骤105：对钝化膜22进行氢离子掺杂工艺。

本实施例中，在进行保温工艺之后，向反应腔室内通入一定量的氢源气体并进行电离，以形成氢等离子体；在形成氢等离子体之后，向钝化膜22内掺杂氢离子，以实现钝化膜22的场钝化，提高钝化膜22的钝化效果。

本实施例中，后续减反膜23的材料为氮化硅，氮化硅可利用硅烷和氨气反应生成，氨气可作为氢源气体。

步骤106：形成减反膜23，即第三工艺阶段d3。

本实施例中，在保温工艺的进行过程中形成减反膜23，即第三工艺阶段d3位于第二工艺阶段d2内。如此，有利于保证减反膜23的整个形成工艺都处于高温状态下，从而进一步提高减反膜23的形成速率和减反膜23的致密度，降低减反膜23和钝化膜22的接触面的反射率，提高光利用率，增加光生载流子数量和短流密度，从而提高电池光电转换效率；在其他实施例中，在保温工艺的进行过程中开始形成减反膜，且在开始形成减反膜之后停止保温工艺。

本实施例中，在同一反应腔室内形成钝化膜22和减反膜23，如此，有利于降低来回运输半成品电池片带来的碎片风险以及降温问题，降低制作成本以及提高工艺效率；同时，采用一台装备进行原本多台装备才能进行的多道镀膜工艺，有利于降低企业硬件成本。

在其他实施例中，在不同反应腔室内分别形成钝化膜和减反膜。

本实施例中，由于减反膜23是在具有高温的钝化膜22的基础上形成的，因此钝化膜22的形成工艺速率较快，形成相同厚度的减反膜23的时间较短，具体地，形成时间为450～600s，例如为500s、525s或550s；同样，由于减反膜23的形成工艺速率较快，在单位时间内可消耗更多的前驱气体，具体地，前驱气体中，SiH4的流量可以为1000-2000sccm，例如1250sccm、1500sccm或1750sccm，NH3的流量可以为5500-8500sccm，例如为6500sccm、7000sccm或7500sccm；另外，由于减反膜23的形成工艺可在单位时间内消耗更多的前驱气体，因为可通过增加反应腔室内部气压的方式，加速反应腔室内部的气体反应的进行，具体地，反应腔室内部气压可以为1500～2500mTorr，例如为1750mTorr、2000mTorr或2250mTorr。

本实施例中，减反膜23的材料包括氮化硅，氮化硅具有一定的钝化效果，减反膜23的致密性提高，有利于进一步提高整体电池器件的钝化效果。

在形成减反膜23之后，还包括在基底21背面212形成氮化硅钝化膜以及进行正反电极的印刷和烧结。

本实施例中，通过保温工艺，利用钝化膜的高温环境形成减反膜，减反膜可具有较快的生长速率以及较高的致密度，从而降低减反膜和钝化膜的接触面的反射率，提高光利用率，增加光生载流子数量和短流密度，从而提高电池片的光电转换效率；同时，由于减反膜的形成工艺利用的是钝化膜自身的热量，无需重新进行升温，因此有利于提高工艺效率。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。