太阳能电池片科普系列——(镀膜)PECVD篇 - 上海筑安建设工程有限公司
2018-01-02
太阳能电池片科普系列——(镀膜)PECVD篇

PECVD( Plasma  Enhanced  Chemical Vapor Deposition)等离子增强化学气相沉积,等离子体是物质分子热运动加剧,相互间的碰撞会导致气体分子产生电离,物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子和中性粒子组成的混合物。

 

据测算,光在硅表面的反射损失率高达35%左右,减反膜可以极高地提高电池片对太阳光的利用率,有助于提高光生电流密度,进而提高转换效率,同时薄膜中的氢对于电池片表面的钝化降低了发射结的表面复合速率,减小了暗电流,提升了开路电压,提高了光电转换效率;在烧穿工艺中的高温瞬时退火断裂了一些Si-H、N-H键,游离出来的H进一步加强了对电池的钝化。

由于光伏级硅材料中不可避免的含有大量的杂质和缺陷,导致硅中少子寿命及扩散长度降低,从而导致电池的转换效率下降,H能与硅中的缺陷或杂质进行反应,从而将禁带中的能带转入价带或者导带。

 

一、PECVD原理

PECVD 系统是一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激发器的系列发生器。在低压和升温的情况下,等离子发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的活性气体为硅烷SiH4和氨NH3。这些气体作用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅烷对氨气的比率,来得到不同的折射指数。在沉积工艺中,伴有大量的氢原子和氢离子的产生,使得晶片的氢钝化性十分良好。

在真空、480摄氏度的环境温度下,通过对石墨舟的导电,使硅片的表面镀上一层SixNy。

3SiH4+4NH3 → Si3N4+12H2

二、Si3N4

Si3N4膜的颜色随着它的厚度的变化而变化,一般理想的厚度是75—80nm之间,表现为深蓝色,Si3N4膜的折射率在2.0—2.5之间效果最好,通常用酒精来测其折射率。

优良的表面钝化效果、高效的光学减反射性能(厚度折射率匹配)、低温工艺(有效降低成本)、生成的H离子对硅片表面钝化.

三、镀膜车间常见事项

膜厚。沉积时间的不同膜厚也是不一样的要根据镀膜的颜色来适当的增加或减少它的沉积时间,片子发白要减少沉积时间,如偏红则要适当的增加。每一舟片子要全面的确认,不允许把不良品流入到下道工序,如色斑、水印镀膜不良,应及时挑出

产线最常见的表面发白、色差、白点,其中表面发白主要由于氮化硅膜较厚导致,可通过调节膜沉积时间来调整;色差片主要由于气路堵塞、石英管漏气、微波故障等导致;白斑主要由于前道小黑点导致。

反射率、折射率等的监测、特殊气体的安全等。

 

表面发白色差片白斑

PECVD是太阳能电池片中比较重要的工序,也是体现一个企业太阳能电池片效率的一个重要指标,PECVD工序一般较忙,每一批电池片都需要监测,且镀膜炉管较多,每一管一般几百片(视设备而定),更改工艺参数后,验证周期较长。镀膜技术是整个光伏行业比较重视的技术,太阳能电池的效率提升可以通过镀膜技术的提升来实现,太阳能电池领域的科学家们也乐此不疲,未来太阳能电池表面技术或许有可能成为太阳能电池理论效率的突破口。