【CN109935660A】一种管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法【专利】
PECVD设备介绍
PECVD设备介绍PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）即等离子体增强化学气相沉积技术，是一种常用于制备薄膜的工艺方法。
该方法利用等离子体激活气体分子，使其在室温下与固体表面反应，形成薄膜。
PECVD设备是实现PECVD技术的关键设备之一，本文将对PECVD设备的工作原理、主要组成部分和应用领域进行详细介绍。
【工作原理】PECVD设备主要由气体输送系统、真空系统、等离子体激发系统、基底加热系统和反应室组成。
其工作原理是将气体通过气体输送系统进入反应室，然后通过真空系统将反应室抽成高真空状态，再利用等离子体激发系统将气体分子激发形成等离子体，最后将等离子体中的活性物种沉积在基底上，形成薄膜。
【主要组成部分】1.气体输送系统：由气体缸、气体流量计和气体控制阀等组成，用于控制和输送反应气体。
2.真空系统：由机械泵和分子泵等组成，用于将反应室抽成高真空状态，以保证薄膜质量。
3.等离子体激发系统：主要包括高频电源、等离子体发生器和电极等，用于产生等离子体并激发气体分子。
4.基底加热系统：由加热源和温度控制器等组成，用于加热基底，提供合适的反应条件。
5.反应室：是进行气体反应的空间，通常采用石英制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。
【应用领域】1.半导体器件制备：PECVD设备可用于生长SiO2、SiNx等材料，用于制备MOSFET等半导体器件的绝缘层和通道层。
2.光伏电池制备：PECVD设备可用于制备非晶硅、多晶硅等薄膜，用于制备光伏电池的光吸收层和透明导电层。
3.平板显示器制备：PECVD设备可用于制备低温多晶硅薄膜，用于制备薄膜晶体管面板的薄膜电晶体。
4.光学涂层制备：PECVD设备可用于制备SiO2、Si3N4等材料，用于制备抗反射膜、硬质涂层、光学滤波器等光学涂层。
5.纳米材料合成：PECVD设备可用于合成纳米碳管、纳米颗粒等纳米材料，应用于传感器、催化剂等领域。
一种用于硅异质结太阳电池生产的单腔PECVD沉积工艺[发明专利]
![一种用于硅异质结太阳电池生产的单腔PECVD沉积工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/73bf1a3a591b6bd97f192279168884868762b8d8.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011062480.6(22)申请日 2020.09.30(71)申请人 中国科学院上海微系统与信息技术研究所地址 200050 上海市长宁区长宁路865号(72)发明人 刘文柱 张丽平 刘正新 黄圣磊 李晓东 (74)专利代理机构 上海智信专利代理有限公司31002代理人 宋丽荣(51)Int.Cl.C23C 16/50(2006.01)C23C 16/24(2006.01)C23C 16/56(2006.01)C23C 16/44(2006.01)H01L 31/20(2006.01)(54)发明名称一种用于硅异质结太阳电池生产的单腔PECVD沉积工艺(57)摘要本发明涉及一种用于硅异质结太阳电池生产的单腔PECVD沉积工艺，该硅异质结太阳电池包括本征非晶硅薄膜和掺杂硅薄膜，该单腔PECVD沉积工艺包括在同一PECVD沉积腔室中沉积本征非晶硅薄膜和掺杂硅薄膜，其中，在沉积掺杂硅薄膜之后通过氧化性等离子体对PECVD沉积腔室进行后处理，以利用氧化性等离子体产生的氧化性粒子钝化附着在PECVD沉积腔室上的掺杂原子使其失去活性以避免交叉污染。
根据本发明的用于硅异质结太阳电池生产的单腔PECVD沉积工艺，引入氧化性等离子体，实现了对PECVD沉积腔室的沉积腔壁上残余掺杂原子的钝化作用，有效避免了不同硅薄膜沉积之间的交叉污染，而且能够获得很高的光电转换效率。
权利要求书1页 说明书8页 附图4页CN 112267105 A 2021.01.26C N 112267105A1.一种用于硅异质结太阳电池生产的单腔PECVD沉积工艺，该硅异质结太阳电池包括本征非晶硅薄膜和掺杂硅薄膜，其特征在于，该单腔PECVD沉积工艺包括在同一PECVD沉积腔室中沉积本征非晶硅薄膜和掺杂硅薄膜，其中，在沉积掺杂硅薄膜之后通过氧化性等离子体对PECVD沉积腔室进行后处理，以利用氧化性等离子体产生的氧化性粒子钝化附着在PECVD沉积腔室上的掺杂原子使其失去活性以避免交叉污染。
PECVD的原理及作用概述
PECVD的原理及作用概述什么是PECVDPECVD是一种化学气相沉积技术，全称为Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，即等离子体增强化学气相沉积。
它是一种在低压等离子体中使用化学气相沉积技术的过程，通过将半导体材料薄膜沉积在基底上来制备新材料。
PECVD的原理PECVD基于化学气相沉积（CVD）技术，通过在化学气相反应中引入等离子体来增强反应速率和程度。
等离子体可以通过加热气体来激发，或者通过在气体中施加高频电场来产生。
这种等离子体激发的化学气相反应可以在较低的温度下进行，从而减少了对基底材料的热应力。
PECVD的过程中，一个带有反应气体的封闭室被置于真空室中，产生的等离子体用于激活反应气体。
激活的气体与基材表面发生化学反应，并沉积在基底上形成薄膜。
PECVD的作用PECVD技术在半导体工业中起着重要的作用。
其主要作用包括：1. 薄膜沉积PECVD可用于在基底表面沉积各种类型的薄膜。
这些薄膜可以具有不同的性质，如电绝缘性、导电性、透明性等。
薄膜的沉积过程可以通过调整反应气体的组合和流量来控制，从而实现所需薄膜的生长。
2. 导电薄膜制备PECVD可以通过在基底上沉积导电性材料薄膜来制备导电层。
这对于制作晶体管、电容器、光电二极管等器件非常重要。
常用的导电材料包括多晶硅和金属。
3. 绝缘薄膜制备PECVD还可用于制备绝缘性材料薄膜，用于电子器件的电绝缘。
这些绝缘薄膜可以用于隔离电路中的不同器件，从而减少器件之间的相互干扰。
4. 光学薄膜制备PECVD可以制备用于光学器件的薄膜，如太阳能电池、光纤和光学涂层等。
这些光学薄膜具有特殊的光学性质，用于改变光的传输和反射特性。
5. 量子点的制备PECVD也可以用来制备量子点。
量子点是具有特殊的量子大小效应的半导体纳米晶体。
PECVD在量子点的制备过程中可以控制其尺寸和形貌，以调节其光学和电学性质。
总结PECVD是一种使用等离子体增强的化学气相沉积技术，用于在基底上沉积薄膜。
PECVD设备介绍
PECVD设备介绍PECVD（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种利用等离子体增强的化学气相沉积方法，用于在固体表面上生长薄膜。
PECVD 设备是用于执行这一过程的装置，它由若干重要组件组成。
下面将对PECVD设备的原理、构成和应用进行详细介绍。
PECVD设备的工作原理基于化学气相沉积（CVD）和等离子体技术的结合。
它通常包括一个真空室，用来确保反应环境中没有气体和杂质。
PECVD过程中，在真空室中供应一种或多种气体，通过设置一定的温度和压力条件，使其在受到等离子体激发的条件下，发生化学反应并沉积在底板上。
PECVD设备的核心部分是等离子体产生系统，它通常由高频电源、电极和等离子体构成。
高频电源产生高频电场，应用在电极上，形成电介质冷等离子体。
这个等离子体通过电极间的电场加速，进而与传递过来的气体发生碰撞，使气体电离并激发化学反应。
此外，PECVD设备还包括气体供应系统、真空泵、控制系统和监测系统等组件。
气体供应系统用于控制和提供所需的反应气体，通常通过气体质量流控制器来实现。
真空泵用于在沉积过程中创建和维持所需的真空环境。
控制系统用于控制和监测PECVD设备的各个参数，如温度、压力、频率等。
监测系统用于实时采集并分析过程中的关键参数，如等离子体密度和附着物质的化学成分。
PECVD设备在许多领域有广泛的应用。
在半导体行业中，PECVD用于沉积和改善硅氧化物（SiO2）和氮化硅（SiNx）等薄膜的性能。
在显示技术中，PECVD用于制备液晶显示器和有机发光二极管（OLED）等器件的透明导电氧化物薄膜。
在太阳能行业中，PECVD用于制备薄膜太阳电池的多层结构，如非晶硅和微晶硅薄膜。
此外，PECVD设备还广泛应用于光学镀膜、防反射涂层和生物医学领域等。
在使用PECVD设备进行表面涂层时，需要考虑反应气体的选择、流量和工艺参数的优化，以确保所需的沉积效果。
一种管式直接PECVD制备太阳电池SiC减反射膜的方法[发明专利]
![一种管式直接PECVD制备太阳电池SiC减反射膜的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/4a54923102d8ce2f0066f5335a8102d277a26140.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910962753.3(22)申请日 2019.10.11(71)申请人 湖南红太阳光电科技有限公司地址 410205 湖南省长沙市高新开发区桐梓坡西路586号(72)发明人 周子游 (74)专利代理机构 湖南兆弘专利事务所(普通合伙) 43008代理人 周长清 何文红(51)Int.Cl.H01L 31/0216(2014.01)H01L 31/18(2006.01)C23C 16/02(2006.01)C23C 16/32(2006.01)C23C 16/50(2006.01)C23C 16/56(2006.01)C30B 29/06(2006.01)C30B 33/10(2006.01)(54)发明名称一种管式直接PECVD制备太阳电池SiC减反射膜的方法(57)摘要本发明公开了一种管式直接PECVD制备太阳电池SiC减反射膜的方法，包括以下步骤：对硅片进行制绒，所得硅片于管式PECVD设备炉管中沉积SiC减反射膜；冷却，取出硅片，完成对SiC减反射膜的制备。
本发明方法通过利用管式PECVD设备并改良工艺步骤和工艺参数，在无需改变设备的条件下，可以兼容现有的产线设备实现SiC减反射膜的沉积，不仅有利于提高旧产线或旧设备的利用率，具有量产门槛低的优点，同时还具有工设备投资成本低、制备成本低等优点，且由此制得的SiC减反射膜表现出较好的性能，如较低的吸光率、较高的电导率，从而有利于制备得到高光电转换效率的太阳电池，对于实现太阳电池的广泛应用具有十分重要的意义。
权利要求书1页 说明书4页CN 110707160 A 2020.01.17C N 110707160A1.一种管式直接PECVD制备太阳电池SiC减反射膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对硅片进行制绒；S2、将步骤S1中制绒后的硅片置于管式PECVD设备的炉管中，在硅片表面沉积SiC减反射膜，具体为：S2-1、以甲烷、硅烷和氢气为原料，在沉积温度为150℃～400℃下沉积SiC减反射膜；S2-2、以甲烷、硅烷和氢气为原料，在沉积温度为200℃～450℃下沉积SiC减反射膜；S2-3、以氨气为原料，在沉积温度为200℃～450℃下沉积对SiC减反射膜进行注氢处理；S3、冷却，取出硅片，完成对SiC减反射膜的制备。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910160519.9
(22)申请日 2019.03.04
(71)申请人 晋能光伏技术有限责任公司
地址 030600 山西省晋中市开发区迎宾西
街和田商务楼908室
(72)发明人 白焱辉 李高非 王继磊 张娟
鲁林峰 黄金 鲍少娟 高勇
崔宁 李昌恩 刘学飞
(74)专利代理机构 镇江京科专利商标代理有限
公司 32107
代理人 夏哲华
(51)Int.Cl.
H01L 31/20(2006.01)
C23C 14/08(2006.01)
C23C 14/35(2006.01)
C23C 16/24(2006.01)C23C 16/455(2006.01)
(54)发明名称一种管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法(57)摘要本发明管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，采用管式PECVD设备在太阳能电池表面钝化、形成pn结、场钝化的本征非晶硅、掺杂非晶硅薄膜，沉积制备正背面本征非晶硅层、p型掺杂非晶硅层、n型掺杂非晶硅层，少子寿命可达到2000μs以上。
HJT电池转换效率可达到23%以上，提高本征非晶硅、掺杂非晶硅工序的产能，降低生产成本，促进包括HJT电池、Topcon电池等使用非晶硅膜层的太阳能电池技术的快速发展，缩小了设备体积，降低了成本投入，增加了设备产能，占地面积少，提高了HJT
电池产品量产规模。
权利要求书3页 说明书9页 附图1页CN 109935660 A 2019.06.25
C N 109935660
A
权 利 要 求 书1/3页CN 109935660 A
1.一种管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，对单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面，去除杂质离子及进行表面清洁；
第二步，使用管式PECVD设备制备本征非晶硅层形成钝化层，制备p、n型掺杂非晶硅层分别形成p-n结和场钝化层；
第三步，通过磁控溅射在正背面沉积TCO薄膜，形成导电及减反射层；
第四步，通过丝网印刷形成正背面银金属电极，形成导电功能；
第五步，对金属电极进行高温固化完成电池制作。
2.根据权利要求1所述管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，其特征在于：所述管式PECVD设备沉积制备本征非晶硅层时的工艺参数为：功率密度：1-2000 mW/ cm2，工艺过程中硅片表面功率密度，(感觉语句不完整)
工艺压强：10-5000 mTorr，
硅片温度：50-500 ℃，
硅烷流量：0.1-500 sccm/L，体积为炉管内部工艺气体填充体积，
氢气流量：0-500 sccm/L，体积为炉管内部工艺气体填充体积，
电源频率：1 kHz-100 MHz，
所述本征非晶硅层厚度为3-20nm。
3.根据权利要求2管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，其特征在于：所述管式PECVD设备沉积制备p型掺杂非晶硅层时的工艺参数为：功率密度，工艺压强，硅片温度，硅烷流量，氢气流量，电源频率工艺参数同本征非晶硅层；
硼源气体：使用乙硼烷或三甲基硼等硼源气体，乙硼烷或三甲基硼与硅烷浓度比为 0.1%-20%；
根据权利要求2管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，其特征在于：所述管式PECVD设备沉积制备n型掺杂非晶硅层时的工艺参数为：功率密度，工艺压强，硅片温度，硅烷流量，氢气流量，电源频率工艺参数同本征非晶硅层；
磷源气体：使用磷烷等含磷气体，磷烷与硅烷浓度比为0.1%-20%。
4.根据权利要求1所述管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，其特征在于：所述单晶硅片厚度为80-200μm，n型或p型掺杂硅片，绒面金字塔大小为1-15μm。
5.根据权利要求1所述管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，其特征在于：所述正背面TCO薄膜厚度为60-120 nm，方阻为10-150Ω/□。
6.根据权利要求1所述管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，其特征在于：所述主栅宽度为0.1-1mm，主栅数目为5-15根，正背面银副栅线宽度为10-40μm，副栅线数目为60-150根。
7.根据权利要求1所述管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方法，其特征在于：所述金属电极固化温度为100-200℃，固化时间5-30min。
8.根据权利要求2所述管式PECVD设备生产异质结太阳能电池非晶硅镀膜沉积层的方
2。