技术领域
[0001] 本
发明涉及PERC
太阳能电池领域，尤其涉及一种管式PERC太阳能电池的修复工艺，以及一种管式PERC太阳能电池的制备工艺。
背景技术
[0002] 在
制造过程中，各工序经常会出现工艺问题或者机器故障导致的宕机，会导致前道工序的半成品停留，在某些工序，半成品
停留时间过长会影响到成品的性能。管式PERC电池的制造过程为：制绒，扩散，
刻蚀，
退火，背
镀膜，正镀膜，激光，丝网印刷，
烧结。
发明人在实验中发现，退火后到背镀膜的间隔时间超过4小时，电池的转换效率会明显下降，而且，间隔时间越长，效率降幅越大，最大的效率降幅能达到0.2%以上。理论上，间隔时间越长，
硅片会吸收空气中的
水分，显著降低背面
氧化
铝镀膜的
钝化效果。对于太阳能电池，0.2%是一个比较大的效率差距，提升效率0.2%，可以明显增加终端太阳能电站的发电量，也可以显著降低发电成本。
[0003] 另外，如果退火到背镀膜的间隔时间越长，
硅片上容易
吸附空气中的粉尘，导致PERC电池的EL测试出现很多黑点和黑斑，影响电池的EL良率。
[0004] 在生产管理方面，通过合理安排投料和生产、提高问题反馈和预警的及时性来减少半成品在退火后的停留时间，但是不能从根本上解决。
[0005]
现有技术中，暂无发现在硅片退火之后，硅片背面镀膜之前增加一道工序，以解决退火后到背镀膜的间隔时间超过4小时导致的效率降低的问题。
[0006] 现有的相关技术，退火处理多数是为了增强氧化铝的钝化效果，例如CN 105810779 A公开的《一种PERC太阳能电池的制备方法》，背面沉积钝化叠层膜包括如下步骤：(1) 采用
原子层沉积方法在硅片背面沉积Al2O3
薄膜；(2) 将步骤( 1 )的硅片放入管式炉中进行预退火，退火
温度为400~600℃，退火时间为5~20 min；然后在其上沉积SiO2薄膜，沉积温度为400~600℃，沉积时间为5~10min，SiO2薄膜的厚度为5~10nm；然后在上述SiO2薄膜上沉积SiNx薄膜，其薄膜厚度为70~170nm；沉积时间为5~30min；在沉积SiO2薄膜和SiNx薄膜的同时完成退火工艺。
[0007] 另一方面，管式PECVD技术由于存在绕镀和划伤这一对互相制约的难题，外观良率和EL良率一直比较低，影响该技术的大规模量产。
[0008] 管式PECVD镀膜设备是通过将硅片插入
石墨舟，再将石墨舟送入
石英管做镀膜沉积。石墨舟通过3个卡点将硅片固定在石墨舟壁上，硅片的一面与石墨舟壁
接触，在硅片的另外一面上沉积膜层。为了保证镀膜的均匀性，硅片要贴紧石墨舟壁，因此，卡点槽的宽度设置较小，约为0.25mm。管式PECVD镀膜有两个缺点：1，在插片过程中，硅片会与石墨舟壁发生摩擦，导致硅片挨着石墨舟壁的一面产生划伤。2，在沉积过程中，由于硅片与石墨舟壁之间不可避免的存在缝隙，尤其是卡点处的缝隙较大，工艺气体会扩散到硅片的另一面，在另一面形成膜的沉积，即绕镀，卡点处的绕镀更加严重。
发明内容
[0009] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种管式PERC太阳能电池的修复工艺，解决半成品停留时间过长带来的效率下降问题，并提高EL良率。
[0010] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种管式PERC太阳能电池的制备工艺，解决半成品停留时间过长带来的效率下降问题，并提高EL良率。
[0011] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种管式PERC太阳能电池的制备工艺，解决划伤和绕镀的问题。
[0012] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管式PERC太阳能电池的修复工艺，所述修复工艺设置在硅片退火之后，硅片背面镀膜之前，其包括：
[0013] (1)将退火后镀膜前停留时间超过4小时的半成品硅片置入修复炉，所述修复炉包括炉外腔,旋转内腔和中心固定机构，中心固定机构上设置有红外灯和喷气管，旋转内腔上设置有放置硅片的卡槽和连通炉外腔的通孔，所述喷气管通入流量为5-10slm的氮气实现自洁，所述氮气的通入时间为1-5min；
[0014] (2)通入流量为5-20slm的氮气，用于吹扫硅片上的灰尘；
[0015] (3)将修复炉从室温升温到500-650℃，升温时间为5-20min，同时通入流量为1-5slm的氮气；
[0016] (4) 将修复炉在500-650℃恒温5-30min，同时通入流量为5-20slm的氮气。
[0017] 作为上述技术方案的改进，所述修复工艺包括：
[0018] (1)将退火后镀膜前停留时间超过4小时的半成品硅片置入修复炉，所述修复炉包括炉外腔,旋转内腔和中心固定机构，中心固定机构上设置有红外灯和喷气管，旋转内腔上设置有放置硅片的卡槽和连通炉外腔的通孔，所述喷气管通入流量为6-8slm的氮气实现自洁，所述氮气的通入时间为2-4min；
[0019] (2)通入流量为5-20slm的氮气，用于吹扫硅片上的灰尘；
[0020] (3)将修复炉从室温升温到550-650℃，升温时间为5-20min，同时通入流量为2-4slm的氮气；
[0021] (4) 将修复炉在550-650℃恒温10-20min，同时通入流量为8-15slm的氮气。
[0022] 作为上述技术方案的改进，所述硅片退火包括以下步骤：
[0023] 对硅片进行退火，退火温度为700-820℃，氮气流量为1-15L/min，氧气流量为0.1-6 L/min。
[0024] 作为上述技术方案的改进，所述硅片背面镀膜采用管式PECVD设备进行，包括以下步骤：
[0025] 采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，等离子功率为2000-5000w；
[0026] 采用硅烷、
氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，等离子功率为4000-6000w；
[0027] 采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-500s，等离子功率为10000-13000w；
[0028] 采用笑气沉积
二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
[0029] 作为上述技术方案的改进，所述硅片背面镀膜采用管式PECVD设备进行，包括以下步骤：
[0030] 采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，三氧化二铝膜的沉积温度为250-300℃，时间为50-300s，等离子功率为2000-5000w；
[0031] 采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉积温度为350-410℃，时间为50-200s，等离子功率为4000-6000w；
[0032] 采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅膜的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
[0033] 采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
[0034] 作为上述技术方案的改进，所述管式PECVD设备包括晶片装载区、炉体、特气柜、
真空系统、控制系统以及石墨舟，所述特气柜设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路以及用于通入笑气的第四气体管路；
[0035] 所述石墨舟用于装卸硅片，所述石墨舟包括卡点，所述卡点包括卡点轴、卡点帽和卡点底座，所述卡点轴安装在卡点底座上，所述卡点帽与卡点轴连接，所述卡点轴与卡点帽、卡点底座之间形成卡点槽，卡点槽的深度为0.5-1mm。
[0036] 作为上述技术方案的改进，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.6-0.8mm，卡点底座的直径为6-15mm，卡点帽的斜面
角度为35-45度，卡点帽的厚度为1-1.3mm。
[0037] 相应的，本发明还公开一种管式PERC太阳能电池的制备工艺，包括：
[0038] （1）在硅片
正面和背面形成绒面，所述硅片为P型硅；
[0039] （2）在硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
[0040] （3）去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边
PN结，并对硅片背面进行
抛光,背刻蚀深度为3-6微米；
[0041] （4）对硅片进行退火，退火温度为700-820℃，氮气流量为1-15L/min，氧气流量为0.1-6 L/min；
[0042] （5）将退火后镀膜前停留时间超过4小时的半成品硅片置入修复炉进行修复，其中，所述修复炉包括炉外腔,旋转内腔和中心固定机构，中心固定机构上设置有红外灯和喷气管，旋转内腔上设置有放置硅片的卡槽和连通炉外腔的通孔，所述喷气管通入流量为5-10slm的氮气实现自洁，所述氮气的通入时间为1-5min；然后，通入流量为5-20slm的氮气，用于吹扫硅片上的灰尘；再将修复炉从室温升温到500-650℃，升温时间为5-20min，同时通入流量为1-5slm的氮气；最后，将修复炉在500-650℃恒温5-30min，同时通入流量为5-
20slm的氮气；
[0043] （6）采用管式PECVD设备在硅片背面沉积背面复合膜，包括：
[0044] 采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，等离子功率为2000-5000w；
[0045] 采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，等离子功率为4000-6000w；
[0046] 采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-500s，等离子功率为10000-13000w；
[0047] 采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w；
[0048] 所述管式PECVD设备设有硅烷、氨气、三甲基铝、笑气四条气体管路，所述管式PECVD设备装卸硅片的器具为石墨舟，石墨舟的卡点槽的深度为0.5-1mm；
[0049] （7）在硅片正面沉积钝化膜；
[0050] （8）对硅片背面复合膜上进行激光开槽；
[0051] 其中，激光
波长为532nm，激光功率为14w以上，激光划线速度在12m/s以上，
频率500KHZ以上；
[0052] （9）在硅片背面印刷背
银主栅浆料，烘干；
[0053] （10）在激光开槽区上印刷铝浆，使之与背银主栅浆料垂直连接；
[0054] （11）在硅片正面印刷正银
电极浆料；
[0055] （12）对硅片进行高温烧结，形成背银主栅、铝
栅线和正银电极；
[0056] （13）对硅片进行抗LID退火，制得管式PERC太阳能电池成品。
[0057] 作为上述方案的改进，采用管式PECVD设备在硅片背面沉积背面复合膜，包括：
[0058] 采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，三氧化二铝膜的沉积温度为250-300℃，时间为50-300s，等离子功率为2000-5000w；
[0059] 采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉积温度为350-410℃，时间为50-200s，等离子功率为4000-6000w；
[0060] 采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅膜的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
[0061] 采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
[0062] 作为上述方案的改进，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.6-0.8mm，卡点底座的直径为6-15mm，卡点帽的斜面角度为35-45度，卡点帽的厚度为1-1.3mm。
[0063] 实施本发明，具有如下有益效果：
[0064] 一，本发明提供了一种管式PERC太阳能电池的修复工艺，本发明的修复工艺设置在硅片退火之后，硅片背面镀膜之前，其与普通的退火、回火工艺不同，所述修复工艺是为了解决退火后镀膜前停留时间超过4小时导致的光电转换效率降低和EL良率降低的问题。其具体是这样实现的：氮气自洁、氮气吹扫、修复炉升温并通入一定量的氮气、修复炉恒温并通入一定量的氮气。本发明通过上述四个步骤，可以修复效率，提升效率0.2%，可以明显增加终端太阳能电站的发电量，也可以显著降低发电成本。而且，本发明PERC电池经过EL测试，没有检测到黑点和黑斑，大大提高电池的EL良率。
[0065] 二，本发明还提供了一种管式PERC太阳能电池的制备工艺，其采用管式PECVD设备在硅片背面沉积背面复合膜，管式PERC设备利用直接等离子法，等离子直接对硅片表面进行轰击，膜层的钝化效果显著。
[0066] 本发明通过调节卡点轴直径和卡点底座直径的大小，减少卡点槽内侧的深度，从而减小卡点处硅片与卡点底座之间的缝隙大小，进而减少气流绕镀到硅片背面，大幅降低电池正面边缘舟齿印的比例。而且，通过适当增加卡点帽斜面的角度和卡点帽的厚度，通过调整自动插片机，略微增加插片时硅片离石墨舟壁的距离，降低划伤的比例，同时减少硅片滑落时跟石墨舟壁的撞击
力，降低碎片率。
[0067] 进一步，由于氮化硅处于背面复合膜的外层，随着沉积时间的增加，硅片表面的膜层加厚，硅片发生弯曲，硅烷和氨气就会更容易绕镀到电池正面边缘。本发明设定氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-500s
[0068] ，通过缩短氮化硅沉积的时间和温度，可以降低硅片的弯曲度，减少绕镀的比例。氮化硅沉积的温度窗口很窄，为390-410℃，可以最大程度减少绕镀。但，当沉积温度低于
390℃，绕镀的比例却上升。
[0069] 同时为了满足大规模生产的需求，克服氮化硅沉积时间的缩短所带来负面影响，本发明将激光功率设置为14w以上，激光划线速度在12m/s以上，频率500KHZ以上，才能使背面复合膜单位面积上吸收到较大的单位激光
能量，确保激光打开复合膜层，保证后续印刷的铝浆通过激光开槽区与基体硅接触。
[0070] 因此，本发明制得的管式PERC太阳能电池光电转换效率高，外观良率和EL良率高，解决划伤和绕镀的问题。
附图说明
[0071] 图1是修复炉的示意图；
[0072] 图2是图1所示A部的放大图；
[0073] 图3是管式PECVD设备的示意图；
[0074] 图4是图3所示石墨舟的示意图；
[0075] 图5是图4所示石墨舟的卡点的示意图。
具体实施方式
[0076] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0077] 现有的管式PERC太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0078] （1）在硅片正面和背面形成绒面，所述硅片为P型硅。
[0079] （2）在硅片正面进行扩散，形成N型发射极。
[0080] （3）去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，并对硅片背面进行抛光。
[0081] （4）对硅片进行退火。
[0082] （5）在硅片背面沉积背面复合膜。
[0083] （6）在硅片正面沉积钝化膜，所述钝化膜优选为氮化硅膜。
[0084] （7）对硅片背面复合膜进行激光开槽。
[0085] （8）在硅片背面印刷背银主栅浆料，烘干。
[0086] （9）在激光开槽区上印刷铝浆，使之与背银主栅浆料垂直连接。
[0087] （10）在硅片正面印刷正银电极浆料。
[0088] （11）对硅片进行高温烧结，形成背银主栅、铝栅线和正银电极。
[0089] （12）对硅片进行抗LID退火，制得管式PERC太阳能电池的修复工艺成品。
[0090] 在制造过程中，各工序经常会出现工艺问题或者机器故障导致的宕机，会导致前道工序的半成品停留，在某些工序，半成品停留时间过长会影响到成品的性能。发明人在实验中发现，退火后到背镀膜的间隔时间超过4小时，电池的转换效率会明显下降，而且，间隔时间越长，效率降幅越大，最大的效率降幅能达到0.2%以上。理论上，间隔时间越长，硅片会吸收空气中的水分，显著降低背面氧化铝镀膜的钝化效果。对于太阳能电池，0.2%是一个比较大的效率差距，提升效率0.2%，可以明显增加终端太阳能电站的发电量，也可以显著降低发电成本。
[0091] 为此，本发明提供一种管式PERC太阳能电池的修复工艺，所述修复工艺设置在硅片退火之后，硅片背面镀膜之前，适用于管式PERC单面太阳能电池和管式PERC双面太阳能电池，其包括：
[0092] (1)将退火后镀膜前停留时间超过4小时的半成品硅片置入修复炉，所述修复炉包括炉外腔,旋转内腔和中心固定机构，中心固定机构上设置有红外灯和喷气管，旋转内腔上设置有放置硅片的卡槽和连通炉外腔的通孔，所述喷气管通入流量为5-10slm的氮气实现自洁，所述氮气的通入时间为1-5min；
[0093] (2)通入流量为5-20slm的氮气，用于吹扫硅片上的灰尘；
[0094] (3)将修复炉从室温升温到500-650℃，升温时间为5-20min，同时通入流量为1-5slm的氮气；
[0095] (4) 将修复炉在500-650℃恒温5-30min，同时通入流量为5-20slm的氮气。
[0096] 优选的，所述修复工艺包括：
[0097] (1)将退火后镀膜前停留时间超过4小时的半成品硅片置入修复炉，所述修复炉包括炉外腔,旋转内腔和中心固定机构，中心固定机构上设置有红外灯和喷气管，旋转内腔上设置有放置硅片的卡槽和连通炉外腔的通孔，所述喷气管通入流量为6-8slm的氮气实现自洁，所述氮气的通入时间为2-4min；
[0098] (2)通入流量为5-20slm的氮气，用于吹扫硅片上的灰尘颗粒，该修复炉可以清洁硅片，大幅度降低PERC单面和双面电池的EL不良率。
[0099] (3)将修复炉从室温升温到550-650℃，升温时间为5-20min，同时通入流量为2-4slm的氮气。本发明通过红外灯快速将硅片升温和降温，节约
能源。
[0100] (4) 将修复炉在550-650℃恒温10-20min，同时通入流量为8-15slm的氮气。本发明通过红外灯将硅片恒温，节约能源。
[0101] 如图1、2所示，本发明的修复炉包括炉外腔10，旋转内腔20和中心固定机构30，中心固定机构30上设置有红外灯40和喷气管50，旋转内腔上设置有放置硅片的卡槽60和连通炉外腔的通孔70，所述喷气管50可以设置为多个, 所述喷气管50通入流量为5-10slm的氮气实现自洁，将旋转内腔中的固体颗粒通过旋转内壁上的通孔吹到炉外腔。红外灯40用于加热，用于控制修复炉的温度。在修复炉运行过程中，喷气管50通入氮气，将旋转内腔20中的固体颗粒通过旋转内壁上的通孔吹到炉外腔10，且旋转内腔20以一定的速度旋转，以利于清扫炉内的灰尘颗粒、硅片上的灰尘颗粒和湿气。
[0102] 优选的，所述炉腔的内壁还设有保温层，保温层具体可以选用氧化锆
纤维层，但不限于此。
[0103] 本发明的修复工艺设置在硅片退火之后，硅片背面镀膜之前，其与普通的退火、回火工艺不同，所述修复工艺是为了解决退火后镀膜前停留时间超过4小时导致的光电转换效率降低和EL良率降低的问题。本发明通过上述四个步骤，可以修复效率，提升效率0.2%，可以明显增加终端太阳能电站的发电量，也可以显著降低发电成本。而且，本发明PERC电池经过EL测试，没有检测到黑点和黑斑，大大提高电池的EL良率。
[0104] 所述修复工艺设置在硅片退火之后，硅片背面镀膜之前，为了获得最佳的修复效果，本发明对退火工艺和背面镀膜工艺也做了限定。
[0105] 具体的，所述硅片退火包括以下步骤：对硅片进行退火，退火温度为700-820℃，氮气流量为1-15L/min，氧气流量为0.1-6 L/min。所述退火步骤可以改善硅片正面的掺杂浓度分布，减少掺杂带来的表面
缺陷。
[0106] 本发明采用管式PECVD设备在硅片背面沉积背面复合膜，管式PERC设备采用直接等离子法，等离子直接对硅片表面进行轰击，膜层的钝化效果显著。所述硅片背面镀膜包括以下步骤：
[0107] 采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，等离子功率为2000-5000w；
[0108] 采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，等离子功率为4000-6000w；
[0109] 采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-500s，等离子功率为10000-13000w；
[0110] 采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
[0111] 优选的，所述硅片背面镀膜采用管式PECVD设备进行，包括以下步骤：
[0112] 采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，三氧化二铝膜的沉积温度为250-300℃，时间为50-300s，等离子功率为2000-5000w；
[0113] 采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉积温度为350-410℃，时间为50-200s，等离子功率为4000-6000w；
[0114] 采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅膜的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
[0115] 采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
[0116] 本发明采用管式PECVD设备，管式PECVD设备设有硅烷、氨气、三甲基铝、笑气四条气体管路，所述四条气体管路单独或组合作用，用于形成所述三氧化二铝膜、二氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜。硅烷、氨气、三甲基铝、笑气四条气体管路可以通过采用不同的气体组合、不同的气体流量比，以及不同的沉积时间形成不同的膜层，对于氮化硅膜或氮氧化硅膜，通过调节气体流量比，可以得到不同成分比例和折射率的氮化硅膜或氮氧化硅膜。复合膜的组合顺序、厚度和膜的成分可以灵活调节，因此，本发明的生产过程灵活可控，降低成本，产量大。
[0117] 进一步，管式PECVD技术由于存在绕镀和划伤这一对互相制约的难题，外观良率和EL良率一直比较低，影响该技术的大规模量产。
[0118] 为此，
申请人潜心研究绕镀的问题，发现绕镀主要发生在氮化硅的沉积阶段。由于氮化硅处于背面复合膜的外层，随着沉积时间的增加，硅片表面的膜层加厚，硅片发生弯曲，硅烷和氨气就会更容易绕镀到电池正面边缘。通过缩短氮化硅沉积的时间和温度，将氮化硅的沉积温度设为390-410℃，时间设为100-400s，可以降低硅片的弯曲度，减少绕镀的比例。进一步的试验表明，氮化硅沉积的温度窗口很窄，为390-410度，当进一步降低温度，绕镀的比例却上升。
[0119] 沉积三氧化二铝膜时，将等离子功率设为2000-5000w；沉积氮氧化硅膜时，将等离子功率设为4000-6000w；沉积氮化硅膜时，将等离子功率设为10000-13000w；沉积二氧化硅膜时，等离子功率设为2000-5000w。确保不同的膜层都具有较佳的沉积速率，改善沉积的均匀性。
[0120] 为了解决绕镀和划伤问题，如图3所示，本发明选用特定的管式PECVD设备，管式PECVD设备包括晶片装载区1、炉体2、特气柜3、真空系统4、控制系统5以及石墨舟6，所述特气柜3设有用于通入硅烷的第一气体管路、用于通入氨气的第二气体管路、用于通入三甲基铝的第三气体管路以及用于通入笑气的第四气体管路，第一气体管路、第二气体管路、第三气体管路、第四气体管路设于特气柜3的内部，于图中未示出；
[0121] 如图4和5所示，所述石墨舟6用于装卸硅片，所述石墨舟6包括卡点60，所述卡点60包括卡点轴61、卡点帽62和卡点底座63，所述卡点轴61安装在卡点底座63上，所述卡点帽62与卡点轴61连接，所述卡点轴61与卡点帽62、卡点底座63之间形成卡点槽64，所述卡点槽64的深度为0.5-1mm。
[0122] 如图5所示，所述卡点槽64的深度为h，h优选为0.6-0.8mm，卡点底座63的直径为D，D优选为6-15mm，卡点帽62的斜面角度为α，α优选为35-45度，卡点帽62的厚度为a，a优选为1-1.3mm。
[0123] 更佳的，所述卡点槽64的深度h为0.7mm，卡点底座63的直径D为9mm，卡点帽62的斜面角度α为40度，卡点帽62的厚度a为1.2mm。
[0124] 需要说明的是，所述卡点槽的深度h是指卡点槽内侧的深度，主要是指卡点轴61与卡点底座63所成夹角的一侧的深度。卡点槽的深度h=（卡点底座直径-卡点轴直径）/2。卡点帽的斜面角度为α,是指卡点帽的斜面与竖直方向的夹角。
[0125] 现有的卡点槽的深度h为1.75mm，卡点底座的直径D为9mm，卡点帽的斜面角度α为30度，卡点帽的厚度a为1mm。现有卡点槽的深度大，导致卡点处硅片与卡点底座的缝隙过大，从而绕镀到硅片背面的气体多，造成电池正面边缘的舟齿印比例很高。卡点帽的角度小、厚度小，导致自动插片机的调整空间小，划伤的比例不能有效降低。
[0126] 对于管式PECVD做背膜沉积，划伤和绕镀是一对矛盾。通过调节自动插片机，让硅片在不接触石墨舟壁、硅片与石墨舟保持一定的距离的状态下插入卡点槽，避免硅片与石墨舟壁发生摩擦。如果硅片与石墨舟片的距离过大，划伤比例少，但是硅片就不容易贴紧舟壁，绕镀比例就会增加。如果距离太大，硅片有可能不能插入卡点槽，产生掉片的可能；如果硅片与石墨舟片的距离过小，硅片更贴紧石墨舟片，绕镀的比例小，划伤的比例就会增加。
[0127] 电池正面边缘的舟齿印与PECVD背面镀膜的卡点相对应，是由于气流从卡点处绕镀到电池正面而形成。由于卡点底座的厚度略小于石墨舟片的厚度，导致卡点处的硅片与卡点底座之间存在缝隙，在镀背膜时，气流从卡点轴的下方两侧进入缝隙，使硅片的正面边缘形成膜层的沉积，即产生半圆形的舟齿印。
[0128] 本发明通过调节卡点底座直径D和卡点轴直径的大小，减少卡点槽内侧的深度h，从而减小卡点处硅片与卡点底座之间的缝隙大小，进而减少气流绕镀到硅片背面，大幅降低正面边缘舟齿印的比例。
[0129] 通过调整自动插片机，当硅片插入石墨舟中一定的
位置，
吸盘释放真空，硅片掉入卡点帽的斜面α上，依靠重力，硅片从斜面滑落至贴紧石墨舟壁。这种无接触的插片方式，用来降低硅片的划伤比例。
[0130] 本发明通过适当增加卡点帽斜面的角度α和卡点帽的厚度a，通过调整自动插片机，略微增加插片时硅片离石墨舟壁的距离，降低划伤的比例，增加卡点帽的斜面角度减少硅片滑落时跟石墨舟壁的撞击力，降低碎片率。
[0131] 需要说明的是，现有技术中，对绕镀一般都是通过事后的补救来完成的，例如申请号：201510945459.3公开的PERC晶体硅太阳能电池生产中的
碱抛光方法，在正面PECVD镀氮化硅膜工序后，利用带式传动方式刻蚀去除背表面及边缘绕镀氮化硅，解决了目前正面膜层绕镀导致背表面钝化效果不佳等问题。然而，本发明管式PERC电池是背面镀膜绕镀到正面，正面有PN结，如果采用以上
专利的碱抛光方式，会破坏正面的PN结。本发明通过调整镀膜工艺和镀膜结构，使得在生产过程就可以避免绕镀的发生，从本质上解决了绕镀的问题。无需另外增加一道工序，简化加工过程，节省成本。本发明对于成本极其敏感的光伏太阳能行业，具有重要的意义。而且，本发明还解决了划伤的问题。
[0132] 另一方面，本发明还公开一种管式PERC太阳能电池的制备工艺，包括：
[0133] （1）在硅片正面和背面形成绒面，所述硅片为P型硅；
[0134] 选用湿法或者
干法刻蚀技术，通过制绒设备在硅片表面形成绒面。
[0135] （2）在硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
[0136] 本发明所述制备方法采用的扩散工艺是将硅片置于热扩散炉中进行扩散，在P型硅的上方形成N型发射极，扩散时应控制控制温度在800℃-900℃范围内，目标
方块电阻为70-100欧/□。
[0137] 对于管式PERC电池，背面的P型硅与铝浆不是全接触，仅仅在激光的区域与铝浆接触，导致
串联电阻大。为了提高管式PERC电池的性能，本发明选用较低扩散方阻（70-100欧/□），可以降低串联电阻，提高光电转换效率。
[0138] 扩散过程中会在硅片的正面和背面形成磷硅玻璃层，磷硅玻璃层的形成是由于在扩散过程中，POCl3与O2反应生成P2O5淀积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。所述磷硅玻璃层可以在扩散时收集硅片中的杂质，可进一步降低太阳能电池的杂质含量。
[0139] （3）去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，并对硅片背面进行抛光,背刻蚀深度为3-6微米；
[0140] 本发明将经扩散后的硅片置于体积比为1/5-8的HF（
质量分数40%-50%）和HNO（3 质量分数60%-70%）混合溶液酸槽中浸泡5-30s去除磷硅玻璃和周边PN结。磷硅玻璃层的存在容易导致PECVD的色差及SixNy的脱落，而且所述磷硅玻璃层中含有大量的磷以及从硅片中迁移的杂质，因此需要去除磷硅玻璃层。
[0141] 常规电池的刻蚀深度为2微米左右，本发明将背刻蚀深度设为3-6微米，提高管式PERC电池的刻蚀深度，可以提高背反射率，提高电池的
短路电流和光电转换效率。
[0142] （4）对硅片进行退火，退火温度为700-820℃，氮气流量为1-15L/min，氧气流量为0.1-6 L/min；所述退火步骤可以改善硅片正面的掺杂浓度分布，减少掺杂带来的表面缺陷。
[0143] （5）将退火后镀膜前停留时间超过4小时的半成品硅片置入修复炉进行修复，其中，所述修复炉包括炉外腔,旋转内腔和中心固定机构，中心固定机构上设置有红外灯和喷气管，旋转内腔上设置有放置硅片的卡槽和连通炉外腔的通孔，所述喷气管通入流量为5-10slm的氮气实现自洁，所述氮气的通入时间为1-5min；然后，通入流量为5-20slm的氮气，用于吹扫硅片上的灰尘；再将修复炉从室温升温到500-650℃，升温时间为5-20min，同时通入流量为1-5slm的氮气；最后，将修复炉在500-650℃恒温5-30min，同时通入流量为5-
20slm的氮气；
[0144] 本步骤可以修复效率，提升效率0.2%，可以明显增加终端太阳能电站的发电量，也可以显著降低发电成本。而且，本发明PERC电池经过EL测试，没有检测到黑点和黑斑，大大提高电池的EL良率。
[0145] 需要说明的是，修复工艺的优选数据设置以及修复炉的结构具体同上所述，在此不再赘述。
[0146] （6）采用管式PECVD设备在硅片背面沉积背面复合膜，包括：
[0147] 采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，等离子功率为2000-5000w；
[0148] 采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，等离子功率为4000-6000w；
[0149] 采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅的沉积温度为390-410℃，时间为100-500s，等离子功率为10000-13000w；
[0150] 采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w；
[0151] 所述管式PECVD设备设有硅烷、氨气、三甲基铝、笑气四条气体管路，所述管式PECVD设备装卸硅片的器具为石墨舟，石墨舟的卡点槽的深度为0.5-1mm；
[0152] 作为本步骤优选的实施方式，采用管式PECVD设备在硅片背面沉积背面复合膜，包括：
[0153] 采用TMA与N2O沉积三氧化二铝膜，TMA的气体流量为250-500sccm，TMA与N2O的比例为1/15-25，三氧化二铝膜的沉积温度为250-300℃，时间为50-300s，等离子功率为2000-5000w；
[0154] 采用硅烷、氨气和笑气沉积氮氧化硅膜，硅烷的气体流量为50-200sccm，硅烷与笑气的比例为1/10-80，氨气的流量为0.1-5slm，氮氧化硅膜的沉积温度为350-410℃，时间为50-200s，等离子功率为4000-6000w；
[0155] 采用硅烷和氨气沉积氮化硅膜，硅烷的气体流量为500-1000sccm，硅烷与氨气的比例为1/6-15，氮化硅膜的沉积温度为390-410℃，时间为100-400s，等离子功率为10000-13000w；
[0156] 采用笑气沉积二氧化硅膜，笑气的流量为0.1-5slm，等离子功率为2000-5000w。
[0157] 申请人发现，绕镀主要发生在氮化硅的沉积阶段。由于氮化硅处于背面复合膜的外层，随着沉积时间的增加，硅片表面的膜层加厚，硅片发生弯曲，硅烷和氨气就会更容易绕镀到电池正面边缘。通过缩短氮化硅沉积的时间和温度，可以降低硅片的弯曲度，减少绕镀的比例。进一步的试验表明，氮化硅沉积的温度窗口很窄，为390-410度，当进一步降低温度，绕镀的比例却上升。
[0158] 沉积三氧化二铝膜时，将等离子功率设为2000-5000w；沉积氮氧化硅膜时，将等离子功率设为4000-6000w；沉积氮化硅膜时，将等离子功率设为10000-13000w；沉积二氧化硅膜时，等离子功率设为2000-5000w。确保不同的膜层都具有较佳的沉积速率，改善沉积的均匀性。
[0159] 进一步，所述管式PECVD设备设有硅烷、氨气、三甲基铝、笑气四条气体管路，所述管式PECVD设备装卸硅片的器具为石墨舟，石墨舟的卡点槽的深度为0.5-1mm。优选的，所述石墨舟的卡点槽的深度为0.6-0.8mm，卡点底座的直径为6-15mm，卡点帽的斜面角度为35-45度，卡点帽的厚度为1-1.3mm。石墨舟的技术细节同上所述，在此不再赘述。
[0160] （7）在硅片正面沉积钝化膜，所述钝化膜优选为氮化硅膜；
[0161] （8）对硅片背面复合膜上进行激光开槽；
[0162] 采用激光开槽技术在硅片背面复合膜上开槽，开槽深度直至P型硅下表面。其中，激光波长为532nm，激光功率为14w以上，激光划线速度在12m/s以上，频率500KHZ以上；
[0163] 优选的，激光波长为532nm，激光功率为14-20w，激光划线速度在12-20m/s，频率500KHZ以上。
[0164] 随着氮化硅沉积时间的缩短，氮化硅膜厚度变薄，影响背面复合膜层的氢钝化效果，会降低电池的光电转换效率，因此氮化硅沉积时间不能过短。另外，氮化硅膜越薄，对激光的吸收率越低，同时为了满足大规模生产的需求，激光划线速度必须保证在12m/s，激光功率保证在14w以上，因此激光的功率和频率必须达到一定的条件，才能使背面复合膜单位面积上吸收到较大的单位激光能量确保激光打开复合膜层，保证后续印刷的铝浆通过激光开槽区与基体硅接触。
[0165] （9）在硅片背面印刷背银主栅浆料，烘干；
[0166] （10）在激光开槽区上印刷铝浆，使之与背银主栅浆料垂直连接；
[0167] （11）在硅片正面印刷正银电极浆料；
[0168] （12）对硅片进行高温烧结，形成背银主栅、铝栅线和正银电极；
[0169] （13）对硅片进行抗LID退火，制得管式PERC太阳能电池成品。
[0170] 所述制备工艺简单易操作，生产过程灵活可控，复合膜的组合顺序、厚度和膜的成分可以灵活调节，降低成本，产量大，且与目前生产线兼容性好。所述制备方法制得的管式PERC太阳能电池，光电转换效率高，外观良率和EL良率高，解决划伤和绕镀的问题。
[0171] 最后所应当说明的是，以上
实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
