高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜及其制备方法，包括刻蚀后多晶硅片进入PECVD炉体后，先通氧气或空气等含氧气体后，再沉积多层钝化减反射膜层，多晶硅片衬底正表面自下而上依次设置且折射率递减的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层；其总膜厚为70～135nm，总折射率为1.95～2.20。本发明专利技术基于传统多晶硅电池工艺，只改变PECVD时的制备方法和钝化减反射膜的膜质结构，可与传统晶硅电池工艺兼容，直接使用普通刻蚀设备和PECVD设备或稍加改造后即可生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能晶硅电池制造领域，尤其是一种高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜及其制备方法。
技术介绍
随着环境问题和能源问题得到越来越多人的关注，太阳电池作为一种清洁能源，人们对其研究开发已经进入到了一个新的阶段。PID(potentialinduceddegradation)效应指在长期高电压作用下，组件中玻璃和封装材料之间存在漏电现象，造成先是表面钝化减反射膜失效，然后PN结失效，最终使得组件性能降低。传统工艺的P型太阳能晶硅组件都存在一定的PID失效问题，所以研究PID现象，研发出PIDFree的太阳电池是广大太阳能厂商研发部和部分科研院校的目标之一。目前较通用且较严格的是双85PID测试，其测试条件为1000V的负电压，85℃的环境温度，85％的湿度，96h的测试时间，组件最终最大输出功率衰减比例小于5％就可判定为PID测试合格，即PIDFree。传统太阳能多晶电池表面的SiNx钝化减反射膜层几乎都因折射率较低使得PID衰减较为严重；目前市场为了追求PIDFree，主要方法是提高SiNx膜层的折射率，但电池转换效率较常规工艺降低1-2％；还有方法就是使用紫外电离、高频臭氧发生器生成的臭氧O3氧化硅片表面，生成较薄的SiOx层或使用笑气N2OPECVD法直接在硅片表面沉积一层SiOx薄膜，使电池具有一定的PID抗性。另一方面，目前大规模生产中多晶电池表面常用的减反射膜多为二到三层氮化硅，通常其光学厚度为特定波长的的四分之一或者二分之一。对于单层氮化硅减反射膜，其仅对单一波长具有较好的减反射效果，具有相对较高的反射率和较差的钝化效果。能够降低反射率并提高钝化效果的减反射膜是太阳电池研究的热点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提出一种高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜及其制备方法，这种方法不需要使用臭氧设备或其他方法在刻蚀后硅片表层特意增加SiOx层，直接使用普通刻蚀设备和PECVD设备或稍加改造后即可。该方法制备的钝化减反射膜能够降低反射率，提高钝化效果，提高太阳电池效率，且具有非常优良的抗PID衰减特性。本专利技术所采用的技术方案为：一种高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜，包括在多晶硅片衬底正表面自下而上依次设置的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层；所述的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层的折射率递减；所述的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层的总膜厚为70～135nm，总折射率为1.95～2.20。进一步的说，本专利技术所述的底层SiNx层、中间层SiNx层以及单层或多层光学优化层SiNx层均采用PECVD法制备；所述的底层SiNx层的折射率为2.15～2.35，厚度为4～15nm；所述的中间层SiNx层的折射率为2.10～2.30，厚度为10～25nm；所述的单层或多层光学优化层SiNx层的折射率为1.95～2.25，厚度为20～65nm。再进一步的说，本专利技术所述的顶层光学优化层SiOxNy层采用PECVD法将含氧气体与SiH4、NH3一起沉积而成；其膜厚为15～60nm，折射率为1.6～1.95。同时，本专利技术还提供了一种高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜的制备方法，包括以下步骤：1)多晶硅片常规工艺处理后进行刻蚀；2)刻蚀后多晶硅片由载具送入300℃到550℃之间的PECVD腔体内，通入含氧气体3min到20min；3)使用PECVD设备镀多层钝化减反射膜；包括在多晶硅片衬底正表面自下而上依次设置的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层；4)使用传统电池印刷工艺印刷背电极、铝背场、正栅线和正电极，并烧结。本专利技术的原理为：刻蚀后多晶硅片进入300℃到550℃之间的PECVD腔体内，通入氧气或空气等含氧气体用一定时间后，硅片表面生长了一层薄薄的热SiO2层，该SiOx层较致密，具有较好钝化效果，能有效降低电池片的表面复合速率；且该致密SiOx层较薄(0.1nm-2nm)，电子的遂穿效应非常明显，可以将电池表面富集的一部分电荷导走从，防止因电荷堆积在电池表面而导致的电势诱导衰减(PID)，使电池具有抗PID衰减特性。多层钝化减反射膜底层高折射率的SiNx层的引入既可以增强膜层钝化效果，又可以有效的阻挡组件中的游离带正电荷离子，有效提高电池抗PID衰减特性；按一定规律依次降低多层SiNx层具有一定PID抗性的同时还可以大幅降低电池片迎光面的反射率，能够有效降低中短波波段的反射率，提高电池片的短路电流；再结合顶层低折射率的SiOxNy层，使得整体膜层的折射率更低，继续增加入射光线比例，提高短路电流，且电池片层压后颜色较暗，整体均匀无色差。采用该方法制备的多晶多层膜电池PID抗性极佳，制备的组件可以通过市场上非抗性EVA双85条件下的PID测试，且电池转换效率高于传统常规PECVD镀膜工艺。本专利技术的有益效果是：基于传统多晶电池工艺，只改变PECVD时的制备方法和钝化减反射膜的膜质结构，可与传统晶硅电池工艺兼容，直接使用普通刻蚀设备和PECVD设备或稍加改造后即可生产。该方法对设备及多晶硅片无特殊要求、易于实现、且由于沉积膜层前通入氧气或空气等含氧气体，不会出现尾气处理时的安全问题，适用于规模化生产，也可运用于一些先进电池工艺，如：背钝化电池、N型双面电池、MWT电池等。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的结构示意图；图中：1、底层SiNx层；2、中间层SiNx层；3、单层或多层光学优化层SiNx层；4、顶层光学优化层SiOxNy层。具体实施方式现在结合附图和优选实施例对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示的一种高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜结构，包括在多晶硅片衬底正表面自下而上依次设置的底层SiNx层1、中间层SiNx层2、单层或多层光学优化层SiNx层3以及顶层光学优化层SiOxNy层4。这些膜层自下而上折射率递减，其总膜厚为70～135nm，总折射率为1.95～2.20。下面通过两组实施例来进行进一步说明：实施例11)将原始硅片预处理，该预处理包括电池工艺中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜，其特征在于：包括在多晶硅片衬底正表面自下而上依次设置的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层；所述的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层的折射率递减；所述的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层的总膜厚为70～135nm，总折射率为1.95～2.20。

【技术特征摘要】
1.一种高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜，其特征在于：包括在多晶硅
片衬底正表面自下而上依次设置的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光
学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层；所述的底层SiNx层、中间层
SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及顶层光学优化层SiOxNy层的折射率
递减；所述的底层SiNx层、中间层SiNx层、单层或多层光学优化层SiNx层以及
顶层光学优化层SiOxNy层的总膜厚为70～135nm，总折射率为1.95～2.20。
2.如权利要求1所述的高PID抗性的多晶多层钝化减反射膜，其特征在于：
所述的底层SiNx层、中间层SiNx层以及单层或多层光学优化层SiNx层均采用
PECVD法制备；所述的底层SiNx层的折射率为2.15～2.35，厚度为4～15nm；所
述的中间层SiNx层的折射率为2.10～2.30，厚度为10～25nm；所述的单层或多层<...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿辉，徐春，曹玉甲，张一源，
申请(专利权)人：江苏顺风光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32