一种太阳电池钝化减反射膜及其制备工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳电池钝化减反射膜及其制备工艺方法。该制备工艺方法采用PECVD，在硅片表面沉积一层二氧化硅膜，再在做好的二氧化硅膜上沉积一层折射率较高的氮化硅层，最后在高折射率氮化硅层上再沉积一层折射率较低的氮化硅层。该制备工艺方法其操作方便、作业成本低、可对电池表面进行良好钝化和良好减反射性能，由该工艺制备的钝化减反射膜，其比传统单层或双层氮化硅膜更显著地提高太阳电池的开路电压、短路电流以及电池效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳电池片加工过程中的电池片处理
，尤其涉及对太阳电池片表面进行镀膜处理的一种工艺。
技术介绍
要提高晶体硅太阳电池的效率，应尽量提高硅基底对太阳光的吸收，降低硅片表面的反射率，而为了达到这个目的，除了对硅片进行制绒形成绒面，增加光在硅片表面的入射次数外，还可以在电池表面镀一层或多层减反射膜，目前工业上大规模生产的方法是采用管式PECVD设备在扩散后的硅片表面沉积氮化硅薄膜。氮化硅薄膜具有两个主要作用:良好的减反射效果，降低硅片表面反射率；薄膜内丰富的氢离子可以钝化表面悬挂键、晶界等缺陷态，减少非平衡载流子的复合中心，从而降低表面复合速率，提高电池的开路电压、短路电流。在PECVD过程中，氮化硅膜的折射率、消光系数和钝化效果主要由硅的含量来决定，随着反应气体中硅烷含量的增加，膜的折射率增大，消光系数增大，更多的光会被膜吸收而难以到达硅表面，减小了电池的短路电流，但钝化效果增强了，减少了表面复合几率；反之，如果反应气中氨气含量增加，则膜的折射率和消光系数变小，钝化效果较差，前表面复合速率增加，但光的透过率也增大。所以，目前工厂普遍采用双层镀膜工艺，内层采用高折射率氮化硅层以获得良好的钝化效果，外层采用低折射率氮化硅层以获得高透光率，如上海索日新能源科技有限公司公开了申请号为201120425191.8的专利，在硅片表面镀内层高折射率、外层低折射率的双层氮化硅。然而，氮化硅减反射膜的反射率还不是很低，常规的单层或双层减反射层都很难达到很好的减反射效果，膜结构较不合理，使得电池的钝化效果较差，而且在氮化硅沉积过程中，产生的氨和氢离子对硅片表面有一定的刻蚀作用，会带来一定的损伤，使得最终电池的效率不高。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种太阳电池钝化减反射膜，其比传统单层或双层氮化硅膜更显著地提高太阳电池的开路电压、短路电流以及电池效率。本专利技术的另一目的在于提供一种太阳电池钝化减反射膜的制备工艺方法，其操作方便、作业成本低、可对电池表面进行良好钝化和良好减反射性能。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种太阳电池钝化减反射膜，包括:沉积在硅片表面的一二氧化硅膜层；沉积在所述二氧化硅膜层上的折射率较高的第一氮化硅层；以及沉积在所述第一氮化硅层上的折射率较低的第二氮化娃层。本专利技术的太阳电池钝化减反射膜，所述二氧化硅膜层的折射率η为1.3^n^ 1.7 ;所述第一氮化硅层的折射率n为2.0 < η < 2.5 ;所述第二氮化硅层的折射率1.5彡η〈2.0。另外，本专利技术还提出了一种太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，其采用PECVD，在娃片表面沉积一层二氧化娃膜，再在做好的二氧化娃膜上沉积一层折射率较高的第一氮化硅层，最后在高折射率氮化硅层上再沉积一层折射率较低的第二氮化硅层。本专利技术的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，其包括以下步骤:I)将扩散后的硅片插在石墨舟上；2)石墨舟上桨，在导轨带动下进入镀膜炉管，管内通入反应气体硅烷，其流量为100-1000sccm, CO2流量为l_5slm，射频源放电使反应气体电离并发生化合反应，从而在硅片表面沉积一层SiO2膜；3)在上述的二氧化硅膜层上再沉积一层折射率较高的第一氮化硅层；4)在上述折射率较高的第一氮化硅层上再沉积一层折射率较低的第二氮化硅层；5)镀膜工艺结束，桨进入炉管将石墨舟退出，待硅片冷却后用真空笔从舟中取出。本专利技术的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，是在管式PECVD设备炉管中进行。 本专利技术的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，步骤I)中，石墨舟每一格中的两片硅片扩散面相对，非扩散面紧靠在石墨舟的电极板上。本专利技术的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，所述炉管的温度设定在450-550°C，真空度为1000-2000毫托，射频源功率为5000-7000W。本专利技术的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，步骤2)中，镀膜时间为100-200s，设计膜厚在3-20nm，折射率为1.3-1.7。本专利技术的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，步骤3)中，镀膜温度为400-5000C，真空度为1000-2000毫托，射频源功率5000-7000W，硅烷流量为700_1200sccm，氨气流量在4.5-5.5slm,镀膜时间为200_350s ;所述第一氮化硅层的折射率η为2.0 < η < 2.5。本专利技术的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，步骤4)中，镀膜温度为400-500°C，真空度为1000-2000毫托，射频源功率5000-7000W，硅烷流量为250_450sccm，氨气流量在4.5-5.5slm，镀膜时间为250_450s ;所述第二氮化硅层的折射率1.5 ( n〈2.0。借由上述技术方案，本专利技术具有的优点和有益效果如下:1、本专利技术能进一步降低娃片表面的反射率,在太阳光谱300nm-1200nm之间的反射率比常规片更低，使得电池的光电转换效率得到提高；2、电池在短波和长波光吸收进一步增强，尤其是短波段，因此本工艺非常适用于选择性发射极电池，能大大增强电池的短波响应；3、靠近硅片表面的薄二氧化硅层具有良好的钝化效果，可钝化硅片表面的悬挂键、位错、晶界、点缺陷等，减少少子的复合，提闻载流子迁移率，延长少子的寿命，提闻电池的短路电流和开路电压，从而提闻晶体娃太阳电池的转化效率；4、增加了一层二氧化硅膜不仅提供了良好的表面钝化，还使减反膜系从两层变成三层，压低了三个波长的反射率，压低了整个太阳光谱在电池表面的反射率；5、本专利技术工艺没有增加额外的设备，只增加了一路工作气体和一步镀膜工艺，本专利技术与现有晶体硅电池生产技术兼容。附图说明图1为本专利技术钝化减反射膜的膜层结构图。图2为本专利技术不同实施例的硅片与常规工艺镀膜片的反射率对比图。1:前电极2:第二氮化硅层3:第一氮化硅层4: 二氧化硅层5:硅片6:背电极具体实施例方式如图1所述，为本专利技术的膜层结构示意图。本专利技术的钝化减反射膜，其结构包括:娃片5 ;沉积在该娃片5表面的一二氧化娃膜层4 ;沉积在该二氧化娃膜层上的折射率较高的第一氮化娃层3 ；以及沉积在该第一氮化娃层3上的折射率较低的第二氮化娃层2。该二氧化硅膜层4的折射率η设计为1.3 < η < 1.7 ;该第一氮化硅层3的折射率2.0 < η < 2.5 ;该第二氮化硅层2的折射率1.5 < η〈2.0。此外，I为电池前电极，6为背电极。另外，本专利技术的钝化减反射膜的制备工艺方法为:采用PECVD，在硅片表面沉积一层二氧化硅膜，再在做好的二氧化硅膜上沉积一层折射率较高的氮化硅层，最后在高折射率氮化硅层上再沉积一层折射率较低的氮化硅层。以下通过具体较佳实施例结合附图，对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术并不仅限于以下的实施例。实施例11.将扩散后的娃片插在石墨舟上,石墨舟每一格中的两片娃片要扩散面相对,非扩散面紧靠在石墨舟的电极板上；2.石墨舟上桨，在导轨带动下进入镀膜炉管；3.炉管的温度设定在510°C，真空度为1500毫托，射频源功率为6500W，管内通入反应气体硅烷流量为lOOsccm，CCV流量为lslm，镀膜时间为100s，射频源放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳电池钝化减反射膜，其特征在于其包括：沉积在硅片表面的一二氧化硅膜层；沉积在所述二氧化硅膜层上的折射率较高的第一氮化硅层；以及沉积在所述第一氮化硅层上的折射率较低的第二氮化硅层。

【技术特征摘要】
1.一种太阳电池钝化减反射膜，其特征在于其包括:沉积在娃片表面的一二氧化娃膜层；沉积在所述二氧化硅膜层上的折射率较高的第一氮化硅层；以及沉积在所述第一氮化硅层上的折射率较低的第二氮化硅层。2.根据权利要求1所述的太阳电池钝化减反射膜，其特征在于:所述二氧化硅膜层的折射率η为1.3 < η < 1.7 ;所述第一氮化硅层的折射率η为2.0 < η < 2.5 ;所述第二氮化硅层的折射率1.5 < η〈2.0。3.权利要求1或2所述的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，其特征在于:采用PECVD，在硅片表面沉积一层二氧化硅膜，再在做好的二氧化硅膜上沉积一层折射率较高的第一氮化硅层，最后在高折射率氮化硅层上再沉积一层折射率较低的第二氮化硅层。4.根据权利要求3所述的太阳电池钝化减反射膜制备工艺方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将扩散后的硅片插在石墨舟上； 2)石墨舟上桨，在导轨带动下进入镀膜炉管，管内通入反应气体硅烷，其流量为100-1000sccm,02流量为l_5slm,射频源放电使反应气体电离并发生化合反应,从而在娃片表面沉积一层SiO2膜； 3)在上述的二氧化硅膜层上再沉积一层折射率较高的第一氮化硅层； 4)在上述折射率较高的第一氮化硅层上再沉积一层折射率较低的第二氮化硅层； 5)镀膜工艺结束，桨进入炉管将石墨舟退出，待硅片冷却后用真空笔从舟中取出。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾斌，赖键均，贾晓洁，叶雄新，梁杭伟，吴含封，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：